具有周期性調制光柵相位的dbr激光二極管的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種DBR激光二極管，其中波長選擇光柵的相位Φ具有如下特征：以周期ΛPM及調制深度ΦJ發(fā)生周期性相位躍變，并且該波長選擇光柵的相位躍變被安排為關于該DBR部分的一中點沿該DBR激光二極管一光軸實質上對稱、反對稱、或不對稱。該波長選擇光柵沿該DBR激光二極管的傳播光軸的長度為：(i)當相位分布相對于該DBR部分的中點實質上對稱時，在大約(m+0.01)ΛPM與大約(m+0.49)ΛPM之間；(ii)當相位分布相對于該DBR部分的中點實質上反對稱時，在大約(m-0.49)ΛPM與大約(m-0.01)ΛPM之間；并且(iii)當相位分布相對于該DBR部分的中點實質上不對稱時，在大約(m+0.6)ΛPM與大約(m+0.9)ΛPM之間。
【專利說明】具有周期性調制光柵相位的DBR激光二極管
相關申請的交叉引用
[0001]本申請根據(jù)美國35U.S.C.§ 120要求2011年11月9日提交的美國申請序列號13/292，479的優(yōu)先權的權益，本申請的整體依賴該申請的內容且該申請的內容通過引用全部結合至此。

【背景技術】
[0002]本公開涉及以多波長發(fā)射為特征的激光二極管并且，更特別地，涉及分布布拉格反射(DBR)激光二極管，其中該激光二極管的波長選擇性光柵同時在多個波長處產(chǎn)生反射。結果產(chǎn)生的激光輸出光譜包含多個波長的信號。本公開還涉及將多波長激光二極管用作泵浦源，該泵浦源用于通過二次諧波(SHG)及和頻(SFG)產(chǎn)生而實現(xiàn)頻率向上變頻，例如，可以應用于將IR泵浦轉換成光譜的綠色部分中的發(fā)射。
發(fā)明概要
[0003]本公開的概念特別適應散斑減少合成激光源，例如，該激光源在光譜的綠色部分中發(fā)射，這是由于為了減少散斑，激光源優(yōu)選地同時發(fā)射多個波長并且可以利用SHG、SFG或其他類型的具有多相位匹配轉換峰的波長變換裝置。本
【發(fā)明者】已經(jīng)意識到，當DBR泵浦激光在相對短脈沖區(qū)運作時，在激光器輸出光譜中會同時產(chǎn)生所有實質上被該DBR激光器的波長選擇性光柵反射的波長。因此，用于該泵浦激光器的理想光柵應當僅反射少數(shù)所期望的預定數(shù)目的泵浦波長，這些泵浦波長能夠利用波長變換裝置的可用的相位匹配峰通過SHG或SFG來實現(xiàn)頻率向上變頻。由于額外的泵浦波長不參與頻率向上變頻程序，其他泵浦波長處的激光發(fā)射可看作為寄生的，會降低該裝置的總體效率。對于許多有用的投影表面，向上變頻后的輸出激光波長優(yōu)選地被分開大約0.4nm或更大，以允許通過增加不相關的散斑圖樣來減少散斑。例如，如果兩個泵浦IR波長λ I和λ 2通過SHG及SFG產(chǎn)生三個綠色輸出波長0.5λ 1、0.5λ2以及0.5(λ 1+λ2)，這兩個泵浦波長應當被分開大于約1.6nm，以使三個綠色輸出波長可以被分開大于約0.4nm。
[0004]首先參考圖1，具有波長選擇性輸出的DBR激光二極管10的一般結構包括至少兩個部分:具有波長選擇性光柵的DBR部分12，以及增益部分14。通常，還提供相位部分16。圖1還示意性地圖示出了波長變換裝置20。該波長變換裝置20以多個相位匹配變換峰為特征，這些峰被設計成以SHG和SFG的形式實現(xiàn)DBR部分12的波長選擇性光柵的反射峰的頻率向上變頻。激光器10及波長變換裝置20共同形成頻率向上變頻合成激光源。在于此公開的DBR部分12的波長選擇性光柵的細節(jié)之外，激光器10以及波長變換裝置20的具體構建方法超出了本公開的范圍，可以容易地從關于該主題的各種教義上獲得。例如可以預見的是，在本公開的范圍內，可以將具有3峰及5峰準相位匹配(QPM)波長響應的SHG裝置與多峰光譜DBR部分一起使用。
[0005]通常，該激光器10的裝置長度將受限。在實踐中，典型地，裝置長度的大部分被分配給激光器10的增益部分14，DBR部分12的長度通常限于大約700 μ m。本
