一種溫度不敏感激光器制造技術

本發明專利技術涉及一種溫度不敏感激光器(100)，包括：增益區(101)，用于產生激光輻射；反射區(103)，用于反射所述增益區(101)中產生的激光輻射；波導(105)，用于將所述增益區(101)產生的所述激光輻射引導至所述反射區(103)，以及將所述反射區(103)反射的激光輻射引導至所述增益區(101)，其中，所述增益區(101)、所述反射區(103)以及所述波導(105)構成所述半導體激光器(100)的諧振腔，所述波導(105)幾乎無熱。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種溫度不敏感(即，無熱)激光器。特別地，本專利技術涉及一種溫度不敏感半導體激光器。
技術介紹
硅光子學作為一種具有廣泛應用的通用技術平臺正迅速得到重視，如應用于寬帶傳感器以及光纖通信網絡的激光器等。硅光子通過在高品質、低成本的硅襯底上使用CMOS可兼容晶圓級技術以實現光子功能。然而，純無源硅波導器件在插入損耗、相位噪聲(會導致信道串音)和溫度依賴性方面的性能仍受到限制。這是歸因于二氧化硅包層與硅芯之間的高折射率對比度、非均勻硅層的厚度以及硅的高熱光效應。如今，光子器件的大部分成本來源于包裝而非模具成本。當芯片的溫度需要精確控制且元件設計包含有熱電制冷器(簡稱TEC)時，尤其如此。TEC需要密封的環境，而且使用它們的元件一般要密封在“金盒”外殼內。光子要想成為即便是短距離內，比如，幾米以內，的主流鏈路技術，該技術與銅纜解決方案相比必須在成本上具有競爭力。這就需要低成本包裝技術，例如將光子芯片直接安裝在印制電路板上，并且必須取消TEC的使用。如今，對于光纖通信應用的自然冷卻式激光器，粗波分復用(簡稱CWDM)的信道間距設置為20nm。這是由于沒有了TEC，激光波長會由于溫度作用產生漂移。想要設計在超過80-100nm的距離工作的光子功能是極其困難的。因此，只有4種波長信道可用于CWDM應用。而當以太網數據
鏈路達到400Gbps時，4個波長信道就不夠了。例如，有建議使用PAM-4從而通過25Gbps技術獲得50Gbps每信道，并使用8個波長信道。如果可以使用性價比較高的無熱激光器，那么所述CWDM信道間距可以降低到10nm，且8信道CWDM的自然冷卻方案將成為可能。因此，需要一種溫度較為不敏感的激光器，即，具有與溫度較為獨立的發射波長的激光器。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種溫度較為不敏感的激光器。該目的通過獨立權利要求的主旨實現。從屬的權利要求、說明書和附圖中給出了具體的實施方式。根據第一方面，本專利技術涉及一種半導體激光器，包括：增益區，用于產生激光輻射；反射區，用于反射所述增益區中產生的激光輻射；波導，用于將所述增益區產生的所述激光輻射引導至所述反射區和/或在所述反射區內，以及將所述反射區反射的激光輻射引導至所述增益區，其中，所述增益區、所述反射區以及所述波導構成所述半導體激光器的諧振腔，所述波導幾乎無熱。根據第一方面提供的半導體激光器，在第一種可能的實施方式中，所述波導包含波導層和補償層，其中所述補償層設置在所述波導層上方，所述補償層包括折射率在大約1.8到2.5之間且負溫度系數在每攝氏度-0.5×10-4到-2×10-4之間的材料。根據本專利技術第一方面的第一種可能的實施方式提供的半導體激光器，在
第二種可能的實施方式中，所述補償層的厚度使得所述波導的有效折射率n在溫度的變化時總體保持不變。根據本專利技術第一方面的第一或第二種可能的實施方式提供的半導體激光器，在第三種可能的實施方式中，所述波導層包括氮化硅。根據本專利技術第一方面的第三種可能的實施方式提供的半導體激光器，在第四種可能的實施方式中，所述波導層的厚度在大約300nm至大約400nm之間。根據本專利技術第一方面的第一至第四種可能的實施方式中任何一種提供的半導體激光器，在第五種可能的實施方式中，所述補償層包括二氧化鈦。根據本專利技術第一方面的第五種可能的實施方式提供的半導體激光器，在第六種可能的實施方式中，所述補償層的厚度(對應于波導層的垂直方向)在大約100nm到大約250nm之間，優選地，在大約150nm到大約200nm之間。根據本專利技術第一方面的第一至第六種可能的實施方式中任何一種提供的半導體激光器，在第七種可能的實施方式中，所述半導體激光器還包括平面化的氧化層，設置在所述波導層和所述補償層之間，其中，所述平面化的氧化層使得較容易在所述波導層上面的所述補償層的刻畫圖案。根據本專利技術第一方面的第七種可能的實施方式，在第八種可能的實施方式中，所述平面化的氧化層的厚度在大約30nm至大約150nm之間。根據本專利技術第一方面的第一至第八種實施方式中的任何一種，在第九種可能的實施方式中，所述半導體激光器的反射區幾乎無熱。根據本專利技術第一方面的第一至第九種實施方式中的任何一種，在第十種可能的實施方式中，所述反射區包括環形諧振器和/或布拉格光柵。根據本專利技術第一方面的第一至第十種實施方式中的任何一種，在第十一種可能的實施方式中，所述反射區和所述波導通過在平面光波電路中實現。根據本專利技術第一方面的第十一種實施方式，在第十二種可能的實施方式中，所述增益區由III-V增益芯片提供。根據本專利技術第一方面的第十二種可能的實施方式，在第十三種可能的實施方式中，所述平面光波電路與所述III-V增益芯片邊緣耦合或者集成在所述III-V增益芯片上。根據本專利技術第一方面的第十二種可能的實施方式，在第十四種可能的實施方式中，所述平面光波電路短暫地與所述III-V增益芯片耦合。附圖說明本專利技術的具體實施方式將結合以下附圖進行描述，其中：圖1示出了一實施例提供的無熱激光器的俯視示意圖；圖2示出了一實施例提供的無熱激光器沿圖1所示虛線A的橫截面的示意圖；圖3示出了一實施例提供的每開氏度的共振波長偏移對無熱激光器的波導的補償層厚度的依賴程度的示意圖；圖4示出了一實施例提供的無熱激光器的俯視示意圖。具體實施方式在下面的詳細描述中，參考附圖，所述附圖形成本專利技術的一部分，并且在附圖中通過圖示示出可以實施本專利技術的具體各方面。可以理解的是，在不脫離本專利技術范圍的情況下，可以利用其他方面，并可以做出結構上或邏輯上的改變。因此，以下詳細的描述并不當作限定，本專利技術的范圍由所附權利要求書界定。應理解，關于描述方法的公開還可以適用于執行所述方法的對應設備或系統，反之亦然。例如，如果描述了特定方法步驟，則對應設備可以包括執行所述方法步驟的單元，即使此單元未在附圖中明確描述或示出。此外，應理解，除非另有說明，本文所述的各種示例性方面的特征可相互組合。本文所述設備的實施用于生成集成光芯片。所描述的設備可以包括集成電路以及可以根據各種技術制造。例如，該電路可以包括邏輯集成電路、模擬集成電路、混合信號集成電路、光電路和/或存儲器電路。以下描述采用波導的器件。波導是一種引導電磁波的物理結構，尤其是在光譜中。波導的常見類型包括光纖和矩形波導。波導可以按照其幾何結構分為，例如，平面、條狀或光纖波導；按照模式結構例如分為，單模或雙模；按照折射率分布例如分為，階躍折射率分布或梯度折射率分布；以及按照材料例如分為，玻璃制品、聚合物制品或半導體制品。圖1示出了一實施例提供的溫度較為不敏感或無熱激光器100的俯視示意圖。在一實施例中，所述無熱激光器100實現為半導體激光器。所述無熱激光器100包括產生激光輻射的有源增益區101。在一實施例中，所述增益區101由III-V增益芯片提供。如圖1中無熱激光器實施例100
的增益區101中的箭頭所示，所述增益區101可包括用于反射所述增益區101產生的激光輻射的高反射面。此外，所述無熱激光器100包括無源反射區103用于反射所述增益區101產生的激光輻射。在一實施例中，所述反射區103可以在平面光波電路上實現。在一實施例中，所述增益區101產生的激光輻射可以通本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種半導體激光器(100；400)，其特征在于，包括：增益區(101；401)，用于產生激光輻射；反射區(103；403)，用于反射所述增益區(101；401)中產生的激光輻射；波導(105；405)，用于將所述增益區(101；401)產生的所述激光輻射引導至所述反射區(103；403)，以及將所述反射區(103；403)反射的激光輻射引導至所述增益區(101；401)，其中，所述增益區(101；401)、所述反射區(103；403)以及所述波導(105；405)構成所述半導體激光器(100；400)的諧振腔，所述波導(105；405)幾乎無熱。

