RU2004121153A

RU2004121153A - Лазерные структуры с распределенной обратной связью и с выводом излучения через поверхность со сдвигом фазы с усилительными или поглощательными дифракционными решетками

Info

Publication number: RU2004121153A
Application number: RU2004121153/28A
Authority: RU
Inventors: Али М ШАМЗ-ЗАДЕ-АМИРИ (CA); Али М ШАМЗ-ЗАДЕ-АМИРИ; Вей ЛИ (CA); Вей Ли
Original assignee: Фоутонами Инк. (Ca); Фоутонами Инк.
Priority date: 2001-12-11
Filing date: 2002-12-11
Publication date: 2005-03-27
Also published as: DE60204168D1; EP1454393B1; JP2005513803A; EP1454393A1; DE60204168T2; US20030147439A1; MXPA04005726A; AU2002351571A1; KR20040065264A; IL162478A0; WO2003055019A1; CN1689204A; ATE295623T1

Claims

1. Излучающий с поверхности полупроводниковый лазер, содержащий: полупроводниковую лазерную структуру, имеющую активный слой, противоположные плакировочные слои, смежные с указанным активным слоем, подложку и электроды, с помощью которых можно инжектировать электрический ток в указанную полупроводниковую лазерную структуру для вызова излучения указанной лазерной структурой оптического сигнала, по меньшей мере, в виде поверхностного излучения; распределенную дифракционную решетку второго порядка со связью по усилению, соединенную с указанным активным слоем указанной лазерной структуры, при этом указанная дифракционная решетка со связью по усилению имеет множество элементов дифракционной решетки, имеющих периодически чередующиеся большие и малые величины усиления, когда указанный электрический ток инжектируется в указанную лазерную структуру, при этом указанная дифракционная решетка имеет размер и форму, обеспечивающие генерирование противоположно движущихся волноводных мод внутри резонатора; средство для сдвига фазы указанных противоположно движущихся волноводных мод внутри резонатора для изменения профиля мод с целью повышения интенсивности ближнего поля указанного выходного сигнала; и при этом указанные чередующиеся элементы дифракционной решетки, имеющие большую величину усиления, имеют показатель преломления, который уменьшается при применении большего усиления для улучшения выжигания пространственного провала.

2. Излучающий с поверхности полупроводниковый лазер, содержащий: полупроводниковую лазерную структуру, имеющую активный слой, противоположные плакировочные слои, смежные с указанным активным слоем, подложку и электроды, с помощью которых можно инжектировать электрический ток в указанную полупроводниковую лазерную структуру для вызова излучения указанной лазерной структурой оптического сигнала, по меньшей мере, в виде поверхностного излучения; распределенную дифракционную решетку второго порядка со связью по ослаблению, соединенную с указанным активным слоем указанной лазерной структуры, при этом указанная дифракционная решетка со связью по ослаблению имеет множество элементов дифракционной решетки, имеющих периодически чередующиеся большие и малые величины ослабления, когда указанный электрический ток инжектируется в указанную лазерную структуру, при этом указанная дифракционная решетка имеет размер и форму, обеспечивающие генерирование противоположно движущихся волноводных мод внутри резонатора; средство для сдвига фазы указанных противоположно движущихся волноводных мод внутри резонатора для изменения профиля мод с целью повышения интенсивности ближнего поля указанного выходного сигнала; и средство для улучшения выжигания пространственного провала, возникающего вследствие указанного измененного профиля мод, которое содержит указанные чередующиеся элементы дифракционной решетки, имеющие низкую величину усиления, характеризующиеся тем, что происходит достаточное генерирование фотовозбужденных носителей при увеличении применяемого усиления для компенсации обеднения носителями активного слоя, при этом улучшается выжигание пространственного провала в продольном направлении.

3. Излучающий с поверхности полупроводниковый лазер по п.1, в котором указанное средство для сдвига фазы содержит модулированный шаг, сформированный в указанной дифракционной решетке.