【發(fā)明者】意識到DBR部分12的光柵應當設計為在兩個或三個期望的泵浦(IR)波長處呈現(xiàn)出高反射率，這些波長優(yōu)選地被分開大于約1.6nm。進一步地，DBR部分12在其它波長處的反射率應當盡可能小以避免不使用的IR光導致的效率降低。在許多情況下，光柵的各個峰的反射率應當近似相等，以使泵浦激光器能夠同時在很廣的泵浦功率級范圍內的所有期望波長處穩(wěn)定運行。在一些實施例中，光柵的各個峰的反射率被調整為補償激光器的增益光譜中存在的斜率。在一些包含具有3峰波長響應的DBR光柵的實施例中，中心峰的最佳幅度可小于兩個外部峰的幅度，以便在結合一具有5峰QPM響應光譜的SHG裝置時幫助最大限度地減少散斑。本
【發(fā)明者】已經(jīng)意識到，為了散斑減少的應用，DBR響應的三個峰的最佳比例范圍是在大約2:1:2與大約1:1.5:1之間。
[0006]根據(jù)本公開的一個實施例，提供了一種DBR激光二極管，其中波長選擇性光柵的相位Φ是由周期Apm及調制深度Φτ的周期性相位躍變表征的，并且該波長選擇性光柵的相位躍變是關于該DBR部分的中點沿該DBR激光二極管的光軸實質上對稱、反對稱、或不對稱地排列。該波長選擇性光柵沿該DBR激光二極管的傳播光軸的長度為:(i)當相位分布相對于該DBR部分的中點實質上對稱時，在大約(m+0.01) Apm與大約(m+0.49) Apm之間；(ii)當相位分布相對于該DBR部分的中點實質上反對稱時，在大約(m-0.49) Apm與大約(m-0.01) Apm之間；并且(iii)當相位分布相對于該DBR部分的中點實質上不對稱時，在大約(m+0.6) Apm與大約(m+0.9) Apm之間。調制深度Φτ優(yōu)選地在大約0.72 Ji與大約
1.14 π之間。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]連同以下附圖一起閱讀，可以對以下對于本公開具體實施例的詳細描述得到最佳的理解，其中相同裝置由相同參考數(shù)字表示，其中:
[0008]圖1是一頻率向上變頻合成激光源的示意圖；
[0009]圖2是一相位調制圖，示出了根據(jù)本公開的相位對稱波長選擇性光柵的不同相位部分的空間分布；
[0010]圖3示出了與圖2中的相位對稱波長選擇性光柵典型地相關的反射峰；
[0011]圖4是一相位調制圖，示出了根據(jù)本公開的相位不對稱波長選擇性光柵的不同相位部分的空間分布；
[0012]圖5示出了與圖4中的相位不對稱波長選擇性光柵典型地相關的反射峰；
[0013]圖6是一相位調制圖，示出了根據(jù)本公開的一種可選相位不對稱波長選擇性光柵的性質；
[0014]圖7示出了與圖6中可選相位不對稱波長選擇性光柵典型地相關的反射峰；
[0015]圖8是一相位調制圖，示出了根據(jù)本公開的梯形相位波長選擇性光柵的不同相位部分的空間分布；
[0016]圖9示出了與圖8中梯形相位波長選擇性光柵典型地相關的反射峰；以及
[0017]圖10是一相位調制圖，示出了根據(jù)本公開的相位反對稱波長選擇性光柵的不同相位部分的空間分布。
詳細描述
[0018]如上文所提到的，在圖1中所示出的DBR激光二極管10包括的DBR部分包括波長選擇性光柵。圖2的相位分布圖示出了根據(jù)本公開的一種類型的波長選擇性光柵的具體配置。更具體地，如圖2所示，該波長選擇性光柵以布拉格波長λ 周期性調制光柵相位Φ為特征。
[0019]如那些熟悉DBR激光器的技術人員將察覺到的，DBR激光器的DBR部分包括布拉格鏡，即基于周期結構上布拉格反射的波長選擇性光反射裝置。該DBR部分的結構周期確定了激光器的布拉格波長λΒ，如下:
λ β = 2neff A /md
其中Λ是布拉格光柵的基本周期，neff是光柵區(qū)域中被引導的模式的有效折射率，且md是衍射級。在一個示例中，使用GaAs作為光柵及增益介質的DBR激光器，對于約為1062nm的布拉格波長，其具有md = I的一級光柵的光柵周期約為159nm。
[0020]該波長選擇性光柵的相位Φ是由周期Apm及調制深度的周期性相位躍變來表征的，它們被設計成以圍繞光柵的中心布拉格波長λΒ的邊帶S1、S2的形式產(chǎn)生兩個或更多反射峰，如圖3所示。更具體地，當使用該性質的周期性相位調制時，從中心反射峰獲得在波長中移動了Λ λ的反射率中的邊帶所需的相位調制的周期是:
A — I
I i PM ?
