TWI827051B - 半導體環雷射、光子積體電路及包含光子積體電路之光電系統 - Google Patents

半導體環雷射、光子積體電路及包含光子積體電路之光電系統 Download PDF

Info

Publication number
TWI827051B
TWI827051B TW111117877A TW111117877A TWI827051B TW I827051 B TWI827051 B TW I827051B TW 111117877 A TW111117877 A TW 111117877A TW 111117877 A TW111117877 A TW 111117877A TW I827051 B TWI827051 B TW I827051B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
optical gain
ring laser
semiconductor ring
optical
pic
Prior art date
Application number
TW111117877A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202304085A (zh
Inventor
穆罕默德 Ｓ 塔維利
Original Assignee
荷蘭商亦菲特光子有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 荷蘭商亦菲特光子有限公司 filed Critical 荷蘭商亦菲特光子有限公司
Publication of TW202304085A publication Critical patent/TW202304085A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI827051B publication Critical patent/TWI827051B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/062—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes
    • H01S5/0625—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes in multi-section lasers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/1071—Ring-lasers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/005—Optical components external to the laser cavity, specially adapted therefor, e.g. for homogenisation or merging of the beams or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
    • H01S5/0078—Optical components external to the laser cavity, specially adapted therefor, e.g. for homogenisation or merging of the beams or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping for frequency filtering
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/1003—Waveguide having a modified shape along the axis, e.g. branched, curved, tapered, voids
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/1028—Coupling to elements in the cavity, e.g. coupling to waveguides adjacent the active region, e.g. forward coupled [DFC] structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/14—External cavity lasers
    • H01S5/141—External cavity lasers using a wavelength selective device, e.g. a grating or etalon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/3013—AIIIBV compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/065—Mode locking; Mode suppression; Mode selection ; Self pulsating
    • H01S5/0651—Mode control
    • H01S5/0653—Mode suppression, e.g. specific multimode
    • H01S5/0654—Single longitudinal mode emission

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)

Abstract

本發明係有關於一種半導體環雷射(1)，其包含一閉迴路雷射空腔(2)及與該閉迴路雷射空腔光學地互連之一光增益裝置(3)。該光增益裝置包含一第一光增益段(4)及一第二光增益段(5)。該第一光增益段及該第二光增益段不相等、光學地互連且互相電氣地隔離。 本發明亦有關於一種包含依據本發明之一半導體環雷射的PIC(100)及一種包含該PIC之光電系統(200)。該光電系統可為一發射器、一接收器、一收發器、一同調發射器、一同調接收器及一同調收發器中之一者。該光電系統可例如但不限於用於電信應用、LIDAR或感測器應用。