4. Излучающий с поверхности полупроводниковый лазер по п.3, в котором указанная дифракционная решетка с модулированным шагом имеет размеры и форму для выравнивания плотности фотонов в указанной лазерной структуре.

5. Излучающий с поверхности полупроводниковый лазер по п.3, в котором указанная дифракционная решетка с модулированным шагом генерирует, в основном, профиль поверхностного излучения в виде кривой Гаусса.

6. Излучающий с поверхности полупроводниковый лазер по п.3, в котором указанная дифракционная решетка с модулированным шагом снижает поверхностное излучение одной или более вторичных мод приблизительно до нуля в центре указанной лазерной структуры.

7. Излучающий с поверхности полупроводниковый лазер по п.2, в котором указанная полупроводниковая лазерная структура излучает второй выходной сигнал в виде краевого излучения дополнительно к сигналу, излучаемому в виде поверхностного излучения.

8. Излучающий с поверхности полупроводниковый лазер по п.3, в котором любая смежная пара указанных чередующихся элементов дифракционной решетки образует период дифракционной решетки, и элементы дифракционной решетки, имеющие большую величину усиления, составляют около 75% длины указанного периода дифракционной решетки.

9. Набор из расположенных смежно друг с другом излучающих с поверхности полупроводниковых лазеров по п.1, в которой указанные лазеры выполнены в виде набора из связанных между собой N лазеров с образованием источника накачки с коэффициентом усиления мощности, равным N².

10. Излучающий с поверхности полупроводниковый лазер по п.2, в котором указанная дифракционная решетка со связью по усилению является оптически активной и образована в усилительной среде в активном слое.

11. Излучающий с поверхности полупроводниковый лазер по п.1, в котором указанная дифракционная решетка содержит целое число периодов дифракционной решетки по обе стороны от указанного сдвига фазы.

12. Излучающий с поверхности полупроводниковый лазер по п.1, в котором указанная структура дополнительно содержит прилегающую зону, по меньшей мере, частично окружающую указанную дифракционную решетку на виде сверху.

13. Излучающий с поверхности полупроводниковый лазер по п.12, в котором указанная прилегающая зона дополнительно содержит выполненные как единое целое поглощательные зоны, расположенные на любом конце указанной дифракционной решетки со связью по усилению.

14. Излучающий с поверхности полупроводниковый лазер по п.12, дополнительно содержащий прилегающую зону, имеющую фотодетектор.

15. Излучающий с поверхности полупроводниковый лазер по п.14, в котором указанный фотодетектор образован как единое целое с указанной генерирующей структурой.

16. Излучающий с поверхности полупроводниковый лазер по п.11, дополнительно содержащий петлю обратной связи, соединенную с указанным фотодетектором, для сравнения измеряемого выходного сигнала с желаемым выходным сигналом.

17. Излучающий с поверхности полупроводниковый лазер по п.16, дополнительно содержащий регулятор для регулирования входного тока для поддержания указанного выходного сигнала на желаемой характеристике.

18. Излучающий с поверхности полупроводниковый лазер по п.12, в котором указанная прилегающая зона выполнена из материала, имеющего сопротивление, достаточное для электрической изоляции указанной дифракционной решетки при использовании указанного лазера.

19. Излучающий с поверхности полупроводниковый лазер по п.1, в котором один из указанных электродов содержит отверстие, излучающее сигнал.

20. Излучающий с поверхности полупроводниковый лазер по п.1, в котором один из указанных электродов имеет размеры и форму для ограничения по сторонам оптической моды внутри зоны, через которую инжектируется ток.

21. Излучающий с поверхности полупроводниковый лазер по п.20, в котором указанный ограничивающий по сторонам электрод является гребенчатым электродом.

22. Набор по п.1, в котором указанная матрица содержит два или более указанных лазеров на общей подложке.

23. Набор по п.22, в котором каждый из указанных двух или более лазеров создает выходной сигнал, имеющий разную длину волны и выходную мощность и выполнен с возможностью модулирования по отдельности.

24. Набор по п.23, в котором каждый из указанных двух или более лазеров создает выходной сигнал, имеющий одинаковую длину волны.