m IN % N λ
其中λ Β是非調制光柵引起的布拉格波長即調制光柵的反射光譜的中心波長，Ngeff是在光柵區(qū)域內激光波導光學模式的群有效折射率。例如，而非受限于，可以預見的是，該波長選擇性光柵的相位調制周期Apm可在大約20μπι和大約200μπι之間。這些相位調制在實踐中可通過使該光柵的分立部分縱向移動了 ΦΛ/2π的距離而獲得，其中Φ是所需的相移，并且Λ是未擾動的光柵的基本周期。實現(xiàn)這一目標的方法在本【技術領域】有清楚的記錄并且包括，例如，使用電子束光刻，將移動結合進光刻圖樣中。在一些情況下，當追求偶數(shù)量的主反射峰時，實質上抑制了在波長λ Β處的中心峰，并且選擇前述等式所確定值的兩倍作為相位調制周期，為了得到間距為Λ λ的峰，例如為了得到間距為Λ λ的偶數(shù)量的峰以及在λ = λ Β處被抑制的中心峰，相位調制周期可以選擇成:
I J2.J.,4.β
m =
[0021]圖3還示出了該波長選擇性光柵沿該DBR激光二極管10傳播光軸的長度Ldbk。優(yōu)選地，根據(jù)該相位調制分布是對稱、反對稱、或不對稱，該長度Ldbk被定于用整數(shù)m以及波長選擇性光柵的相位調制周期Λ PM所規(guī)定的范圍內。
[0022]標準對稱。當該波長選擇性光柵的相位躍變是關于DBR部分的一中點以相位分布的圖不實質上相對于DBR部分的同一中點對稱這樣的方式被安排時,該波長選擇性光柵的長度適宜在大約(m+0.01) Apm與大約(m+0.49) Apm之間，并且，在許多情況下，更優(yōu)地在(m+0.1) Λ PM與大約(m+0.4) Apm之間或在(m+0.15) Apm與大約(m+0.35) Apm之間。應當理解這些適宜長度范圍同樣適用于實質上對稱相位調制的情況，其中相位分布可以表示成沿光軸縱向移動了多達相位調制周期的15%的原始對稱相位分布，或其中相位分布可以表示成用從相位調制總體最佳長度移除或增加了多達15%的相位調制周期的方式從一側或兩側縮短了的原始對稱相位分布。在實踐中可能經(jīng)?？吹竭@些情況，例如，當該DBR激光器以有些隨機的方式發(fā)生開裂時，會導致該DBR光柵的起始或終點相比設計起始或終點發(fā)生變化。這些類型的相對于真正對稱相位調制格式的有限偏差應當被認為屬于在此描述的實質上對稱的實施例范圍內。
[0023]反對稱。在反對稱配置中，在該DBR部分12的中點Q兩側的各個相位段的段長是相等的，但與各段相關的相位值是大小相等且符號相反的。例如，在圖10所示出的實施例中，與各段相關的相位值以大約+/-H移動，在中點Q兩側呈現(xiàn)幅度相等且符號相反的約為+ H /2及-π /2的相位值。此外，對于反對稱配置，該DBR光柵的中點Q是與中心相位躍變對齊的，和與中心相位段的中點對齊恰恰相反?？紤]到近η變化，可以將它們假定為在大約0.8π及1.2 π之間的一個值,或是不同于2 π整數(shù)倍數(shù),包括負值的一個值。在一個實施例中，在布拉格波長處的中心峰被強烈抑制，相位躍變等于一正或負的π的奇整數(shù)倍。當該波長選擇性光柵的相位躍變被安排為關于該DBR —中心反對稱時，下文中參考圖10進行描述，該波長選擇性光柵的長度適宜在大約(m-0.49) ΛPM與大約(m-0.01) Apm之間，其功能對等于(m+0.51) Λ PM至(m+0.99) Λ PM，并且在許多情況下，更優(yōu)地在大約(m_0.4)Λ PM與大約(m-0.1) Λ PM之間。