Description

半導體環雷射、光子積體電路及包含光子積體電路之光電系統
本發明係有關於半導體環雷射。本發明亦有關於包含依據本發明之半導體環雷射的光子積體電路(PIC)。本發明更有關於包含依據本發明之PIC之光電系統。依據本發明之光電系統可用於例如但不限於電信應用、光雷達(LIDAR)或感測器應用。
在可用於例如但不限於電信應用、光雷達(LIDAR)或感測器應用之許多光電系統中，一半導體雷射係用於產生具有一窄光譜之一穩定光學輻射光束的主要元件。許多不同種類之半導體雷射是習知的。施加一環雷射而非例如一分散式布拉格(Bragg)反射型雷射或一法布立-培若(Fabry-Perot)雷射之一好處係一環雷射不需要晶載或端面反射器。相反地，一環雷射包含一閉迴路雷射空腔。這對於製造及設計需要一半導體雷射之先進PIC及光電系統具有某些好處。該閉迴路雷射空腔具有一光輸出耦合器，該光輸出耦合器作為一功率分接頭以提取由於光子之模擬放射而在該閉迴路雷射空腔中產生之光功率的一部分。
通常，在一半導體環雷射之閉迴路雷射空腔中，用於順時針(CW)及逆時針(CCW)傳播光波兩者之往返情況相同。因此，一半導體環雷射朝CW及CCW兩方向都提供光功率。這效果可與由一法布立-培若雷射之前端面及後端面發射光功率相當。在許多應用中重要的是控制該等反向傳播光波，即朝該CW及CCW方向傳播之該等光波的光功率的比率。
該等反向傳播光波之光功率間的一平衡會受到該閉迴路雷射空腔之光徑的非有意不對稱性影響。該等不對稱性可導因於例如小製造誤差、外反饋或散射返回該閉迴路雷射空腔中之光學輻射。由於該等反向傳播光波間之功率交換，該等反向傳播光波之光功率的一脆弱平衡會造成該半導體環雷射之光學性能不穩定。
依據上述者，需要提供由於較佳地控制該等反向傳播光波之光功率間的平衡而具有一較佳光學性能的一半導體環雷射。
本發明之一目的係提供一種半導體環雷射，其容許較佳地控制該等反向傳播光波之光功率間的平衡，因此依據本發明之半導體環雷射可預防或至少減少與習知半導體環雷射相關之上述及/或其他缺點中的至少一缺點。
本發明之另一目的係提供一種PIC，其包含依據本發明之一半導體環雷射。
本發明之又一目的係提供一種光電系統，其包含依據本發明之一PIC。依據本發明之光電系統可用於例如但不限於電信應用、LIDAR或感測器應用。
本發明之態樣係在附加獨立項及依附項中提出。來自該等依附項之特徵可與來自獨立項之特徵適當地組合且未單獨地在申請專利範圍中明白地提出。此外，全部特徵可用其他技術地等效之特徵來取代。
上述目的中之至少一者係由一半導體環雷射達成，該半導體環雷射包含： 一閉迴路雷射空腔；及 一光增益裝置，其與該閉迴路雷射空腔光學地互連，該光增益裝置包含： 一第一光增益段；及 一第二光增益段； 該第一光增益段及該第二光增益段不相等、光學地互連且互相電氣地隔離。
藉由提供具有上述光增益裝置之半導體環雷射，可較佳地控制該閉迴路雷射空腔中朝CW及CCW方向傳播之光波之光功率間的平衡。因此，可達成該半導體環雷射之定向操作的一較佳控制。
例如可與朝該CW方向傳播之光波相關的該第一光增益段及例如可與朝該CCW方向傳播之光波相關的該第二光增益段不相等。因此，可破壞用於朝該等CW及CCW方向傳播之光波之往返情況的對稱性。此外，由於該第一光增益段及該第二光增益段互相電氣地隔離的事實，它們可獨立地控制。
由於該不相等且可電氣獨立地控制之第一與第二光增益段的非直線光增益飽和及/或壓縮，可提供用於朝該等CW及CCW方向傳播之光波的不同往返增益。藉由控制用於朝該等CW及CCW方向傳播之光波的不同往返增益間的一差異，前述方向中之一方向可稱為操作之優勢方向。因此，依據本發明之半導體環雷射可具有一較佳定向操作。
藉由較佳地控制該半導體環雷射之定向操作，可改善依據本發明之半導體環雷射的光學性能。所屬技術領域中具有通常知識者可了解的是藉由使該半導體環雷射具有一單向操作，即只朝該CW方向操作或只朝該CCW方向操作，至少可增加且最終最大化該半導體環雷射之光輸出功率。
依據本發明之半導體環雷射可預防與用於控制半導體環雷射之定向操作之一習知方法相關的缺點，該習知方法涉及組配且配置成抑制兩操作方向中之一方向，即該CW或該CCW方向的一光反饋臂。該習知方法之一第一缺點係難以控制該反饋信號之強度。因此，該雷射會傾向於外反饋。該習知方法之一第二缺點係若在該反饋臂中整合一波幅控制元件用於控制該反饋信號之強度，則該結構變大且需要一更大覆蓋區。由於一更大覆蓋區，該半導體環雷射之成本通常會增加。
所屬技術領域中具有通常知識者可了解的是因為操作方向之控制，即抑制不需要之傳播方向係在該雷射空腔內發生，所以依據本發明之半導體環雷射可預防與該習知方法相關之上述第一缺點。因此，外反射未透過該反饋臂反饋至該產生雷射模態。因此，可抑制導因該等反向傳播光波間，即朝該CW及CCW方向之不需要寄生光反射或功率交換而產生的光輸出功率及頻率不穩定性。前述者全部都有利於獲得至少就較佳穩定性及減少線寬而言具有一較佳光學性能的一半導體環雷射。
在依據本發明之半導體環雷射的一實施例中，該光增益裝置係配置在該閉迴路雷射空腔中。
藉由將該光增益裝置配置在該閉迴路雷射空腔中，可提供依據本發明之半導體環雷射的一緊密實施形態。這有利於減少該半導體環雷射之覆蓋區且因此有利於減少該半導體環雷射之成本。依據前述者，所屬技術領域中具有通常知識者可了解的是藉由使用依據本發明之該半導體環雷射的上述實施例，可預防涉及用於控制該半導體環雷射之定向操作之一光反饋臂的該習知方法之上述第二缺點。
在依據本發明之半導體環雷射的一實施例中，該閉迴路雷射空腔包含一脊形波導結構，該第一光增益段係配置在該脊形波導結構之一第一部份且該第二光增益段係配置在該脊形波導結構之一第二部份，該脊形波導結構之第一部份具有與該脊形波導結構之第二部份不同之一構態。
就例如該等第一與第二部份之透明載子密度、該等第一與第二部份中之半導體材料的組成及該等第一與第二部份中之半導體材料的層配置及/或數目中的至少一者而言，該脊形波導結構之第一部份及第二部份可具有不同構態。
該脊形波導結構之第一與第二部份構態的上述差異中之至少一者可提供具有不同光增益特性的該光增益裝置之第一光增益段及第二光增益段。如上所述，該等第一與第二光增益段之不同光增益特性容許較佳地控制該閉迴路雷射空腔中之該等反向傳播光波之光功率間的平衡且因此較佳地控制該半導體環雷射之定向操作。因此，依據本發明之半導體環雷射具有一較佳光學性能。
所屬技術領域中具有通常知識者可了解的是該脊形波導結構可為具有一所謂跑道形狀之一閉迴路結構。
在依據本發明之半導體環雷射的一實施例中，該脊形波導結構之第一部份及該脊形波導結構之第二部份具有不同幾何形狀。
該等不同幾何形狀可為例如該脊形波導結構之第一部份及第二部份的不同長度或寬度中之至少一者。該脊形波導結構之第一部份及第二部份亦可使用不同蝕刻深度製成。依此方式，可提供不相等之一第一光增益段及一第二光增益段。由於該等第一與第二光增益段不相等之事實，可破壞用於朝CW及CCW方向傳播之光波的閉迴路雷射空腔之對稱性。此外，由於例如該脊形波導結構之第一與第二部份的上述不同幾何形狀，該第一光增益段及該第二光增益段可具有不同增益特性。如上所述，依此方式可較佳地控制該閉迴路雷射空腔中之該等反向傳播光波之光功率間的平衡且因此較佳地控制該半導體環雷射之定向操作。
