可調(diào)諧布拉格光柵及使用該光柵的可調(diào)諧激光二極管的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種可調(diào)諧布拉格光柵及使用該光柵的可調(diào)諧激光二極管。本發(fā)明公開(kāi)了一種空間調(diào)制的波導(dǎo)布拉格光柵反射鏡，其被多個(gè)指狀物懸置于襯底上方，從波導(dǎo)中線(xiàn)橫向延伸。指狀物的位置與布拉格光柵的振幅或相位的調(diào)制峰和調(diào)制谷的位置相協(xié)調(diào)，以當(dāng)通過(guò)加熱來(lái)調(diào)諧布拉格光柵的時(shí)候，避免干擾布拉格光柵。當(dāng)布拉格光柵受熱的時(shí)候，由于因從光柵穿過(guò)支撐性指狀物的熱流產(chǎn)生的準(zhǔn)周期的溫度變化，穿過(guò)指狀物的熱流會(huì)產(chǎn)生沿著布拉格光柵光軸的準(zhǔn)周期的折射率變化。由于支撐性指狀物的位置與調(diào)制峰和調(diào)制谷的位置相協(xié)調(diào)，所以沿著布拉格光柵維持了光學(xué)相位相干性，使得基本上保持了布拉格光柵的光譜譜線(xiàn)形態(tài)或?yàn)V波性質(zhì)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】可調(diào)諧布拉格光柵及使用該光柵的可調(diào)諧激光二極管
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光波導(dǎo)和激光器，并且特別是涉及用于在激光器中調(diào)諧光波導(dǎo)光柵的結(jié)構(gòu)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]激光二極管包括在一對(duì)反射鏡之間的p-n結(jié)，所述反射鏡用于當(dāng)向所述p-n結(jié)施加前向電流時(shí)，對(duì)在p-n結(jié)處所產(chǎn)生并放大的光產(chǎn)生光反饋。為了提供波長(zhǎng)可調(diào)諧性，所述反射鏡是波長(zhǎng)可選擇的，并且至少一個(gè)所述反射鏡的反射波長(zhǎng)被調(diào)諧。
[0003]在波導(dǎo)激光二極管中，波導(dǎo)光柵常常用作波長(zhǎng)可選擇的反射鏡。在波導(dǎo)光柵中，產(chǎn)生所述波導(dǎo)的有效折射率的周期性微擾，以在與所述周期性折射率微擾的空間頻率相對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)處有選擇地反射光線(xiàn)?？赏ㄟ^(guò)加熱對(duì)波導(dǎo)光柵進(jìn)行調(diào)諧，或?qū)τ谠赑-n結(jié)處形成的波導(dǎo)光柵，通過(guò)向所述P-n結(jié)提供直流電流來(lái)調(diào)諧波導(dǎo)光柵，這會(huì)通過(guò)載流子注入改變所述波導(dǎo)光柵的總體折射率。
[0004]電流可調(diào)諧的p-n結(jié)波導(dǎo)光柵具有缺陷。向波導(dǎo)光柵提供直流電流可以誘發(fā)光損耗，這會(huì)負(fù)面地影響所述激光器的激光產(chǎn)生效率，并加寬所述激光器的發(fā)射光譜線(xiàn)寬。熱調(diào)諧的光柵通常是沒(méi)有這些缺陷的。但是，熱調(diào)諧需要向所述波導(dǎo)光柵施加相當(dāng)大量的熱，以改變所述波導(dǎo)光柵的溫度，這也會(huì)影響發(fā)射激光的P-n結(jié)的溫度。這是因?yàn)椴▽?dǎo)光柵通常與發(fā)射激光的P-n結(jié)集成制造在一起，這要求散熱必須非常好，以防止在正常運(yùn)行期間激光二極管過(guò)熱。