[发明专利]单片集成的可调谐半导体激光器

说明书

本发明涉及具有可调谐分布式布拉格反射器的波长可调、单片集成的半导体激光器，更具体地涉及用于电信应用的这类激光器。

背景技术

单片集成的半导体可调谐激光器被广泛地用于电信工业中，用于沿着光纤传输光学调制的光。通常，在这样的应用中，许多激光器的光信号被波分复用（WDM）或密集波分复用（DWDM）地在标准化的传输通道上传输。两个主要的通信波段，称为C波段（191.6-196.2THz）和L波段（186.4-191.6THz），具有由国际电信联盟（ITU）定义的标准波长通道，间隔为100GHz（0.8nm）、50GHz（0.4nm），或25GHz（0.2nm）。除了要求传输波长的稳定性，这种波长多路复用系统需要发射激光器具有较窄的线宽。激光线宽在相干传输系统中是特别显著的，其中激光器被设置在各传输链路的发射机和接收机中。

在以往中，简单的具有短激光腔的单纵模激光器被广泛部署且能够运行在一个通道或在少量通道上调谐，通过控制每个激光器的工作温度，使它们的工作波长是热稳定的。但是，近年来，已经发现波长广泛可调的激光器常获得网络供应商的好感。美国专利US7145923描述了广泛可调谐激光器的这种设计。

广泛可调谐激光器的激光腔需要一对长的可调谐分布的布拉格反射器部分（DBR），增益部分和在公共波导上的相位控制部分，以在单纵向腔模式运行。调整通过光栅提供的在所述激光器的光波导内的DBR，来控制激光腔的激光波长。然而，这些DBR部分增加了激光器谐振腔的长度，这导致激光腔的更加紧密间隔的纵向模式。光信号的有效传输需要在单个波长稳定的纵向模式上进行不间断的传输，其具有在主要的激光模式及不需要的边模的强度之间进行高水平的区分。为了提供高水平的边模抑制（即高的边模抑制比，SMSR），必须最大限度地降低激光器的光学谐振腔的长度。为了减少电干扰，窄的电绝缘区域被设置在激光器的相邻部分的上方的控制电极之间。这种绝缘区域（沿波导）的长度保持在最小值，不超过若干μm（即明显地小于20μm）。

本发明已经发现，不利的是，对于短激光腔的要求导致产生具有较大的线宽的激光器的光输出，通常线宽取决于激光腔内的光子的数目和激光腔的往返时间。

发明内容

根据第一方面，提供了一种单片集成的、可调谐半导体激光器，其具有光波导，包括衬底上的外延层，并具有

第一反射器和第二反射器，所述第一反射器和所述第二反射器界定

光学增益部分和

非驱动区域，

其中所述反射器中的至少一个是被配置为具有可调谐的反射光谱的分布式布拉格反射器部分，

其中控制电极被提供给至少所述光学增益部分及所述分布式布拉格反射器部分，及

其中所述非驱动区域的长度至少为100μm，且不带有直接接触所述非驱动区域的外延生长侧上的电触头，且所述非驱动区域在所述非驱动区域的所述外延层内不带有反射布拉格光栅。

根据第二方面，提供了一种单片集成的、可调谐半导体激光器，其具有光波导，具有

第一反射器和第二反射器，所述第一反射器和所述第二反射器界定

光学增益部分，

光学相位控制部分，及

其中所述反射器中的至少一个是被配置为具有可调谐的反射光谱的分布式布拉格反射器部分，及

其中控制电极被提供给至少所述光学增益部分、所述光学相位控制部分及所述分布式布拉格反射器部分，及

其中所述相位控制部分沿着所述光波导的长度小于80μm。

有利地，与已知装置相比，本发明的激光器可以具有减小的线宽/相位噪声，特别是减少的Lorentzian线宽。

根据第四方面，提供了一种单片集成的、可调谐半导体激光器阵列，其包括多个光耦合到公共的光输出的根据第一、第二、或第三方面中的任一项所述的激光器。

根据第五方面，提供一种光发射器模块，其包括根据第一、第二、第三、或第四方面的单片集成的、可调谐半导体激光器或单片集成的、可调谐半导体激光器阵列，和控制电子器件，其被配置成用来控制该激光器或者激光器阵列的操作。

非驱动区域没有被到非驱动区域的电触头覆盖，因此没有被特意地驱动。在电绝缘间隙（沿所述光波导）邻近电极的情况下，通过电极驱动的电流可能扩展到电绝缘间隙的一部分中。

非驱动区域也是非反射区域，因为不存在任何布拉格光栅，所以不反射光波导中的光。

非驱动区域可包括无源部分，该无源部分包括不同于所述增益部分的外延层的至少一个外延层。