[0024]不對稱。當該波長選擇性光柵的相位躍變被安排為關于該DBR部分的一中點不對稱時，該波長選擇性光柵的長度適宜在大約(m+0.6) Apm與大約(m+0.9) Apm之間，并且在許多情況下，更優(yōu)地在大約(m+0.7) Λ PM與大約(m+0.8) Apm之間。
[0025]雖然典型的DBR激光器具有受限的長度，該激光二極管10的DBR部分12在相對有限的長度，即在大約600 μ m與大約750 μ m之間的長度中有效。更具體地，考慮到上述的長度Ldbk的范圍，可以預見的是整數(shù)m可以低如1、高如10，注意到在總體效率以及抑制寄生光譜峰方面，較小的m值將更可能獲得較佳的性能。在一些實施例中，可以預見的是m將是
2、3、4或5。有效的波長選擇性光柵可以配置成長度Ldbk小于大約700 μ m且正整數(shù)m < 8。在其他實施例中，該波長選擇性光柵的長度可以局限于大約(m+0.2) ΛΡΜ。對于GaAs DBR激光二極管，一種最佳配置使用了長度為4.2 Λ ΡΜ并且相位調制周期為158.645 μ m的光柵，這產(chǎn)生了大約2nm的邊帶分開以及666 μ m的光柵長度。在這種情況下，較長的光柵長度將增加期望的邊帶的幅度。在一些實施例中，特別是那些具有一級DBR光柵的實施例中，例如，該光柵長度可在(m+0.01) Λ PM與(m+0.49) Λ PM之間，其中m = 2且兩個反射邊帶的距離間隔是足夠大的以滿足減少散斑的需要?？梢酝ㄟ^優(yōu)化光柵長度與相位調制周期之間的比例最大化主邊帶SI與S2的反射率以抑制不需要的高級邊帶。
[0026]圖2還示出了確定周期性相位調制的相位調制深度Φτ。可以預見的是雖然這些參數(shù)可以根據(jù)在此公開的技術的具體應用改變，相位調制的深度可能在大約0.72 π與大約1.14 π之間，或者更特別地，在大約0.88 π與大約1.12 Ji之間減小。例如，對于以3峰分布作為目標的梯形調制，典型地，需要深度小于0.86 π，例如在大約0.72 π與0.86 π之間，而雙峰光譜適于在大約0.86 π與大約1.14 π之間運作。
[0027]如圖3所示出的，該布拉格波長λ Β、該相位躍變的周期Apm及調制深度Φ j，以及該波長選擇性光柵的長度是這樣的，以使該波長選擇型光柵顯示出兩個主反射峰，即這些峰具有的反射率最大值比所有其他由該波長選擇性光柵引起的反射峰至少大5倍。在大多數(shù)情況下，這些主峰比任何由該波長選擇性光柵引起的其他反射峰大至少5倍。此外，注意到這兩個主反射峰可分開至少約1.6nm，滿足上面討論的頻率向上變頻激光源的需要。此夕卜，雖然不需要，注意到這兩個主反射峰各自最大值近似相等。
[0028]在一個實施例中，參考圖8，該波長選擇性光柵的相位躍變以線性相位斜坡的形式呈現(xiàn)，導致實質上的梯形周期性相位分布。結果是該布拉格波長λΒ、該相位的周期Apm及調制深度Φρ以及該波長選擇性光柵的長度形成一波長選擇性光柵，顯示出三個主反射峰(見圖9)。通常，通過實質上抑制在三個主峰頻率范圍外的寄生峰，梯形相位調制允許更好的邊帶抑制率(SBSR)。在一個實施例中，該梯形剖面周期為94.4um且其平頂占空比(TOC)，即該梯形相位半周期的平坦部分與該半周期自身之比為65%。相位調制深度為0.714 π。最佳長度在大約7.2周期與大約7.35周期范圍內。在另一個實施例中，以三個近似相等的峰以及在低反射區(qū)為9.7dB的SBSR為特征，PDC為40%且調制深度為0.816 Ji。在另一個實施例中，PDC為0.45，調制深度為0.79 π，且SBSR在低反射區(qū)約為10.5dB。當PDC為0.43且調制深度為0.80 π時，SBSR約為10.2dB。因此，采用梯形相位調制，當其平頂占空比大于大約0.43時，可以獲得優(yōu)于矩形相位調制的SBSR改進。當PDC在大約0.40至大約