舉例來(lái)說(shuō)，在Ishii等人在《IEEE量子電子學(xué)選題雜志》1995年第I卷第2期(IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, Vol.1, N0.2(1995)),第401-407頁(yè)發(fā)表的、題目為“在熱調(diào)諧超結(jié)構(gòu)光柵(SSB) DBR激光器中的波長(zhǎng)調(diào)諧下的窄譜線(xiàn)寬，，("Narrow spectral linewidth under wavelength tuning in thermally tunablesuper-structure grating(SSB)DBR lasers")的論文中，公開(kāi)了一種超結(jié)構(gòu)光柵分布式布拉格反射器激光器，其可通過(guò)熱調(diào)諧SSG反射器而被熱調(diào)諧40nm以上。在Ishii的裝置中，在反射鏡的單位長(zhǎng)度上獲得完全可調(diào)諧能力的最大熱調(diào)諧功率耗散是每I微米長(zhǎng)度
1.3mff,從而，對(duì)于分別為400微米和600微米長(zhǎng)度的前反射鏡部分和后反射鏡部分，對(duì)應(yīng)于1300mff的高得離譜的總功率耗散。調(diào)諧Ι/e時(shí)間常數(shù)大約是1.6毫秒，這是相對(duì)慢的。
[0005]在現(xiàn)有技術(shù)中，已經(jīng)嘗試通過(guò)從具有發(fā)射激光的p-n結(jié)的普通襯底熱解耦波導(dǎo)光柵來(lái)更有效地利用熱調(diào)諧。舉例來(lái)說(shuō)，在Cunningham等人的美國(guó)專(zhuān)利7，848，599中，公開(kāi)了一種熱可調(diào)諧波導(dǎo)，其垂直地位于襯底上方，以增加在波導(dǎo)和環(huán)境之間的熱阻。在美國(guó)專(zhuān)利7，778, 295中,Matsui等人公開(kāi)了一種分布式布拉格反射器(DBR)激光器,其中激光器的DBR部分懸置于襯底上方，以增加在DBR部分和襯底之間的熱阻。
[0006]有害地，懸置于襯底上方的波導(dǎo)沒(méi)有附加的結(jié)構(gòu)支撐件，易于發(fā)生機(jī)械故障。Cunningham裝置中使用了多條腿，以沿著波導(dǎo)長(zhǎng)度支撐所懸置的波導(dǎo)，但是這些會(huì)導(dǎo)致過(guò)度復(fù)雜的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)和/或會(huì)干涉波導(dǎo)的光學(xué)功能。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]因此，本發(fā)明的目的是提供一種可調(diào)諧波導(dǎo)光柵，其能夠被快速地和有效地調(diào)諧，基本上不會(huì)降低光譜性能，并同時(shí)為波導(dǎo)提供適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)支撐。
[0008]根據(jù)本發(fā)明，一種波導(dǎo)布拉格光柵被多個(gè)指狀物懸置于襯底上方，所述指狀物從波導(dǎo)中線(xiàn)橫向延伸，形成了簡(jiǎn)單的和可容易制造的結(jié)構(gòu)。布拉格光柵可以是取樣光柵的形式，其由多個(gè)被沒(méi)有光柵的空白區(qū)分離的周期地分隔開(kāi)的均勻光柵突發(fā)脈沖組成，并且，由高空間頻率的光柵周期和低空間頻率的突發(fā)脈沖周期表征。更一般地說(shuō)，布拉格光柵可包括沿著波導(dǎo)中線(xiàn)或光軸對(duì)光柵強(qiáng)度或光柵相位所進(jìn)行的緩慢空間調(diào)制，形成調(diào)制峰和調(diào)制谷。所述調(diào)制峰和調(diào)制谷可具有正方形，例如在取樣光柵中的正方形，或者具有不同的平穩(wěn)的波狀形狀。