在依據本發明之半導體環雷射的一實施例中，該第一光增益段具有一第一金屬接頭且該第二光增益段具有一第二金屬接頭，該第一金屬接頭及該第二金屬接頭係互相電氣地隔離，該第一金屬接頭可與一第一電偏壓源電氣地互連且該第二金屬接頭可與一第二電偏壓源電氣地互連，該第一電偏壓源及該第二電偏壓源係組配成提供互不相同之電偏壓情況。
所屬技術領域中具有通常知識者可了解的是依此方式亦可提供具有不同增益特性的該光增益裝置之第一光增益段及第二光增益段以便較佳地控制該閉迴路雷射空腔中之該等反向傳播光波之光功率間的平衡且因此較佳地控制該半導體環雷射之定向操作。
該等不同電偏壓情況可為例如透過該第一金屬接頭及透過該第二金屬接頭注入不同電流以便控制該閉迴路雷射空腔中之該等反向傳播光波之光功率間的平衡。依此方式，可達成該半導體環雷射之單向操作且因此至少可增加且最終最大化該半導體環雷射之光輸出功率。
對該等第一與第二金屬接頭施加不同電偏壓情況的一好處係取決於真正電偏壓情況，可選擇及改變操作之方向。所屬技術領域中具有通常知識者可了解的是因為依據使用一光反饋臂之上述習知方法，該操作之方向係固定，所以這是依據本發明之半導體環雷射之一好處。
此外，應注意的是依據本發明之半導體環雷射之一示範非限制實施例，該光增益裝置可為藉由該等至少二電接頭之構態及配置被分成不相等、光學地互連且互相電氣地隔離之至少二光增益段的一單一結構，該等至少二電接頭係用於個別地驅動該等第一與第二光增益段。
另外，應注意的是依據本發明之半導體環雷射之另一示範非限制實施例，該光增益裝置可包含三其他相等光增益單元，該等三其他相等光增益單元電氣地組合在一起以獲得二不相等增益段。該等不相等光增益段係光學地互連且互相電氣地隔離。為了達成這目的，該等三相等光增益單元中之二相等光增益單元電氣地互連且與該等三相等光增益單元中之第三相等光增益單元電氣地隔離。所屬技術領域中具有通常知識者可了解的是依據本發明之半導體環雷射之其他示範非限制實施例，不相等光增益段之數目及相等光增益單元之數目可為任何期望數目。用於該等不相等光增益段及用於該等相等光增益單元之上述數目只是為了舉例而提出。
關於依據本發明之半導體環雷射的上述示範非限制實施例，應注意的是期望之操作方向，即CW或CCW可依據該等三相等光增益單元電氣地組合在一起之方式來制定。例如，若二電氣地互連之相等光增益單元與朝該CW方向傳播之光波相關，則該CW方向可為操作之優勢方向且該CCW方向可被抑制。類似地，若該等二電氣地互連之相等光增益單元與朝該CCW方向傳播之光波相關，則該CCW方向可為操作之優勢方向且該CW方向可被抑制。
此外，應注意的是依據本發明之半導體環雷射之其他示範非限制實施例，可使用上述選項之任何適當組合用於提供具有不同增益特性的該光增益裝置之第一光增益段及第二光增益段且因此較佳地控制該半導體環雷射之定向操作。
在依據本發明之半導體環雷射的一實施例中，該第一光增益段包含一第一半導體光學放大器(SOA)且該第二光增益段包含一第二SOA。
所屬技術領域中具有通常知識者可了解的是因為藉由將電流注入通常亦被稱為該SOA之主動區域的本質區域，可產生大量電子及電洞，所以SOA係適合提供光增益之裝置。若該主動區域中之載子密度超過透明載子密度，則該SOA可獲得可用於透過模擬放射放大光信號之光增益。
如上所述，該光增益裝置之第一光增益段及第二光增益段可包含相等及/或不相等之多數SOA，只要該第一光增益段及該第二光增益段不相等即可。
在依據本發明之半導體環雷射的一實施例中，該半導體環雷射包含與該閉迴路雷射空腔光學地互連之一濾光器結構，該濾光器結構係組配成具有一預定3dB頻寬之一帶通濾波器特性且該閉迴路雷射空腔係組配成具有一預定模態間距，其中該預定3dB頻寬對該預定模態間距之一比率具有在0.5至10.0之範圍內的一值。
應注意的是該預定3dB頻寬對該閉迴路雷射空腔之預定模態間距的比率具有在上述範圍內之值的一帶通濾波器特性被視為一窄寬度濾光器。
該濾光器結構可為例如一馬赫-岑得(Mach-Zenhder)濾波器的任何適當種類之一濾波器結構，或例如一串接式濾波器結構的任何適當構造之一濾波器結構。
此外，所屬技術領域中具有通常知識者可了解的是該預定3dB頻寬對該預定模態間距之上述比率的真正值可取決於該濾波器特性之形狀。例如，對具有一高斯形狀或一上升餘弦形狀之一濾波器特性而言該上述比率可為3.0，而對具有一方塊形狀之一濾波器特性而言該上述比率可為1.0。
應注意的是藉由光學地互連該濾光器結構及該閉迴路雷射空腔，可提供一單模態半導體環雷射。在這情形中，該濾光器係設計成使得該產生雷射光譜包含例如光電信系統之現代應用所需的一單一、純淨且穩定之波長或頻率。此外，藉由將該光功率集中在該指定方向，即，如上所述之CW或CCW上，至少可增加且最終最大化依據本發明之半導體環雷射的光輸出功率。
所屬技術領域中具有通常知識者可了解的是藉由在該閉迴路雷射空腔中配置該濾光器結構，可提供依據本發明之單模態半導體環雷射的一緊密實施例。這有利於減少該半導體環雷射之覆蓋區且因此有利於減少該半導體環雷射之成本。
在依據本發明之半導體環雷射的一實施例中，該濾光器結構係一可調整濾光器結構。
所屬技術領域中具有通常知識者可了解的是藉由在該閉迴路雷射空腔中添加一可調整之濾波器結構，可提供一單模態、波長或頻率可調整之半導體環雷射。藉此，可藉由調整該濾光器結構來選擇該產生雷射波長或產生雷射頻率，同時由於減少可由朝該等CW及CCW方向傳播之光波間的光功率交換造成的定向光功率不穩定性，至少可減少干擾該半導體環雷射之定向操作的風險。
在依據本發明之半導體環雷射的一實施例中，該半導體環雷射包含與該閉迴路雷射空腔光學地互連之一光延遲線。
依此方式，可提供具有一極窄線寬之單一頻率或單一波長半導體環雷射。所屬技術領域中具有通常知識者可了解的是藉由在該閉迴路雷射空腔中配置該光延遲線，可提供依據本發明之單一頻率或單一波長半導體環雷射的一緊密實施例。這有利於減少該半導體環雷射之覆蓋區且因此有利於減少該半導體環雷射之成本。
在依據本發明之半導體環雷射的一實施例中，該半導體環雷射係組配成容許混合整合或單石整合。
該半導體環雷射組配成容許與其他光電裝置混合整合的一好處是依據本發明之半導體環雷射亦可用於矽光子之領域。
可混合整合依據本發明之該半導體環雷射的另一好處是可更換該半導體環雷射。例如在該雷射故障或損壞之情形中會需要更換該半導體環雷射。
藉由將該半導體環雷射組配成容許與其他光電裝置單石整合的一好處是主動及被動光電裝置都可整合在相同半導體環雷射上。因此，該等主動及被動光電裝置之單石整合可比較不繁複且可需要比其混合整合少之晶粒面積。因此，與該等主動及被動光電裝置之單石整合相關的成本可比與其混合整合相關的成本少。
在依據本發明之半導體環雷射的一實施例中，該半導體環雷射係一磷化銦(InP)系環雷射。