0.43之間的范圍內，可以獲得與矩形相位調制最佳情況相若的SBSR值。和前面一樣，當該周期性調制波形相對于該DBR光柵中心對稱，且該DBR光柵長度在大約(m+0.01) Apm至大約(m+0.49) ΛΡΜ，優(yōu)選地在(m+0.1) Apm至(m+0.4) Apm之間的范圍內可以獲得最佳的截斷。
[0029]圖2與圖8的實施例表示了對稱周期性相位調制的實現(xiàn)。更具體地，該周期性相位躍變，在一些情況下能夠被表示為相反特性的斜坡，例如“向上”或者“向下”斜坡，被安排為關于該DBR部分12沿該DBR激光二極管10光軸的中點Q對稱，這樣該相位分布的圖示呈現(xiàn)出相對于該中點Q對稱?？梢灶A見的是雖然該相位躍變在一些圖示實施例中實質上是垂直的，該躍變仍可包括傾斜的或彎曲的躍變，例如斜坡。
[0030]雖然不需要，但該相位躍變的周期Apm及調制深度Φ:沿該DBR激光二極管光軸不變。然而可以預見的是，該相位躍變的調制深度Φτ沿該DBR激光二極管光軸可變化多達大約0.15π。此外，該相位調制周期可變化多達大約25%，這將導致反射峰有些變寬，在一些情況下這可能是所期望的。周期性相位躍變形式的對稱周期性相位調制可以用相位分布公式進行數(shù)學描述:


f J fjr、
■w j.、, -? —, τμΛ-1
Φ(:) =cos-

_ 、八 PM )_
除了躍變以斜坡的形式表示，并且恒定相位區(qū)域被對稱縮短為以平頂占空比為特征的平頂外，對稱梯形相位調制也是類似的。該平頂占空比可在極限情況0(三角形相位分布)與I (矩形相位分布，如圖2)之間變化。在對稱相位分布情況下，該DBR結構中心發(fā)生在恒定相位段的中間。
[0031]類似地，反對稱周期性相位調制可以用相位分布公式進行數(shù)學描述:
,..,?...( 2m I
Φ(.\.),sign st.n -

_ V ^pm )_
通過將相位躍變替換為斜坡，并且根據(jù)確定的平頂占空比相應縮短恒定相位段，可以從上述相位躍變序列獲得梯形反對稱相位分布。對于反對稱相位分布，相位躍變或相位斜坡中心發(fā)生在該DBR光柵長度的中間，下文中將參考圖10進一步討論其細節(jié)。
[0032]圖10示出了根據(jù)本公開一個實施例的反對稱相位分布。可以預見的是，使用反對稱周期性相位調制的實施例可根據(jù)上述公式采用周期性相位躍變，其中，例如，該調制深度
約等于η弧度，并且該DBR光柵長度在(m+0.51) Apm與(m+0.99) Apm之間，其中m是正整數(shù)，優(yōu)選地在I和5之間。這些實施例可能產(chǎn)生的反射光譜具有兩個對稱分布在λΒ處實質上被抑制的峰兩側的顯峰，以及相對較小的寄生邊峰。其得到的SBSR相對較高，即與DBR光柵長度在大約(m+0.01) Apm至大約(m+0.49) Λ PM范圍內的對稱周期性相位分布可實現(xiàn)的(SBSR值)類似。