[0009]根據(jù)本發(fā)明，指狀物的位置與調(diào)制峰和調(diào)制谷的位置相協(xié)調(diào)，以避免在對(duì)光柵進(jìn)行熱調(diào)諧時(shí)干擾布拉格光柵。當(dāng)布拉格光柵受熱的時(shí)候，由于從光柵穿過(guò)支撐性指狀物的熱流產(chǎn)生的準(zhǔn)周期溫度變化，穿過(guò)指狀物的熱流會(huì)產(chǎn)生沿著布拉格光柵光軸的準(zhǔn)周期的折射率變化。由于支撐性指狀物的位置與所述光柵的調(diào)制峰和調(diào)制谷的位置相協(xié)調(diào)，所以在光柵調(diào)制峰之間維持了光學(xué)相位相干性，使得布拉格光柵不被加熱干擾。因此，對(duì)布拉格光柵進(jìn)行平穩(wěn)的和連續(xù)的調(diào)諧是基本上可能的，而不會(huì)干擾反射譜帶形態(tài)。
[0010]根據(jù)本發(fā)明，提供一種可調(diào)諧布拉格光柵，其包括:
[0011]第一襯底部分；
[0012]間隔開(kāi)的第一支承桿件和第二支承桿件，其從所述第一襯底部分向上延伸；
[0013]第一波導(dǎo)，其用于對(duì)在其內(nèi)的光進(jìn)行導(dǎo)向，其中，第一波導(dǎo)具有光軸，并被在第一襯底部分上方的第一和第二支承桿件支撐，使得在第一襯底部分和第一波導(dǎo)之間存在第一間隙，
[0014]其中，第一波導(dǎo)的有效折射率沿著光軸被空間調(diào)制，形成光柵，所述光柵用于反射被第一波導(dǎo)所導(dǎo)向的光的光頻分量，以在其中向后傳播，其中，有效折射率的空間調(diào)制的相位或振幅的至少一個(gè)沿著光軸變化，形成調(diào)制峰和調(diào)制谷，其中，所述峰以第一空間頻率沿著光軸被間隔開(kāi)；以及
[0015]第一電阻加熱器，其被設(shè)置在第一波導(dǎo)上，用于加熱第一波導(dǎo)，所述第一波導(dǎo)用于調(diào)諧被反射的光頻分量的光頻；
[0016]其中，第一波導(dǎo)具有第一開(kāi)口陣列和第二開(kāi)口陣列，這些開(kāi)口延伸穿過(guò)第一波導(dǎo)并進(jìn)入第一間隙，第一開(kāi)口陣列和第二開(kāi)口陣列沿著第一波導(dǎo)的光軸布置在光軸的各自相對(duì)的第一側(cè)和第二側(cè)上，第一開(kāi)口陣列和第二開(kāi)口陣列分別限定第一熱傳導(dǎo)指狀物陣列和第二熱傳導(dǎo)指狀物陣列，這些熱傳導(dǎo)指狀物分別在光軸和第一和第二支承桿件之間延伸，
[0017]其中，熱傳導(dǎo)指狀物的沿著光軸的位置與調(diào)制峰和調(diào)制谷的沿著光軸的位置相協(xié)調(diào)，
[0018]由此，當(dāng)?shù)谝浑娮杓訜崞鲗?duì)第一波導(dǎo)施加熱的時(shí)候，空間折射率變化空間地與所述調(diào)制峰和調(diào)制谷相協(xié)調(diào)，所述空間折射率的變化是由因穿過(guò)熱傳導(dǎo)指狀物流向第一和第二支承桿件的熱流而產(chǎn)生的沿著光軸的空間溫度變化引起的。
[0019]在一個(gè)實(shí)施例中，沿著光軸的熱傳導(dǎo)指狀物的第二空間頻率是第一空間頻率的整數(shù)倍。[0020]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，進(jìn)一步提供了一種可調(diào)諧激光二極管，包括:
[0021]如上所述的可調(diào)諧布拉格光柵，
[0022]襯底，其包括第一襯底部分；
[0023]分隔層，其被襯底支撐，所述分隔層包括第一支承桿件和第二支承桿件；
[0024]有源波導(dǎo)，其用于放大光，其與可調(diào)諧布拉格光柵光耦合，并且，被設(shè)置成與分隔層機(jī)械接觸、熱接觸和電接觸；以及
[0025]電極，其被設(shè)置在有源波導(dǎo)上，用于向有源波導(dǎo)提供電流。
[0026]優(yōu)選地，有源波導(dǎo)和第一波導(dǎo)包括單個(gè)單片制造的淺脊波導(dǎo)，其導(dǎo)致特別簡(jiǎn)單和高效的結(jié)構(gòu)。來(lái)自于襯底背部的體微加工技術(shù)可用于使第一間隙完全地延伸穿過(guò)第一襯底部分。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，進(jìn)一步提供了一種用于調(diào)諧具有有源波導(dǎo)的激光二極管的方法，所述方法包括:
[0028](a)提供可調(diào)諧布拉格光柵，其具有襯底、從襯底向上延伸的間隔開(kāi)的第一支承桿件和第二支承桿件，與有源波導(dǎo)光耦合的第一波導(dǎo)，其中，第一波導(dǎo)具有光軸，并被在襯底上方的第一和第二支承桿件支撐，在襯底和第一波導(dǎo)之間形成間隙，其中，第一波導(dǎo)的有效折射率沿著光軸被空間調(diào)制，形成光柵，所述光柵用于反射被第一波導(dǎo)所引導(dǎo)的光的光頻分量，以在第一波導(dǎo)中向后傳播，其中，有效折射率的空間調(diào)制的相位或振幅中的至少一個(gè)沿著光軸變化，形成調(diào)制峰和調(diào)制谷，其中，所述調(diào)制峰以第一空間頻率沿著光軸被間隔開(kāi)；
[0029](b)提供第一開(kāi)口陣列和第二開(kāi)口陣列，這些開(kāi)口延伸穿過(guò)第一波導(dǎo)并進(jìn)入間隙，第一開(kāi)口陣列和第二開(kāi)口陣列的所述開(kāi)口位于光軸的各自相對(duì)的第一側(cè)和第二側(cè)上，第一開(kāi)口陣列和第二開(kāi)口陣列分別限定第一熱傳導(dǎo)指狀物陣列和第二熱傳導(dǎo)指狀物陣列，這些熱傳導(dǎo)指狀物分別從光軸朝向第一和第二支承桿件延伸；
[0030]其中，步驟(b)包括設(shè)置開(kāi)口，使得熱傳導(dǎo)指狀物的沿著光軸的位置與調(diào)制峰和調(diào)制谷的沿著光軸的位置相協(xié)調(diào)；以及
[0031](C)加熱第一波導(dǎo)，其用于調(diào)諧光頻分量的光頻，從而調(diào)諧激光二極管。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0032]在此結(jié)合附圖，對(duì)示例性實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，其中:
[0033]圖1A示出了包括本發(fā)明的可調(diào)諧布拉格光柵的本發(fā)明的取樣光柵分布式布拉格反射器(SG-DBR)激光器的俯視圖；
[0034]圖1B示出了圖1A的DBR的放大的視圖，其與所述布拉格光柵的相應(yīng)有效折射率圖疊置，圖1B顯示了對(duì)所述光柵的突發(fā)脈沖(burst)調(diào)制；
[0035]圖1C示出了本發(fā)明的布拉格光柵的一個(gè)變體的平面視圖，所述光柵具有連續(xù)變化的調(diào)制深度，其與相應(yīng)的折射率圖疊置；
[0036]圖2A、2B、2C示出了分別沿圖1A的線(xiàn)A_A、B_B和C-C剖視的橫斷面圖；
[0037]圖3A和3B分別示出了圖1A的SG-DBR激光器的一個(gè)實(shí)施例的平面視圖和側(cè)橫截面圖，其包括光放大器部分；
[0038]圖4示出了一種具有均勻加熱的頂部加熱器的可調(diào)諧布拉格光柵的一個(gè)實(shí)施例的三維視圖，顯示了所述布拉格光柵的表面的擬合溫度分布；
[0039]圖5A和5B分別示出了沿著圖4的線(xiàn)A-A和B-B剖視的圖4的可調(diào)諧布拉格光柵的溫度分布的橫截面圖；
[0040]圖6示出了圖4的可調(diào)諧布拉格光柵的波導(dǎo)溫度的縱向分布；
[0041]圖7示出了在向圖4的布拉格光柵施加熱脈沖的情況下，布拉格光柵的溫度變化隨時(shí)間變化的擬合示意圖；
[0042]圖8示出了一種可調(diào)諧布拉格光柵的一個(gè)實(shí)施例的三維視圖，所述可調(diào)諧布拉格光柵具有多個(gè)電連接的和受共同驅(qū)動(dòng)的單獨(dú)的加熱器；
[0043]圖9A不出了一種包括圖8的可調(diào)諧布拉格光柵的SG-DBR激光器；
[0044]圖9B示出了圖8的可調(diào)諧布拉格光柵的電阻加熱器的連接關(guān)系的俯視示意圖；