所屬技術領域中具有通常知識者可了解的是InP系半導體材料係選擇用於製造可應用於光通信應用中之一半導體環雷射的半導體材料。此外，所屬技術領域中具有通常知識者可了解的是該等InP系環雷射可有利地應用於LIDAR或感測器應用中。
依據本發明之另一態樣，提供一種PIC，其包含依據本發明之一半導體環雷射。
依據上述者，所屬技術領域中具有通常知識者可了解的是依據本發明之PIC可獲益於由依據本發明之半導體環雷射提供的好處。
在依據本發明之PIC的一實施例中，該PIC係一單石整合PIC。
如上所述，單石整合之一好處是主動及被動光電裝置都可整合在相同半導體基材上。因此，一單石整合PIC之製造可比較不繁複且因此可比一混合整合PIC之組裝便宜，該混合整合PIC之組裝需要用於混合互連通常各製造在不同基材上之主動及被動光電裝置的組裝步驟。此外，單石整合可容許該PIC具有一較小覆蓋區。所屬技術領域中具有通常知識者可了解的是一較小覆蓋區可容許用於該PIC之成本減少。
在依據本發明之PIC的一實施例中，該PIC係一InP系PIC。
因為整合在較佳地具有儘可能小之一覆蓋區的一單一晶粒上的光及電功能數目增加，所以可應用於例如但不限於光電信電信應用、LIDAR或感測器應用中之PIC變得越來越複雜。所屬技術領域中具有通常知識者可了解的是用於PIC且特別是用於上述應用領域之最多樣化技術平台使用包含InP系半導體材料之晶圓。InP系技術可在一單一晶粒上之一個PIC中單石整合例如光產生及/或光吸收光學裝置之主動組件及例如光引導及/或光轉換光學裝置之被動組件。
依據本發明之又一態樣，提供一種包含依據本發明之一PIC的光電系統。該光電系統可例如但不限於用於電信電信應用、LIDAR或感測器應用。該光電系統可為一發射器、一接收器、一收發器、一同調發射器、一同調接收器及一同調收發器中之一者。依據上述者，所屬技術領域中具有通常知識者可了解的是上述發射器、接收器及一收發器中之任一者可獲益於由依據本發明之PIC提供之好處。
圖1顯示依據本發明之一半導體環雷射1之一第一示範非限制實施例的示意俯視圖，該半導體環雷射包含一閉迴路雷射空腔2及配置在該閉迴路雷射空腔2中之一光增益裝置3。藉由將該光增益裝置3配置在該閉迴路雷射空腔2中，可提供依據本發明之半導體環雷射1的一緊密實施例。這有利於減少該半導體環雷射1之覆蓋區且因此有利於減少該半導體環雷射之成本。
該光增益裝置3包含一第一光增益段4及一第二光增益段5。該第一光增益段4及該第二光增益段5不相等、光學地互連且互相電氣地隔離。
該光增益裝置3可較佳地控制該閉迴路雷射空腔2中朝CW及CCW方向傳播之光波之光功率間的平衡。該CW及CCW方向係在圖1中用彎曲箭號顯示。因此，可較佳地控制該半導體環雷射1之定向操作。
例如可與朝該CW方向傳播之光波相關的該第一光增益段4及例如可與朝該CCW方向傳播之光波相關的該第二光增益段5不相等。因此，可破壞用於朝該等CW及CCW方向傳播之光波之往返情況的對稱性。此外，由於該第一光增益段4及該第二光增益段5互相電氣地隔離的事實，它們可獨立地控制。
如上所述，由於該不相等且可電氣獨立地控制之第一光增益段4及第二光增益段5的非直線光增益飽和及/或壓縮，可為朝該等CW及CCW方向傳播之光波提供不同往返增益。藉由控制用於朝該等CW及CCW方向傳播之光波的不同往返增益間的一差異，前述方向中之一方向可稱為操作之優勢方向。因此，依據本發明之半導體環雷射1可具有一較佳定向操作。
藉由可較佳地控制該半導體環雷射1之定向操作，可改善依據本發明之半導體環雷射1的光學性能。所屬技術領域中具有通常知識者可了解的是藉由使該半導體環雷射1具有一單向操作，即只朝該CW方向操作或只朝該CCW方向操作，至少可增加且最終最大化該半導體環雷射1之光輸出功率。
圖1所示之半導體環雷射1的閉迴路雷射空腔2包含具有一所謂跑道形狀之一閉迴路脊形波導結構6。
該第一光增益段4係配置在該脊形波導結構6之一第一部份7且該第二光增益段5係配置在該脊形波導結構6之一第二部份8。
圖2顯示如圖1所示地配置在該脊形波導結構6之第一部份7的該第一光增益段4的示意橫截面圖，而圖3顯示如圖1所示地配置在該脊形波導結構6之第二部份8的該第二光增益段5的示意橫截面圖。
雖然圖2與3只在本質上是示意的，但圖2與3中之尺寸係依照一相同比例繪製。因此，圖2與3所示之形貌體的尺寸是相當的。
依據圖2所示之脊形波導結構6的第一部份7的一第一示範非限制實施例，該第一部份7包含一半導體系頂覆蓋層20、一半導體系底覆蓋層21及一半導體系光核心層22，該半導體系光核心層係配置在該半導體系頂覆蓋層20與該半導體系底覆蓋層21之間並與其接觸。該半導體系光核心層22具有兩個量子井23。
依據圖3所示之脊形波導結構6的第二部份8的一第一示範非限制實施例，該第二部份8包含一半導體系頂覆蓋層20、一半導體系底覆蓋層21及一半導體系光核心層22，該半導體系光核心層係配置在該半導體系頂覆蓋層20與該半導體系底覆蓋層21之間並與其接觸。該半導體系光核心層22具有兩個以上量子井23，在這例子中具有四個量子井。
由圖2與3之比較可觀察到至少就分別在該第一部份7及該第二部份8中之半導體系光核心層22的量子井數目而言，該脊形波導結構6之第一部份7具有與該脊形波導結構6之第二部份8不同之構態。
應注意的是依據未圖示之脊形波導結構6的第一部份7及第二部份8的其他示範非限制實施例，可提供就例如該等第一與第二部份之透明載子密度及/或該等第一與第二部份中之半導體材料的組成而言，具有不同構態之第一部份7及第二部份8。
所屬技術領域中具有通常知識者可了解的是InP系半導體材料係選擇用於製造可應用於光通信應用中之一半導體環雷射的半導體材料。此外，所屬技術領域中具有通常知識者可了解的是該等InP系環雷射可有利地應用於LIDAR或感測器應用中。
該脊形波導結構6之第一部份7及第二部份8構態的前述差異中之至少一者可提供具有不同光增益特性的該光增益裝置3之第一光增益段4及第二光增益段5。如上所述，該等第一與第二光增益段之不同光增益特性容許較佳地控制該閉迴路雷射空腔2中之該等反向傳播光波之光功率間的平衡且因此較佳地控制該半導體環雷射1之定向操作。因此，依據本發明之半導體環雷射1具有一較佳光學性能。
此外，由圖2與3之比較亦可觀察到該脊形波導結構6之第一部份7的第一示範非限制實施例及該第二部份8的第一示範非限制實施例具有不同幾何形狀。雖然該第一部份7具有與該第二部份8之一第二寬度W2相同的一第一寬度W1，但所屬技術領域中具有通常知識者可了解的是依據其他示範非限制實施例，該第一部份7及該第二部份8可具有不同寬度。這在該脊形波導結構6之第一部份7及第二部份8中產生引導光學輻射之不同光侷限。
依據分別在圖2與3中所示之該第一部份7及該第二部份8的示範非限制實施例，該脊形波導結構6之第一部份7係使用比用於製造該脊形波導結構6之第二部份8的蝕刻深度D2大的一蝕刻深度D1製成。在該脊形波導結構6之第一部份7中，該第一蝕刻深度D1導致該半導體系頂覆蓋層20、該半導體系光核心層22及該半導體系底覆蓋層21之部份移除。在脊形波導結構6之第二部份8中，該第二蝕刻深度D2只導致該半導體系頂覆蓋層20之部份移除。所屬技術領域中具有通常知識者可了解的是由該脊形波導結構6之第一部份7提供的光侷限程度比由該脊形波導結構6之第二部份8提供的光侷限程度高。