[0033]圖4和圖6的實施例表示了不對稱周期性相位調制的實現(xiàn)，并且使用該不對稱補償激光二極管10中的任意增益斜率。具體地，參考圖4和圖6，該波長選擇性光柵的相位躍變被安排為關于該DBR部分沿該DBR激光二極管光軸的中點Q不對稱。為了在不對稱實施例中保持低寄生峰，該相位躍變的調制深度Φ j應當在大約0.92 Ji與大約1.08 Ji之間，或更具體地在大約0.96 π與大約1.04 π之間。如下文所更詳細解釋的，當該相位躍變的調制深度多少不同于η時，該反射光譜中的兩個主峰幅度不同。上述關于圖10的反對稱周期性相位調制同樣可以安排為產(chǎn)生兩個具有不同幅度的明顯反射峰，特別是當調制深度在大約0.92JI與大約1.08 π之間的范圍內時，然而要多少不同于精確的π值。
[0034]如圖5和圖7所示出的，圖4和圖6的不對稱光柵可以調整為顯示出兩個具有不同幅度的主反射峰S1、S2。在圖4中，該周期性相位躍變的調制深度Φ:略小于π并且，像這樣，在較長的波長產(chǎn)生相對低的反射峰S2(見圖5)。與此相反，參考圖6，當該調制深度Φ:略大于n，該光柵在較短的波長產(chǎn)生相對低的反射峰SI (見圖7)。利用該現(xiàn)象至少可以部分補償該DBR激光二極管增益光譜中任意斜率。更具體地，在兩種情況下，可以選擇該相位躍變的調制深度Φτ以在這兩個主反射峰S1、S2各自最大值之間產(chǎn)生幅度差。
[0035]可選地，可以通過相對于裝置中心，即沿圖2、圖4、圖6和圖8所示相位圖的X軸移動相位剖面來改變兩個反射峰的相對幅度。可以調整兩個主反射峰S1、S2之間的幅度差以確定一反射斜率，使其大小約等于激光增益斜率的大小但方向相反。其結果是即使激光器的增益光譜存在斜率，激光二極管的兩個實際輸出激光峰仍然相等。注意到可以在一定范圍內改變峰SI與S2之比并且，通常地，該DBR光柵長度中的相位調制周期越小，兩峰之比范圍越大。
[0036]注意到當在此使用術語如“優(yōu)選地”、“一般地”、及“典型地”時，并非用于限制本請求保護的發(fā)明的范圍或暗示某一特征對于本請求保護的發(fā)明的結構或功能是關鍵的、必要的或甚至是重要的。更確切地說，這些術語僅是為了確定本發(fā)明公開一個實施例的特定方面，或是強調可選擇的或是附加的特征，這些特征可能可以也可能不可以用于本發(fā)明公開的特定實施例。
[0037]為了描述和確定本發(fā)明的目的，注意到在此使用了術語“實質上”及“大約”以表示不確定的固有程度，這可能歸因于任何定量比較、值、度量、，或其他表示。在此還使用術語“實質上”及“大約”以表示按數(shù)量表示的程度可能與規(guī)定參考值不同，但不會導致該正在討論的主題基本功能的變化。
[0038]已經(jīng)詳細地、并且通過參考其具體實施例，描述了本公開的主題，注意到即使在某特定元件在每張發(fā)明描述附圖中都被示出的情況下，在此公開的各種細節(jié)不應當被理解為暗示這些細節(jié)涉及的元件是在此描述的各個實施例的主要組件。更確切地說，應當將在此附加的權利要求作為本公開的范圍，以及在此描述的各發(fā)明對應范圍的唯一表示。進一步地，很明顯不離開附加權利要求所確定的本發(fā)明的范圍，可進行修改和變化。更具體地，雖然本公開的一些方面在此被認為是優(yōu)選的或特別有利，可以預見的是本公開并非必須限于這些方面。
[0039]注意到下述權利要求中的一個或更多使用了術語“其特征在于”作為連接詞。為了確定本發(fā)明的目的，注意到權利要求中引入該術語作為一開放式連接詞，用于引入列舉一系列結構特征，應當被解讀為類似于更為通用的開放式序文術語“包括”。
【權利要求】