[0045]圖1OA示出了圖1A的SG-DBR激光器的橫截面圖；
[0046]圖1OB示出了圖1OA的放大的橫截面圖；以及
[0047]圖1lA和圖1lB分別示出了一種SG-DBR激光器的側(cè)視圖和仰視圖，其中，通過(guò)使用體微加工技術(shù)(bulk micromachining)而將所述可調(diào)諧布拉格光柵懸置于襯底上方。
【具體實(shí)施方式】
[0048]在結(jié)合各種實(shí)施例和實(shí)例描述本教導(dǎo)的時(shí)候，本教導(dǎo)并非旨在受到這樣的實(shí)施例的限制。反之，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)理解:本教導(dǎo)包括各種替代選擇、改進(jìn)和等同物。
[0049]參考圖1A和圖2A至2C，本發(fā)明的一種SG-DBR激光器120包括:前可調(diào)諧布拉格光柵(DBR) 100和后可調(diào)諧布拉格光柵100、增益部分126、以及可選擇的相位部分160。在所示的實(shí)施例中，所述布拉格光柵100、增益部分126、以及相位部分160都是脊形波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的一部分，所述脊形波導(dǎo)結(jié)構(gòu)具有共同的頂脊部115，其用于為光模108進(jìn)行導(dǎo)向。
[0050]所述布拉格光柵100包括第一襯底部分102、從第一襯底部分102向上延伸的、間隔開(kāi)的第一支承桿件104及第二支承桿件104、第一脊形波導(dǎo)106、以及第一電阻加熱器117。第一脊形波導(dǎo)106被在第一襯底部分102上方的所述第一及第二支承桿件104支撐，在第一襯底部分102和第一脊形波導(dǎo)106之間形成第一間隙105。第一脊形波導(dǎo)106包括由以下層組成的疊層:由所述第一及第二支承桿件104支撐的底包層110、位于底包層110上的芯層112、以及位于芯層112上的頂包層114。所述頂包層114在頂部具有所述脊部115，用于沿著脊部115導(dǎo)向光模108。
[0051]芯層112的折射率比頂包層114和底包層110的折射率高，用于將被脊部115導(dǎo)向的光108限定為基本上朝向芯層112。第一脊形波導(dǎo)106的有效折射率被空間調(diào)制，形成光柵，所述光柵用于反射被第一脊形波導(dǎo)106所導(dǎo)向的光模108的光頻分量109,以使其傳播回該脊型波導(dǎo)。例如，芯層112的折射率可被空間調(diào)制，或者，脊部115可被橫向起皺折，以產(chǎn)生有效折射率的空間調(diào)制。有效折射率的空間調(diào)制的相位或振幅中的至少一個(gè)沿著光軸變化，形成調(diào)制峰116-1和調(diào)制谷116-2。舉例來(lái)說(shuō)，光柵周期可為大約0.24微米，取樣光柵的突發(fā)脈沖(burst)長(zhǎng)度(調(diào)制峰116-1)可為3微米，突發(fā)脈沖周期或在相鄰的調(diào)制峰116-1之間的距離可為50微米。舉例來(lái)說(shuō)，每個(gè)DBR部分100可以有7至11個(gè)調(diào)制峰116-1。第一電阻加熱器117位于絕緣介電層上，該絕緣介電層未示出，所述絕緣介電層被沉積在頂包層114上。[0052]第一脊形波導(dǎo)106分別具有第一開(kāi)口陣列118A及第二開(kāi)口陣列118B，二者分別延伸穿過(guò)第一脊形波導(dǎo)106并進(jìn)入第一間隙105。如圖1A所示，這些開(kāi)口 118A和118B分別位于脊部115的兩個(gè)相對(duì)的側(cè)上，分別限定第一熱傳導(dǎo)指狀物119A及第二熱傳導(dǎo)指狀物陣列119B，這些指狀物分別從脊部115朝向所述第一支承桿件104及第二支承桿件104延伸。優(yōu)選地，第一開(kāi)口陣列118A的首尾開(kāi)口 118C比該陣列中的剩余開(kāi)口 118A更長(zhǎng)。類(lèi)似地，第二開(kāi)口陣列118B的首尾開(kāi)口 118D比該陣列中的剩余開(kāi)口 118B優(yōu)選地更長(zhǎng)。更長(zhǎng)的開(kāi)口 118C和118D會(huì)有利于在由第一電阻加熱器117加熱DBR部分100時(shí)，產(chǎn)生更均勻的溫度分布。對(duì)首尾開(kāi)口 118C和118D的長(zhǎng)度和寬度可進(jìn)行調(diào)節(jié)，以改進(jìn)溫度均勻性。