由圖1可觀察到該第一部份7具有與該第二部份8之一第二長度L2不同的一第一長度L1。所屬技術領域中具有通常知識者可了解的是由於如上所述之該脊形波導結構6之第一部份7及第二部份8的不同幾何形狀，該第一光增益段4及該第二光增益段5不相等。此外，由於該第一光增益段4及該第二光增益段5不相等之事實，可破壞用於朝CW及CCW方向傳播之光波的閉迴路雷射空腔2之對稱性。另外，由於該脊形波導結構6之第一部份7及第二部份8的不同幾何形狀，該第一光增益段4及該第二光增益段5可具有不同增益特性。如上所述，依此方式可較佳地控制該閉迴路雷射空腔2中之該等反向傳播光波之光功率間的平衡且因此較佳地控制該半導體環雷射1之定向操作。
圖1顯示該第一光增益段4具有一第一金屬接頭9且該第二光增益段5具有一第二金屬接頭10。該第一金屬接頭9及該第二金屬接頭10係互相電氣地隔離。該第一金屬接頭9係與一第一電偏壓源11電氣地互連且該第二金屬接頭10係與一第二電偏壓源12電氣地互連。
該第一電偏壓源11及該第二電偏壓源12係組配成提供互不相同之電偏壓情況。所屬技術領域中具有通常知識者可了解的是依此方式亦可提供具有不同增益特性的該光增益裝置3之第一光增益段4及第二光增益段5以便較佳地控制該閉迴路雷射空腔2中之該等反向傳播光波之光功率間的平衡且因此較佳地控制該半導體環雷射1之定向操作。
該等不同電偏壓情況可為例如透過該第一金屬接頭9且透過該第二金屬接頭10注入不同電流以便控制該閉迴路雷射空腔2中之該等反向傳播光波之光功率間的平衡。依此方式，可達成該半導體環雷射1之單向操作且因此至少可增加且最終最大化該半導體環雷射1之光輸出功率。
對該第一金屬接頭9及該第二金屬接頭10施加不同電偏壓情況的一好處係可依據真正電偏壓情況選擇及改變操作之方向。
圖4顯示依據本發明之半導體環雷射1之一第二示範非限制實施例的示意俯視圖。該光增益裝置3係藉由該第一金屬接頭9及該第二金屬接頭10的構態及配置被分成不相等、光學地互連且互相電氣地隔離之一第一光增益段4及一第二光增益段5的一單一結構，該第一金屬接頭及該第二金屬接頭係用於個別地驅動該第一光增益段4及該第二光增益段5。
圖5顯示依據本發明之半導體環雷射1之一第三示範非限制實施例的示意俯視圖，其中該光增益裝置3可包含三其他相等光增益單元18a、18b、18c，該等三其他相等光增益單元使用二電氣開關19a、19b電氣地組合在一起以獲得不相等之第一光增益段4及第二光增益段5，該第一光增益段包含該等三相等光增益單元之第一光增益單元18a且該第二光增益段包含該等三相等光增益單元之第二光增益單元18b及第三光增益單元18c。
該第一光增益段4及該第二光增益段5係光學地互連且互相電氣地隔離。該第一光增益段4之該第一光增益單元18a係電氣地連接於組配成將電流注入該第一光增益單元18a之一第一電偏壓源11。該第二光增益段5之第二光增益單元18b及第三光增益單元18c係電氣地連接於組配成將電流注入該第二光增益單元18b及該第三光增益單元18c之一第二電偏壓源12。應注意的是藉由有效地並聯泵送該第二光增益單元18b及該第三光增益單元18c，該第二光增益段5比該第一光增益段4長。因為由該第二光增益段5提供較大往返增益，所以該CW方向可為操作之優勢方向且該CCW方向可被抑制。
圖6顯示依據本發明之半導體環雷射1之一第四示範非限制實施例的示意俯視圖，其中該光增益裝置3可包含三其他相等光增益單元18a、18b、18c，該等三其他相等光增益單元使用二電氣開關19a、19b電氣地組合在一起以獲得不相等之第一光增益段4及第二光增益段5，該第一光增益段包含該等三相等光增益單元之第一光增益單元18a及第二光增益單元18b且該第二光增益段包含該等三相等光增益單元之第三光增益單元18c。
該第一光增益段4及該第二光增益段5係光學地互連且互相電氣地隔離。該第一光增益段4之該第一光增益單元18a及第二光增益單元18b係電氣地連接於組配成將電流注入該第一光增益單元18a及第二光增益單元18b之該第一電偏壓源11。該第二光增益段5之第三光增益單元18c係電氣地連接於組配成將電流注入該第三光增益單元18c之該第二電偏壓源12。應注意的是藉由有效地並聯泵送該第一光增益單元18a及該第二光增益單元18b，該第一光增益段4比該第二光增益段5長。因為由該第一光增益段4提供較大往返增益，所以該CCW方向可為操作之優勢方向且該CW方向可被抑制。
應注意的是依據本發明之半導體環雷射的其他示範非限制實施例(未圖示)，可使用上述實施例之任何適當組合來達成該半導體環雷射之定向操作的一較佳控制。
圖7顯示依據本發明之半導體環雷射1之一第五示範非限制實施例的示意俯視圖，其中一濾光器結構16與該閉迴路雷射空腔2光學地互連。該濾光器結構16具有一預定3dB頻寬之一帶通濾波器特性且該閉迴路雷射空腔2具有一預定模態間距，其中該預定3dB頻寬對該預定模態間距之一比率具有在0.5至10.0之範圍內的一值。
應注意的是該預定3dB頻寬對該閉迴路雷射空腔2之預定模態間距的比率具有在上述範圍內之值的一帶通濾波器特性被視為一窄寬度濾光器。
該濾光器結構16可為例如一馬赫-岑得濾波器的任何適當種類之一濾波器結構，或例如一串接式濾波器結構的任何適當構造之一濾波器結構。
此外，所屬技術領域中具有通常知識者可了解的是該預定3dB頻寬對該預定模態間距之上述比率的真正值可取決於該濾波器特性之形狀。例如，對具有一高斯形狀或一上升餘弦形狀之一濾波器特性而言該上述比率可為3.0，而對具有一方塊形狀之一濾波器特性而言該上述比率可為1.0。
應注意的是藉由光學地互連該濾光器結構16及該閉迴路雷射空腔2，可提供一單模態半導體環雷射1。在這情形中，該濾光器16係設計成使得該產生雷射光譜包含例如光電信系統之現代應用所需的一單一、純淨且穩定之波長或頻率。此外，藉由將該光功率集中在該指定方向，即，如上所述之CW或CCW上，至少可增加且最終最大化依據本發明之半導體環雷射1的光輸出功率。
所屬技術領域中具有通常知識者可了解的是由於將該濾光器結構16配置在該閉迴路雷射空腔2中，圖7所示之單模態半導體環雷射1的實施例係緊密的。這有利於減少該半導體環雷射之覆蓋區且因此有利於減少該半導體環雷射之成本。
藉由在閉迴路雷射空腔2中添加與一第三電偏壓源13電氣地互連之一可調整濾波器結構16，可提供一單模態、波長或頻率可調整之半導體環雷射1。該第三電偏壓源13係組配成可調整該濾光器結構16，藉此選擇該半導體環雷射1之產生雷射波長或產生雷射頻率，同時由於減少可由朝該等CW及CCW方向傳播之光波間的光功率交換造成的定向光功率不穩定性，至少可減少干擾該半導體環雷射1之定向操作的風險。
