[发明专利]用于可调激光器的反射镜结构和可调激光器

说明书

本申请提供了一种用于可调激光器的反射镜结构和可调激光器，该反射镜结构采用超结构光栅作为反射镜，并在该超结构光栅所在区域的周围形成悬空结构，利用悬空结构在超结构光栅所在区域周围形成热隔离，提高热阻，减少了热量流失，使得热量集中在超结构光栅所在区域，从而能够提高反射镜结构的热调谐效率，有利于降低可调激光器的整体功耗。同时，通过在该悬空结构两侧设置侧向支撑结构，为悬空结构提供机械支撑。另外，使得悬空结构同一侧的任意两个侧向支撑结构在超结构光栅中对应的区域落在超结构光栅的空间周期中的不同位置，在热调谐时有助于避免超结构光栅的反射谱的平坦性恶化，从而有助于避免可调激光器性能的恶化。

技术领域

本申请涉及激光器领域，并且更具体地，涉及用于可调激光器的反射镜结构和可调激光器。

背景技术

在光通信领域，可调激光器(Tunable Laser，TL)是指输出波长可在一定范围内进行调节的激光器。单片集成可调激光器具有体积小、集成度高等优点，因此成为当前光通信领域的主流技术。

以单片集成Y分支型可调激光器为例，如图1所示，单片集成Y分支型可调激光器由增益区、相位区、多模干涉(Multi-mode Interferometer,MMI)耦合器、反射镜结构1和反射镜结构2组成。有源增益区一般为多量子阱(Multiple Quantum Well，MQW)，当受到电注入时，将电能转化为光能，从而提供增益。反射镜结构1和反射镜结构2的反射谱对波长具有选择性，用来进行波长调谐。反射镜结构中常用的反射镜可以为分布布拉格反射镜(Distributed Bragg Reflection，DBR)或者微环。Y分支型单片集成可调激光器对波长进行调节，本质上就是调节反射镜或者相位区光波导的折射率，对光波导折射率进行调节的原理主要有量子限制斯塔克效应(Quantum Confined Stark Effect，QCSE)、电流注入和热调谐，其中QCSE效应对折射率的改变量相对较小，在激光器中应用较少；电流注入对折射率改变量大，且瞬态响应非常快(纳秒级)，被广泛应用，但电流注入会引入很大的波导损耗，导致激光器的激射线宽为兆赫兹级别，不能满足相干光通信系统的要求；热调谐通过改变材料的温度效应来改变折射率，虽然响应速率比电流注入慢，但其调谐损耗相对电流注入要小很多，可以实现小于400千赫兹(kHz)的线宽，从而满足相干光通信系统的要求。然而，对于相同的波长调谐范围，电流注入调谐比热调谐功耗要小很多，比如对于DBR反射镜的反射谱调谐6nm，热调谐组件的功耗(如大于100毫瓦(mW))可以远超基于电流的调谐组件的功耗(约15mW)。综上，与电流注入调谐相比，热调谐的优点在于可以获得更窄的激光器线宽，而缺点在于调谐组件的功耗过大。

热调谐是通过在反射镜结构中的反射镜区域放置加热器(一般为加热电阻)来实现的。通过调节加热器的功率，就可以改变加热器的温度，从而改变反射镜区域的温度，最终通过温度效应改变反射镜区域的折射率来调节反射镜的反射主峰的波长位置。为了调节相同的波长范围，可调激光器中的热调谐组件的功耗越小，意味着调谐组件的热调节效率更高，激光器的整体功耗也就越低。

因此，如何降低热调谐组件的功耗成为需要解决的问题。

发明内容

本申请提供一种用于可调激光器的反射镜和可调激光器，能够降低可调激光器的整体功耗。

第一方面，提供了一种用于可调激光器的反射镜结构，该反射镜结构包括：

从下至上依次堆叠的衬底层、支撑层、下包层、波导层、上包层和加热器层；

所述反射镜结构还包括超结构光栅，所述超结构光栅沿着光在所述波导层中的传播方向设置在所述上包层与所述下包层之间，所述加热器层位于所述上包层的上表面上与所述超结构光栅正对的区域；