[实用新型]一种扇形谐振腔结构的半导体微环激光器

说明书

技术领域

本实用新型属于光通信技术领域，具体涉及一种单片集成全光网络中用于全光逻辑、全光存储与全光信号处理的半导体微环激光器。

背景技术

随着现代社会对超高容量信息存储、超快速率信息处理的需求越来越高，包括光信号的产生、检测、调制、开关、滤波和复用等功能的全光子系统的微型化与集成化成为必然趋势，以达到高速率、高密度、低功耗、低成本等要求。在同一衬底上集成不同功能的通用性微型光子器件是一种简单灵活的单片集成全光互联网络的实现方式。近几年的研究结果表明，集成半导体微环激光器(Semiconductor Micro-Ring Laser，SMRL)可以实现光信号的产生、调制、再生以及路由等多种功能，可作为片上网络中的通用性光子功能器件。

目前，现有的半导体微环激光器根据谐振腔形状的不同，可分为：圆形腔、跑道形腔、多边形腔(三角形腔、矩形腔等)等。由目前的文献可知，随着器件尺寸的减小，圆形腔半导体微环激光器的形成需要很强的光学限制，将引入较大的切向光辐射损耗(即弯曲损耗)，且随着圆形谐振腔尺寸的减小，弯曲损耗会增大，不利于器件的微型化设计，同时，由于圆形腔半导体微环激光器采用波导与圆形谐振腔相切的耦合输入输出方式，耦合距离短，耦合比很低，影响器件的输入输出功率；跑道形腔是采用两段平行直波导与两个对称的曲面反射镜相连接构成，两段平行直波导与腔外并行的波导形成耦合长度较长的平面方向耦合器，可达到足够的输入输出比，该类型器件由于腔内较长的平行直波导的存在使环形腔的尺寸难以进一步降低；多边形腔是由多个全反射平面镜和波导相连接构成，腔内某一直波导出射的光束经全反射平面镜反射后耦合进入另一腔内波导，镜面的位置及质量会对光损耗造成极大的影响，从而只有能够提供足够的有源区长度和光增益的大尺寸器件才能有效减小此影响，因此器件尺寸也很难缩小。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有的半导体微环激光器的谐振腔形状所存在的不足，尤其是不能有效缩小半导体微环激光器谐振腔的尺寸的不足，提出了一种扇形谐振腔结构的半导体微环激光器。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种扇形谐振腔结构的半导体微环激光器，包括激光输入输出波导，与激光输入输出波导耦合连接的环形谐振腔，其特征在于，所述环形谐振腔呈扇形结构，所述环形腔包括：

两个反射镜面，所述两个反射镜面中尺寸较大的镜面的形状呈抛物面，尺寸较小的镜面的形状呈抛物面或平面；

两段直波导，所述两段直波导间成一定的角度，直波导两端分别与两反射镜面的两端相连接，构成扇形结构的环形谐振腔。

上述直波导为有源脊型波导，该波导内介质为有源增益介质。

上述激光输入输出波导既可以是有源脊型波导，也可以是无源脊型波导。

上述激光输入输出波导与扇形谐振腔间的耦合连接方式是激光输入输出波导位于尺寸较小的反射镜面一端用以通过尺寸较小的反射镜面的折射而输入输出激光。

上述激光输入输出波导与扇形谐振腔间的耦合连接方式是激光输入输出波导位于直波导的两侧并与直波导平行放置用以通过消逝波耦合方式而输入输出激光。

本实用新型的有益效果：本实用新型提供的扇形谐振腔结构的半导体微环激光器，能够有效的缩小器件尺寸，同时可以显著地减小腔内损耗。该激光器谐振腔利用了抛物面反射镜的特点，通过拉远腔内直波导端面与镜面的距离，使得光波在腔内直波导与镜面之间的空间内的水平方向上没有任何限制，光波离开腔内直波导后，由于水平方向上没有折射率差的限制将会扩束，传输到抛物面反射镜面上经多点反射后，再行聚焦而耦合进入另一腔内直波导内。该方法通过腔内光束的扩展与聚焦，使腔内光强对镜面位置与刻蚀质量不敏感，将有效的减少由于制作上的误差和表面复合、散射等效应引起的腔内光损耗，避免了圆形腔由曲线微环波导带来的切向光损耗，同时克服了圆形腔因波导弯曲损耗而极难显著降低器件尺寸的问题。

附图说明

图1是本实用新型实施例一的结构示意图。

图2是本实用新型实施例二的结构示意图。

图3是本实用新型环形腔中尺寸较小的反射镜面的一种方式的截面示意图。

图4是本实用新型环形腔中尺寸较小的反射镜面的另一种方式的截面示意图。

附图标记说明：激光输入输出波导1、环形谐振腔2、尺寸较大的镜面21、尺寸较小的镜面22、直波导23、24、激光3。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步的说明。