在圖7所示之半導體環雷射1的示範非限制實施例中，該光增益裝置3之第一光增益段4包含一第一SOA 14且該光增益裝置3之第二光增益段5包含一第二SOA 15。因為該第二SOA 15大於該第一SOA 14，所以由該第二光增益段5提供之往返增益大於由該第一光增益段4提供之往返增益大。在這情形中，該CCW方向可為操作之優勢方向且該CW方向可被抑制。
應注意的是依據該半導體環雷射之其他示範非限制實施例(未圖示)，該光增益裝置之第一光增益段及第二光增益段可包含相等及/或不相等之多數SOA，只要該第一光增益段及該第二光增益段不相等即可。
圖8顯示依據本發明之半導體環雷射1之一第六示範非限制實施例的示意俯視圖，其中一光延遲線17與該閉迴路雷射空腔2光學地互連。依此方式，可提供具有一極窄線寬之單一頻率半導體環雷射1。藉由將該光延遲線17配置在該閉迴路雷射空腔2中，該單一頻率半導體環雷射1之實施例係緊密的。這有利於減少該半導體環雷射之覆蓋區且因此有利於減少該半導體環雷射之成本。
圖9顯示依據本發明之PIC 100的一第一示範非限制實施例的示意圖，該PIC包含依據本發明之半導體環雷射1。該半導體環雷射1可被視為與該PIC 100之其他光電裝置(未圖示)單石地整合。
依據未圖示之PIC的一示範非限制實施例，該半導體環雷射可與該PIC之其他光電裝置以一混合方式整合。可混合整合依據本發明之半導體環雷射的一好處是該半導體環雷射亦可用於矽光子之領域。可混合整合依據本發明之半導體環雷射的另一好處是可更換該半導體環雷射。例如在該雷射故障或損壞之情形中會需要更換該半導體環雷射。
如圖9示意地所示地將該半導體環雷射與其他光電裝置(未圖示)單石地整合在相同基材上的一好處是該半導體環雷射1及該等光學光電組件之單石整合可比較不繁複且可需要比其混合整合少之晶粒面積。因此，與該等主動及被動光電裝置之單石整合相關的成本可比與其混合整合相關的成本少。此外，單石整合可容許該PIC 100具有一較小覆蓋區。這有利於減少該PIC之成本。
該PIC 100可為一InP系PIC。所屬技術領域中具有通常知識者可了解的是用於PIC且特別是用於上述應用領域之最多樣化技術平台使用包含InP系半導體材料之晶圓。InP系技術可在一單一晶粒上之一個PIC中單石整合例如光產生及/或光吸收光學裝置之主動組件及例如光引導及/或光轉換光學裝置之被動組件。
依據上述者，所屬技術領域中具有通常知識者可了解的是依據本發明之PIC 100可獲益於由依據本發明之半導體環雷射1提供的好處。
圖10顯示依據本發明之一光電系統200的一第一示範非限制實施例的示意圖，該光電系統包含依據本發明之PIC 100。該光電系統200可例如但不限於用於電信電信應用、LIDAR或感測器應用。該光電系統200可為例如一發射器、一接收器、一收發器、一同調發射器、一同調接收器及一同調收發器中之一者。依據上述者，所屬技術領域中具有通常知識者可了解的是依據本發明之光電系統200可獲益於由依據本發明之PIC 100提供之好處。
本發明可總結為有關於一半導體環雷射1，該半導體環雷射包含一閉迴路雷射空腔2及與該閉迴路雷射空腔2光學地互連之一光增益裝置3。該光增益裝置3包含一第一光增益段4及一第二光增益段5。該第一光增益段4及該第二光增益段5不相等、光學地互連且互相電氣地隔離。
本發明亦有關於包含依據本發明之一半導體環雷射1的一PIC 100且有關於包含該PIC 100之一光電系統200。該光電系統200可為一發射器、一接收器、一收發器、一同調發射器、一同調接收器及一同調收發器中之一者。該光電系統200可例如但不限於用於電信應用、LIDAR或感測器應用。
所屬技術領域中具有通常知識者可了解的是本發明之範圍不限於前述說明之例子且在不偏離由附加申請專利範圍所界定之本發明範圍的情形下可有數種修正及修改。詳而言之，可組合本發明之各種態樣的特定特徵。本發明之一態樣可藉由添加關於本發明之另一態樣所述的一特徵而更有利地加強。雖然已在圖及說明中詳細地顯示及說明了本發明，該顯示及說明應被視為只是用於說明或示範而非限制。
本發明不限於揭露之實施例。按照該等圖、說明及附加申請專利範圍之研究，所屬技術領域中具有通常知識者在實施請求發明時可理解及實現對揭露之實施例的改變。在申請專利範圍中，該用語「包含」不排除其他步驟或元件且不定冠詞「一」不排除複數。僅僅在互不相同之依附項中列舉某些手段的事實不表示這些手段之組合無法被用來獲利。申請專利範圍中之任何符號不應被視為限制本發明之範圍。
1:半導體環雷射 2:閉迴路雷射空腔 3:光增益裝置 4:第一光增益段 5:第二光增益段 6:脊形波導結構 7:第一部份 8:第二部份 9:第一金屬接頭 10:第二金屬接頭 11:第一電偏壓源 12:第二電偏壓源 13:第三電偏壓源 14:第一SOA 15:第二SOA 16:濾光器(結構) 17:光延遲線 18a:第一光增益單元 18b:第二光增益單元 18c:第三光增益單元 19a,19b:電氣開關 20:半導體系頂覆蓋層 21:半導體系底覆蓋層 22:半導體系光核心層 23:量子井 100:PIC 200:光電系統 CW,CCW:方向 D1:(第一)蝕刻深度 D2:(第二)蝕刻深度 L1:第一長度 L2:第二長度 W1:第一寬度 W2:第二寬度
本發明之其他特徵及優點可由依據本發明之一積體半導體環雷射源、一PIC及一光電系統的示範且非限制實施例的說明來了解。
所屬技術領域中具有通常知識者可了解的是該積體半導體環雷射源、該PIC及該光電系統之所述實施例在本質上只是示範且無論如何不應被視為限制保護之範圍。所屬技術領域中具有通常知識者可了解的是在不偏離本發明之保護範圍的情形下可想到該積體半導體環雷射源、該PIC及該光電系統之替代例及等效實施例並付諸實施。
以下請參照添附圖式上之圖。該等圖本質上係示意圖且因此不一定依比例繪製。此外，相同符號表示相同或類似部件。在該等附加圖式上， 圖1顯示依據本發明之一半導體環雷射之一第一示範非限制實施例的示意俯視圖； 圖2顯示一第一光增益段之一示意橫截面圖，該第一光增益段配置在圖1所示之第一示範非限制實施例之一脊形波導結構的一第一部份； 圖3顯示一第二光增益段之一示意橫截面圖，該第二光增益段配置在圖1所示之第一示範非限制實施例之一脊形波導結構的一第二部份； 圖4顯示依據本發明之一半導體環雷射之一第二示範非限制實施例的示意俯視圖； 圖5顯示依據本發明之一半導體環雷射之一第三示範非限制實施例的示意俯視圖； 圖6顯示依據本發明之一半導體環雷射之一第四示範非限制實施例的示意俯視圖； 圖7顯示依據本發明之一半導體環雷射之一第五示範非限制實施例的示意俯視圖； 圖8顯示依據本發明之一半導體環雷射之一第六示範非限制實施例的示意俯視圖； 圖9顯示依據本發明之一PIC的一第一示範非限制實施例的示意圖，該PIC包含依據本發明之半導體環雷射；及 圖10顯示依據本發明之一光電系統的一第一示範非限制實施例的示意圖，該光電系統包含依據本發明之PIC。
1:半導體環雷射
2:閉迴路雷射空腔
3:光增益裝置
4:第一光增益段
5:第二光增益段
6:脊形波導結構
7:第一部份
8:第二部份
9:第一金屬接頭
10:第二金屬接頭
11:第一電偏壓源
12:第二電偏壓源
CW,CCW:方向
L1:第一長度
L2:第二長度