【技術特征摘要】
2015.03.06 EP 15157905.91.一種半導體激光器(100；400)，其特征在于，包括：增益區(101；401)，用于產生激光輻射；反射區(103；403)，用于反射所述增益區(101；401)中產生的激光輻射；波導(105；405)，用于將所述增益區(101；401)產生的所述激光輻射引導至所述反射區(103；403)，以及將所述反射區(103；403)反射的激光輻射引導至所述增益區(101；401)，其中，所述增益區(101；401)、所述反射區(103；403)以及所述波導(105；405)構成所述半導體激光器(100；400)的諧振腔，所述波導(105；405)幾乎無熱。2.根據權利要求1所述的半導體激光器(100；400)，其特征在于，所述波導(105；405)包含波導層(219)和補償層(221)，其中所述補償層(221)設置在所述波導層(219)上方，所述補償層(221)包括折射率在大約1.8到2.5之間且負溫度系數在每攝氏度-0.5×10-4到-2×10-4之間的材料。3.根據權利要求2所述的半導體激光器(100；400)，其特征在于，所述補償層(221)的厚度使得所述波導(105；405)的有效折射率n在溫度的變化時總體保持不變。4.根據權利要求2或3所述的半導體激光器(100；400)，其特征在于，所述波導層(219)包括氮化硅。5.根據權利要求4所述的半導體激光器(100；400)，其特征在于，所述波導層(219)的厚度在大約300nm至大約400nm之間。6.根據權利要求2至5任一所述的半導體激光器...

【專利技術屬性】
技術研發人員：馬汀·塔薩特，馬科·蘭波尼，湯姆·柯林斯，
申請(專利權)人：華為技術有限公司，
類型：發明
國別省市：廣東;44