1.一種DBR激光二極管，包括DBR部分以及增益部分，其中: 所述DBR部分包括波長選擇性光柵； 所述波長選擇性光柵是由周期性調制光柵相位Φ及布拉格波長λΒ表征的； 所述波長選擇性光柵的相位Φ是由周期Apm及調制深度Φ:的周期性相位躍變表征的； 所述波長選擇性光柵的相位躍變是關于所述DBR部分的一中點沿所述DBR激光二極管的一光軸實質上對稱、反對稱、或不對稱地排列的； 所述波長選擇性光柵沿所述DBR激光二極管的傳播光軸的長度為 當相位分布相對于所述DBR部分的中點實質上對稱時,在大約(m+0.01) Apm與大約(m+0.49) Apm 之間， 當相位分布相對于所述DBR部分的中點實質上反對稱時,在大約(m-0.49) Apm與大約(m-0.01) Apm之間，并且 當相位分布相對于所述DBR部分的中點實質上不對稱時,在大約(m+0.6) Apm與大約(m+0.9) Apm 之間， 其中m是正整數(shù)，Apm是所述波長選擇性光柵的相位調制周期；并且所述調制深度在大約0.72 31與大約1.14 31之間。
2.如權利要求1所述的DBR激光二極管，其特征在于，所述布拉格波長λΒ、相位躍變的周期Apm與調制深度Φτ、以及所述波長選擇性光柵的長度使所述波長選擇性光柵呈現(xiàn)出2-5個主要的反射峰。
3.如權利要求2所述的DBR激光二極管，其特征在于，距離所述布拉格波長λΒ最近的兩個主要反射峰被分開至少約1.6nm。
4.如權利要求1所述的DBR激光二極管，其特征在于: 所述波長選擇性光柵的相位分布是由實質上梯形的周期性相位波形表征的；并且 所述布拉格波長λ B、周期性相位波形的周期Apm和調制深度Φρ以及所述波長選擇性光柵的長度使所述波長選擇性光柵呈現(xiàn)出至少三個主要反射峰。
5.如權利要求1所述的DBR激光二極管，其特征在于，所述波長選擇性光柵的相位分布是相對于所述DBR部分沿所述DBR激光二極管的光軸的一中點對稱的。
6.如權利要求5所述的DBR激光二極管，其特征在于，所述相位躍變的周期ΛΡΜ和調制深度Φ ^沿所述DBR激光二極管的光軸不變。
7.如權利要求5所述的DBR激光二極管，其特征在于，所述相位躍變的調制深度沿所述DBR激光二極管的光軸變化了小于大約0.15 π，相位調制的周期沿所述DBR激光二極管的光軸變化了多達大約25%，或兩者皆是。
8.如權利要求1所述的DBR激光二極管，其特征在于: 所述波長選擇性光柵的相位分布是相對于所述DBR部分的一中點沿所述DBR激光二極管的光軸對稱；并且 所述波長選擇性光柵沿所述DBR激光二極管的傳播光軸的長度是在大約(m+0.1) Apm和大約(m+0.4) Λ PM之間。
9.如權利要求1所述的DBR激光二極管，其特征在于: 所述波長選擇性光柵的相位分布是相對于所述DBR部分的一中點沿所述DBR激光二極管的光軸不對稱；并且 所述波長選擇性光柵沿所述DBR激光二極管的傳播光軸的長度是在大約(m+0.6) Apm和大約(m+0.9) Λ PM之間。
10.如權利要求9所述的DBR激光二極管，其特征在于: 所述波長選擇性光柵的相位分布是相對于所述DBR部分的一中點沿所述DBR激光二極管的光軸不對稱， 所述DBR激光二極管是由依賴于波長的增益表征的； 所述波長選擇性光柵以光柵的中心布拉格波長λ Β附近邊帶的形式呈現(xiàn)出多個主要反射峰； 選擇所述相位躍變的調制深度Φ:以在所述中心布拉格波長λ Β的相反兩側的反射峰最大值之間產(chǎn)生幅度差；并且 所述反射峰之間的幅度差部分地或全部地補償所述DBR激光二極管的依賴于波長的增益的斜率。