Claims (18)

  1. 一種半導體環雷射，其包含：一閉迴路雷射空腔；及一光增益裝置，其與該閉迴路雷射空腔光學地互連，該光增益裝置包含：一第一光增益段；及一第二光增益段；該第一光增益段及該第二光增益段不相等、光學地互連且互相電氣地隔離，其中該第一光增益段及該第二光增益段組配成具有一不同的非線性光增益飽和及/或壓縮，以提供用於在該閉迴路雷射空腔中分別地朝一順時針方向及一逆時針方向傳播之光波的不同往返增益。
  2. 如請求項1之半導體環雷射，其中該光增益裝置係配置在該閉迴路雷射空腔中。
  3. 如請求項1之半導體環雷射，其中該閉迴路雷射空腔包含一脊形波導結構，該第一光增益段係配置在該脊形波導結構之一第一部份處，且該第二光增益段係配置在該脊形波導結構之一第二部份處，該脊形波導結構之該第一部份具有與該脊形波導結構之該第二部份不同之一構態。
  4. 如請求項2之半導體環雷射，其中該閉迴路雷射空腔包含一脊形波導結構，該第一光增益段係配置在該脊形波導結構之一第一部份處，且該第二光增益段係配置在該脊形波導結構之一第二部份處，該脊形波導結構之該第一部份具有與該脊形波導結構之該第二部份不同之一構態。
  5. 如請求項3之半導體環雷射，其中該脊形波導結構之該第一部份及該脊形波導結構之該第二部份具有不同幾何形狀。
  6. 如請求項4之半導體環雷射，其中該脊形波導結構之該第一部 份及該脊形波導結構之該第二部份具有不同幾何形狀。
  7. 如請求項1之半導體環雷射，其中該第一光增益段具有一第一金屬接頭且該第二光增益段具有一第二金屬接頭，該第一金屬接頭及該第二金屬接頭係互相電氣地隔離，該第一金屬接頭可與一第一電偏壓源電氣地互連且該第二金屬接頭可與一第二電偏壓源電氣地互連，該第一電偏壓源及該第二電偏壓源係組配來提供互不相同之電偏壓情況。
  8. 如請求項1之半導體環雷射，其中該第一光增益段包含一第一半導體光學放大器(SOA)，且該第二光增益段包含一第二SOA。
  9. 如請求項1之半導體環雷射，其包含與該閉迴路雷射空腔光學地互連之一濾光器結構，該濾光器結構係組配成具有一預定3dB頻寬之一帶通濾波器特性，且該閉迴路雷射空腔係組配成具有一預定模態間距，其中該預定3dB頻寬對該預定模態間距之一比率具有在0.5至10.0之範圍內的一值。
  10. 如請求項9之半導體環雷射，其中該濾光器結構係一可調諧濾光器結構。
  11. 如請求項1之半導體環雷射，其包含與該閉迴路雷射空腔光學地互連之一光延遲線。
  12. 如請求項1之半導體環雷射，其中該半導體環雷射係組配成容許混合整合或單石整合。
  13. 如請求項1之半導體環雷射，其中該半導體環雷射係一磷化銦(InP)系環雷射。
  14. 一種光子積體電路(PIC)，其包含一如請求項1之半導體環雷射。
  15. 如請求項14之PIC，其中該PIC係一單石整合PIC。
  16. 如請求項14之PIC，其中該PIC係一InP系PIC。
  17. 如請求項15之PIC，其中該PIC係一InP系PIC。
  18. 一種光電子系統，其包含一如請求項14之PIC，其中該光電子系統係一發射器、一接收器、一收發器、一同調發射器、一同調接收器及一同調收發器中之一者。
TW111117877A 2021-05-26 2022-05-12 半導體環雷射、光子積體電路及包含光子積體電路之光電系統 TWI827051B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP21175974.1A EP4096036A1 (en) 2021-05-26 2021-05-26 Semiconductor ring laser, photonic integrated circuit and opto-electronic system comprising the same
EP21175974.1 2021-05-26