25. Способ изготовления излучающих с поверхности полупроводниковых лазеров, при этом указанный способ содержит стадии: формирования множества полупроводниковых лазерных структур посредством формирования последовательных слоев на общей подложке в виде тонкой полупроводниковой пластины-носителя; создания первого плакировочного слоя, активного слоя и второго плакировочного слоя на указанной подложке в виде тонкой полупроводниковой пластины-носителя; формирования множества дифракционных решеток второго порядка, соединенных с указанным активным слоем, на указанной подложке в виде тонкой полупроводниковой пластины-носителя, с чередующимися элементами дифракционной решетки с большой и малой величинами усиления, при этом показатель преломления указанных элементов с большой величиной усиления уменьшается при применении большего усиления с целью улучшения выжигания пространственного провала; формирования сдвигателя фазы в указанной дифракционной решетке для изменения профиля мод выходного сигнала указанного полупроводникового лазера; формирования электродов на каждой из указанных полупроводниковых лазерных структур на указанной подложке в виде тонкой полупроводниковой пластины-носителя для инжекции электрического тока в каждую из указанных дифракционных решеток; и тестирования каждой из указанных полупроводниковых лазерных структур посредством инжекции испытательного тока в указанные структуры, в то время как они еще соединены с указанной общей подложкой в виде тонкой полупроводниковой пластины-носителя.

26. Способ по п.25, дополнительно содержащий стадию одновременного формирования прилегающих зон между указанным множеством распределенных дифракционных решеток.

27. Способ по п.25, дополнительно содержащий стадию формирования размеров и формы, по меньшей мере, одного из указанных электродов, соединенных с указанной дифракционной решеткой, для бокового ограничения оптической моды каждой из указанных полупроводниковых лазерных структур.

28. Способ по п.25, дополнительно содержащий стадию формирования на любом из концов каждой из указанных дифракционных решеток поглощательной зоны в указанной прилегающей зоне.

29. Способ по п.25, дополнительно содержащий стадию расщепления указанной тонкой полупроводниковой пластины-носителя вдоль указанных прилегающих зон для формирования набора лазеров.

30. Излучающий с поверхности полупроводниковый лазер, содержащий: полупроводниковую генерирующую структуру, имеющую активный слой, противоположные плакировочные слои, смежные с указанным активным слоем, подложку и электроды, с помощью которых можно инжектировать электрический ток в указанную полупроводниковую генерирующую структуру, и дифракционную решетку второго порядка со связью по усилению, соединенную с активным слоем указанной генерирующей структуры, при этом указанная дифракционная решетка со связью по усилению имеет периодически чередующиеся элементы дифракционной решетки, при этом каждый из указанных элементов дифракционной решетки имеет эффект усиления, при этом любая смежная пара элементов дифракционной решетки содержит один элемент, имеющий относительно большой эффект усиления и один элемент, имеющий относительно малый эффект усиления, при этом такая разница в эффектах усиления приводит к созданию выходного сигнала в диапазоне от 910 нм до 990 нм или от 1200 нм до 1700 нм, и при этом указанная дифракционная решетка содержит сдвигатель фазы для изменения профиля мод выходного сигнала для облегчения ввода указанного выходного сигнала в световод, при этом указанная дифракционная решетка со связью по усилению имеет чередующиеся элементы дифракционной решетки с большой и малой величинами усиления, при этом указанные элементы с большой величиной усиления имеют показатель преломления, который уменьшается при применении большего усиления для улучшения выжигания пространственного провала.

31. Излучающий с поверхности полупроводниковый лазер по п.30, в котором указанная дифракционная решетка со связью по усилению расположена в активном слое, и указанные чередующиеся элементы дифракционной решетки, имеющие большую величину усиления, характеризуются тем, что показатель преломления указанных элементов дифракционной решетки с большой величиной усиления уменьшается при применении большего усиления к указанным элементам дифракционной решетки, при этом указанное уменьшение указанного показателя преломления дополнительно улучшает выжигание пространственного провала.