11.如權利要求10所述的DBR激光二極管，其特征在于，所述兩個主要反射峰各自的最大值之間的幅度差確定了一反射斜率，其大小約等于所述增益斜率的大小但符號相反。
12.如權利要求1所述的DBR激光二極管，其特征在于: 所述波長選擇性光柵的相位分布是相對于所述DBR部分的一中點沿所述DBR激光二極管的光軸反對稱；并且 所述波長選擇性光柵沿所述DBR激光二極管的傳播光軸的長度在大約(m-0.49) Apm和大約(m-0.01) Λ PM之間。
13.如權利要求1所述的DBR激光二極管，其特征在于，所述波長選擇性光柵的相位調制是由實質上矩形或實質上梯形的周期性相位分布表征的。
14.如權利要求1所述的DBR激光二極管，其特征在于，所述波長選擇性光柵的長度是在大約600 μ m和大約750 μ m之間。
15.如權利要求1所述的DBR激光二極管，其特征在于，I彡m彡10。
16.如權利要求1所述的DBR激光二極管，其特征在于: 所述波長選擇性光柵的長度小于大約700 μ m ;并且 所述正整數(shù)8。
17.如權利要求15所述的DBR激光二極管，其特征在于，所述波長選擇性光柵的長度是在大約(m+0.15) Apm 和(m+0.35) Apm 之間。
18.如權利要求1所述的DBR激光二極管，其特征在于，所述調制深度Φ:是在大約0.88 31和大約1.12 31之間。
19.如權利要求1所述的DBR激光二極管，其特征在于: 所述DBR激光二極管與波長變換裝置結合以形成頻率向上變頻合成激光源；并且所述波長變換裝置是由多個相位匹配變換峰表征的，這些峰被設計成通過二次諧波產(chǎn)生或和頻產(chǎn)生、或兩者使所述DBR部分的波長選擇性光柵的反射峰頻率向上變頻。
20.—種DBR激光二極管，包括DBR部分以及增益部分，其中: 所述DBR部分包括波長選擇性光柵； 所述波長選擇性光柵是由周期性調制光柵相位Φ及布拉格波長λΒ表征的；所述波長選擇性光柵的相位Φ是由周期Apm及調制深度Φ:的周期性相位躍變表征的； 所述波長選擇性光柵的相位躍變是關于所述DBR部分的一中點沿所述DBR激光二極管的光軸對稱、反對稱、或不對稱地排列的； 所述波長選擇性光柵沿所述DBR激光二極管的一傳播光軸的長度小于大約750 μ m并且 當所述波長選擇性光柵的相位分布相對于所述DBR部分的中點是對稱時，在大約(m+0.01) Apm 與大約(m+0.49) Apm 之間， 當所述波長選擇性光柵的相位分布相對于所述DBR部分的中點是反對稱時，在大約(m-0.49) Λ PM 與大約(m-0.01) Apm 之間，并且 當所述波長選擇性光柵的相位分布相對于所述DBR部分的中點是不對稱時，在大約(m+0.6) A PM 與大約(m+0.9) A PM 之間， 其中m是正整數(shù)，Apm是所述波長選擇性光柵的相位調制周期； 所述布拉格波長λΒ、相位躍變的周期Apm和調制深度Φρ以及所述波長選擇性光柵的長度使所述波長選擇性光柵呈現(xiàn)出多個幅度近似相等、被分開至少約1.6nm的主要反射峰。
【文檔編號】H01S5/125GK104170187SQ201280059813
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2012年11月2日 優(yōu)先權日:2011年11月9日
【發(fā)明者】D·V·庫克森考弗, D·皮庫拉, R·V·魯斯夫 申請人:康寧股份有限公司