[发明专利]一种集成表面光栅有源滤波器的半导体激光器

权利要求书

1.一种集成表面光栅有源滤波器的半导体激光器，其特征在于，所述半导体激光器包括第一段单纵模脊波导DFB激光器以及与之单片集成的第二段表面光栅有源滤波器；所述DFB激光器和滤波器具有相同的有源区外延结构；所述DFB激光器和滤波器设置分立的电极以实现两段相互独立的电流控制；所述滤波器通过对脊波导进行表面不规则光栅刻蚀形成，所述半导体激光器在靠近DFB激光器的端面镀高反膜，在靠近滤波器部分的端面镀增透膜；

所述表面光栅有源滤波器的通带透射谱和色散谱在应用频率范围内分别满足如下函数形式：

其中T(ν)是归一化功率透射谱的对数，单位为dB；ν是偏离滤波器中心参考频率的偏移量，单位为GHz，滤波器的参考频率是滤波器透射谱峰值处的频率；a是滤波器通带边沿斜率，单位为dB/GHz；Δν是带通滤波器的3dB带宽，单位为GHz；D(v)为滤波器的色散谱，单位为ps/nm，D₀为预设色散曲线的最大色散值；Δv₁是色散从-D₀上升到D₀的频率跨度，Δv₂是色散平坦区-D₀到D₀的频率跨度，Δν₃是色散从D₀或-D₀变化到0的频率跨度；斜率a满足条件0.8dB/GHz～2dB/GHz；通带带宽Δν满足条件0.75B～1.5B，B为信号调制速率对应的频率；v_i为1.5B，通带边沿线性区频率范围其跨度大于10GHz；最大色散D₀满足条件300ps/nm～2000ps/nm；频率跨度Δv₁满足条件2GHz～4GHz，Δv₂满足条件15GHz～100GHz。

2.根据权利要求1所述的一种集成表面光栅有源滤波器的半导体激光器，其特征在于，所述DFB激光器为单纵模DFB激光器，通过直接调制的方式产生调制光信号。

3.根据权利要求1所述的一种集成表面光栅有源滤波器的半导体激光器，其特征在于，所述DFB激光器和表面光栅有源滤波器的脊波导上都分别设置了相互独立的金属电极，DFB激光器脊波导上的电极用于向DFB提供工作电流，滤波器脊波导上的电极用于向有源滤波器注入电流，以向滤波器提供增益用于补偿前段DFB激光器输出的调制光信号通过滤波器部分时产生的吸收损耗。

4.根据权利要求1所述的一种集成表面光栅有源滤波器的半导体激光器，其特征在于，所述表面光栅有源滤波器，通过对脊波导进行表面不均匀光栅刻蚀形成，所述刻蚀与第一段DFB激光器部分的脊波导同时在一步刻蚀工艺内完成。

5.根据权利要求1所述的一种集成表面光栅有源滤波器的半导体激光器，其特征在于，形成光栅的齿周期和齿宽沿传播方向z非均匀分布，具体的齿周期、占空比、齿宽大小及分布由所述的函数形式通过强散射逆向反推算法获得。

6.根据权利要求1所述的一种集成表面光栅有源滤波器的半导体激光器，其特征在于，所述DFB激光器和滤波器具有相同的有源区外延结构，沿y轴方向自下而上依次为N型电极、衬底、下包层、下分别限制层、有源层、上分别限制层、缓冲层、高折射率层、上包层、氧化层和P型电极。

7.根据权利要求6所述的一种集成表面光栅有源滤波器的半导体激光器，其特征在于，所述DFB激光器的高折射率层刻蚀形成内部光栅，滤波器部分的高折射率层不做刻蚀，不在内部形成光栅。

8.根据权利要求1-7任一所述的一种集成表面光栅有源滤波器的半导体激光器，其特征在于，沿z轴方向依次为后端面、第一段单纵模DFB激光器、电隔离槽、第二段表面光栅有源滤波器段和前端面，其中后端面镀反射率为85％～95％的高反膜，前端面镀反射率小于0.3％的增透膜。