[发明专利]一种集成SOA的EML芯片

说明书

本发明公开了一种集成SOA的EML芯片，所述EML芯片包括：衬底、反馈激光器DFB、电吸收调制器EAM、光放大器SOA；反馈激光器DFB、电吸收调制器EAM、光放大器SOA集成在衬底上，反馈激光器DFB和电吸收调制器EAM之间通过第一波导连接，用于实现EML激光器的脉冲输出，输出带有振幅调制的光脉冲；光放大器SOA和电吸收调制器EAM之间通过第二波导连接，光放大器SOA将电吸收调制器EAM输出的带有振幅调制的光脉冲放大后输出；将传统工艺中的耦合损耗减小到最小，由于使用集成方案，不需要额外的光路耦合设计，降低了器件的工艺难度；SOA的放大作用进一步提高芯片的光输出功率，使之能够满足大分束比的PON网络的应用环境。

技术领域

本发明涉及激光器研究领域，具体地，涉及一种集成SOA的EML芯片。

背景技术

现有技术的所有缺点：现有商用EML芯片发光功率不能满足长距离传输的功率要求，需要在光路中使用外置的放大器对光信号加以放大，来增加输出功率。EML芯片和SOA芯片之间需要使用透镜进行光束变换，增加了器件结构上复杂性，同时由于满足模场匹配的需求，装配过程中的精度控制要求很高，耦合差损对于器件的相对位移非常敏感，从而增加耦合封装难度和成本，其中，SOA为半导体光放大器，EML为电吸收调制激光器。

在接入网络中，较大的分束比意味着PON网络中可以支持更多的用户，但是由于接收器灵敏度的限制，分束比越高，对OLT端输出光功率的要求就越大。目前主流的设计，在OLT端，发射信号使用EML芯片作为光源。EML芯片的结构是利用一个工作在恒定泵浦电流的DFB芯片，通过电吸收调制器EA对于连续输出的信号光加以调制振幅调制，产生脉冲光信号。相对于DML芯片，EML减小了直接调制过程中产生的脉冲信号的啁啾量，同时由于EA部分载流子寿命非常短，使得高速调制状态下，也能够产生较高消光比的高质量的光信号。

从激光器输出的光信号不能够支持大分束比的光网络，需要在光路中增加放大器结构，提高输出功率。

现有技术方案：

在C+L波段，有EDFA和SOA两种放大器，EDFA尺寸和结构都比较大，一般作为独立的模块，铺设在光路中，需要额外的控制系统，不利于集成化的设计思路。SOA芯片相对于EDFA来说，可以和EML在器件级别集成在一起，控制电路也可以集成在相应的收发模块中。

现有器件级别的集成方案，EML和SOA芯片是使用透镜或者透镜组来实现光束之间的耦合。具体光路如图1所示。

由于EA波导和SOA的波导对应的光斑尺寸非常小，对于耦合光路来说，精度控制的要求就非常高。耦合差损对于芯片和透镜的固定工艺参数及所用粘接剂的选择会影响整体非常敏感。

电吸收调制器是一种强度调制器，通过调节电压来控制调制器对于激光器输出的光信号的吸收，为了实现满足传输需求的调制深度的光信号，在调制过程会引入额外的损耗。对于NRZ调制信号，将引入3dB的额外损耗。这样就限制了芯片的输出功率。

为了增加光信号的整体功率，目前的常用做法是在EML芯片输出后端加入SOA，对光信号进一步放大。由于芯片和芯片之间的模场匹配问题，需要在EML和SOA芯片之间使用透镜进行模场变换。增加了封装工艺难度和器件封装成本。

发明内容

本发明提供了一种集成SOA的EML芯片，将SOA和EML两个部分集成到同一外延衬底上，EML和SOA通过直通波导加以连接，将传统工艺中的耦合损耗减小到最小，由于使用集成方案，不需要额外的光路耦合设计，降低了器件的工艺难度。SOA的放大作用进一步提高芯片的光输出功率，使之能够满足大分束比的PON网络的应用环境。

为实现上述发明目的，本申请提供了一种集成SOA的EML芯片，所述EML芯片包括：