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW202304085A TW202304085A (zh) 2023-01-16
TWI827051B true TWI827051B (zh) 2023-12-21

Family

ID=76137984

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW111117877A TWI827051B (zh) 2021-05-26 2022-05-12 半導體環雷射、光子積體電路及包含光子積體電路之光電系統

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20220385035A1 (zh)
EP (1) EP4096036A1 (zh)
JP (1) JP2022183080A (zh)
CN (1) CN115411611A (zh)
TW (1) TWI827051B (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020063944A1 (en) * 2000-11-30 2002-05-30 Kim Dong Hwan Ultra-high speed optical wavelength converter apparatus for enabling simultaneous extraction of all optical clock signals
US7561605B1 (en) * 2003-05-22 2009-07-14 University Of Central Florida Research Foundation, Inc Extreme chirped/stretched pulsed amplification and laser
TW201228160A (en) * 2010-12-30 2012-07-01 Univ Nat Taiwan Science Tech Fiber ring laser system and the operation method thereof
US20150244146A1 (en) * 2012-09-14 2015-08-27 V Technology Co., Ltd. Semiconductor ring laser apparatus
US20190103719A1 (en) * 2017-09-29 2019-04-04 Hewlett Packard Enterprise Development Lp Laser

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000277849A (ja) * 1999-03-25 2000-10-06 Fujitsu Ltd 波長分割多重用予備光源
JP4239440B2 (ja) * 2001-07-12 2009-03-18 日本電気株式会社 光クロックパルス列発生装置
JP5233090B2 (ja) * 2006-07-28 2013-07-10 沖電気工業株式会社 キャリア抑圧光パルス列発生方法及びこの方法を実現するモード同期半導体レーザ
JP2008066546A (ja) * 2006-09-08 2008-03-21 Oki Electric Ind Co Ltd 光電気発振器及び光電気発振方法
EP2333914A3 (en) * 2009-12-09 2017-12-13 Canon Kabushiki Kaisha Light source apparatus and image pickup apparatus using the same
JP6083644B2 (ja) * 2013-06-18 2017-02-22 日本電信電話株式会社 集積型半導体光源

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020063944A1 (en) * 2000-11-30 2002-05-30 Kim Dong Hwan Ultra-high speed optical wavelength converter apparatus for enabling simultaneous extraction of all optical clock signals
US7561605B1 (en) * 2003-05-22 2009-07-14 University Of Central Florida Research Foundation, Inc Extreme chirped/stretched pulsed amplification and laser
TW201228160A (en) * 2010-12-30 2012-07-01 Univ Nat Taiwan Science Tech Fiber ring laser system and the operation method thereof
US20150244146A1 (en) * 2012-09-14 2015-08-27 V Technology Co., Ltd. Semiconductor ring laser apparatus
US20190103719A1 (en) * 2017-09-29 2019-04-04 Hewlett Packard Enterprise Development Lp Laser

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022183080A (ja) 2022-12-08
EP4096036A1 (en) 2022-11-30
US20220385035A1 (en) 2022-12-01
CN115411611A (zh) 2022-11-29
TW202304085A (zh) 2023-01-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6541898B2 (ja) 半導体光増幅器およびその製造方法、光位相変調器
KR102163734B1 (ko) 실리콘 기판 상에 반도체 광증폭기와 통합 형성된 양자점 레이저 소자
US6747794B2 (en) Semiconductor optical amplifier using energy from single-transverse-mode VCSELs to amplify optical signal
JP5100881B1 (ja) 集積型半導体レーザ素子
US7376167B2 (en) Tunable ring laser with external grating operation in a single mode
EP3408902B1 (en) Multi-frequency hybrid tunable laser
JP2016072608A (ja) 半導体レーザおよびこれを備える光集積光源
JP2002319741A (ja) 半導体光アンプおよび半導体レーザ
Pogoretskiy et al. An Integrated SOA-building block for an InP-membrane platform
JP2019008179A (ja) 半導体光素子
TWI827051B (zh) 半導體環雷射、光子積體電路及包含光子積體電路之光電系統
US11152764B1 (en) Gratings for high power single mode laser
Zhu et al. Integrated single frequency, high power laser sources based on monolithic and hybrid coherent beam combining
EP3949043A1 (en) Variable-confinement monolithic master oscillator power amplifier
US7110169B1 (en) Integrated optical device including a vertical lasing semiconductor optical amplifier
JP6722829B2 (ja) 単一チップ内に活性コア及びドープされたクラッドを有する固体光増幅器
JPH11135894A (ja) 半導体光増幅装置
US20020105718A1 (en) Optoelectronic device having a diffraction grating associated therewith and a method of manufacture therefor
Krebs et al. 22 W coherent GaAlAs amplifier array with 400 emitters
Davenport et al. Heterogeneous silicon/InP semiconductor optical amplifiers with high gain and high saturation power
JP6761391B2 (ja) 半導体光集積素子
Joyner et al. A multifrequency waveguide grating laser by selective area epitaxy
JP2022183080A5 (ja) 半導体リングレーザ、光集積回路、および光集積回路を備える光電子システム
WO2022259349A1 (ja) 半導体レーザ
JPS63163407A (ja) 光導波路構造及びその作製方法