[发明专利]可实现模式间距为100GHz的双模激射半导体激光器

说明书

技术领域

本发明属于半导体光电子技术领域，是一种可实现模式间距为100GHz的双模激射半导体激光器。

背景技术

随着互联网的迅猛发展，通讯网中交换系统的规模越来越大，运行速率越来越高，未来的大型交换系统将需要处理总量达几百Tbit/s的信息，这使得传统的基于电子信号处理技术的网络，由于“电子瓶颈”的限制，而逐渐显得难以应付，于是，基于全光信号处理技术的采用全光交换和全光路由选择的全光网络，将是未来网络的发展趋势。

从光数据中同步地提取光时钟信号的过程就叫做光时钟提取，也称为光时钟恢复。光时钟恢复技术不仅是光信号再定位的关键步骤之一，而且对于光数字通信系统有着很重要的作用，它为系统的正常运作提供了准确可靠的基准时钟。

在数字通信系统中，进行信号处理必须要有一个准确的时钟信号作为时间基准，它必须在相位和频率上与数据信号是一致的。而对于异步网络而言，时钟信号只能是从接收的数据信号中来获得。在全光网络中要进行诸如全光3R(放大、整形、定时)，复用/解复用，全光交换，同步等在光域的信号处理的都是光的时钟信号。

当前光通信网络中采用的时钟恢复技术都是基于光/电/光的方式来实现的，这些技术方案的基本思路就是先将光信号转换为电信号，然后通过锁相环、压控振荡器等电域成熟的技术对电数据信号中的时钟进行提取和恢复，最后再将恢复后的电时钟信号调制到光域，得到光时钟信号。由于电域上的时钟恢复技术已经非常的成熟，所以这些技术方案实现起来比较简单。但随着光网络的发展，其单信道传输速率正在从原来的622Mbit/s，2.5Gbit/s逐渐向10Gbit/s、40Gbit/s、100Gbit/s提升，在这样高的比特率下，由于电子器件本身的物理限制，传统的以光/电/光方式为基础的时钟恢复技术将很难实现。因此必须发展全光时钟恢复技术。全光时钟恢复技术不仅是解决高速率光通信系统时钟恢复的有效方法，而且，它也是将来实现全光网络的重要基础技术。

目前，应用于40Gbit/s光信号时钟恢复的方案已经有不少报道，其中包括光纤锁模激光器、锁模激光器、自脉动半导体激光器等方案。然而对于100Gbit/s的光信号时钟恢复，相关的研究报道还比较少，对于光纤锁模激光器，其理论上可以工作在100Gbit/s的系统中，然而该方案受结构、体积所限，不易集成；而对于锁模半导体激光器，由于其结构复杂，腔长需精确控制等，其研究也存在困难。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的主要目的是提供一种可实现模式间距为100GHz的双模激射半导体激光器，以实现双模激射和双模频差的调谐。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种可实现模式间距为100GHz的双模激射半导体激光器，包括：一衬底；一n-InP缓冲层，该n-InP缓冲层制作在衬底上；一InGaAsP下限制层，该InGaAsP下限制层制作在该n-InP缓冲层上；一多量子阱有源层，该多量子阱有源层制作在该InGaAsP下限制层上；一InGaAsP上限制层，该InGaAsP上限制层制作在该多量子阱有源层上，其表面形成有布拉格光栅结构，该布拉格光栅结构制作于光栅区；一p-InP层，该p-InP层制作在该InGaAsP上限制层上；一p-InGaAsP刻蚀阻止层，该p-InGaAsP刻蚀阻止层制作在该p-InP层上；一上p-InP盖层，该上p-InP盖层制作在该p-InGaAsP刻蚀阻止层上；一p-InGaAs欧姆接触层，该p-InGaAs欧姆接触层制作在该上p-InP盖层上，在该p-InGaAs欧姆接触层上形成有隔离沟，该隔离沟将该p-InGaAs欧姆接触层分为四段；以及分别形成在四段p-InGaAs欧姆接触层上的金属电极层；其中，该p-InGaAs欧姆接触层分成的四段分别对应于该双模激射半导体激光器的的四段结构：前增益区、相区、光栅区和后放大区。

上述方案中，所述前增益区和所述后放大区称为有源区，所述相区和所述光栅区称为无源区，无源区与有源区的带隙波长相比，蓝移量为90nm，从而降低波导吸收损耗。

上述方案中，所述隔离沟是通过He离子注入的方式成为高阻区，从而实现各电极之间的电隔离。

上述方案中，所述隔离沟将器件分为四段结构，所述隔离沟长度为30至50μm，每段结构中金属电极层长度分别等于各段结构的长度。