[0053]現(xiàn)在參考圖1B和圖1C，第一脊形波導(dǎo)106可被突發(fā)脈沖調(diào)制(圖1B)、或者被平穩(wěn)調(diào)制(圖1C)、或者被以更復(fù)雜的方式調(diào)制。調(diào)制可包括振幅調(diào)制、或相位調(diào)制、或振幅和相位調(diào)制。所述調(diào)制可為周期的或準(zhǔn)周期的。在圖1B中，所述調(diào)制峰116-1包括取樣布拉格光柵的多個(gè)突發(fā)脈沖，突發(fā)脈沖(burst) 116-1之間的所述調(diào)制谷116-2中基本上沒(méi)有調(diào)制。在圖1C中，調(diào)制是更平穩(wěn)的，使得所述調(diào)制谷116-2具有一些折射率調(diào)制。所述調(diào)制峰116-1沿著第一脊形波導(dǎo)106的光軸107以第一空間頻率被間隔開(kāi)。如圖1B和圖1C中用虛線(xiàn)150所示，所述熱傳導(dǎo)指狀物119A的沿著光軸107的位置與所述調(diào)制峰116-1和調(diào)制谷116-2的沿著光軸107的位置相協(xié)調(diào)。因此，當(dāng)?shù)谝浑娮杓訜崞?17對(duì)第一脊形波導(dǎo)106施加熱的時(shí)候，空間折射率變化是空間地與所述調(diào)制峰116-1和調(diào)制谷116-2相協(xié)調(diào)的，其中，上述空間折射率變化是由沿著光軸107的空間溫度變化引起的，而該溫度變化是由穿過(guò)所述熱傳導(dǎo)指狀物119A和119B流向所述第一支承桿件104及第二支承桿件104的熱流產(chǎn)生。為了清楚起見(jiàn)，所述指狀物119B在圖1B和圖1C中被省去，雖然所述指狀物119B也是與所述調(diào)制峰116-1和調(diào)制谷116-2相協(xié)調(diào)的。
[0054]在優(yōu)選的實(shí)施例中，所述熱傳導(dǎo)指狀物119A和119B的沿著脊部115的第二空間頻率f2是第一空間頻率f!的整數(shù)倍。例如，在圖1B中，f2=2f\ ;在圖1C中，頻率和f2是相等的。
[0055]回到圖1A和2C進(jìn)行參考，增益部分126包括:襯底122，其優(yōu)選地是具有第一襯底部分102的共用襯底；分隔層124，其被襯底122支撐；有源波導(dǎo)126，其用于放大所述光模108 ;以及第一電極137，其用于為有源波導(dǎo)126提供電流。如同通過(guò)比較圖2A、2B、2C可最好地示出，分隔層124包括可調(diào)諧DBR部分的所述第一及第二支承桿件104，或布拉格光柵100。所述有源波導(dǎo)126被光耦合到所述可調(diào)諧DBR部分100，并且所述有源波導(dǎo)126被設(shè)置成與分隔層124機(jī)械接觸、熱接觸且電接觸。有源波導(dǎo)層126包括由以下層組成的疊層:第一導(dǎo)電型層130,其被分隔層124支撐,并且與底包層110—體地形成；結(jié)合層132,其被第一導(dǎo)電型層130支撐，并且與芯層112 —體地形成；以及第二導(dǎo)電型層134，其被結(jié)合層132支撐，并且與頂包層一體地形成。脊部115延伸穿過(guò)第一脊形波導(dǎo)106和有源波導(dǎo)126，用于在第一脊形波導(dǎo)106和有源波導(dǎo)126之間提供光耦合。在一個(gè)實(shí)施例中，所述第一導(dǎo)電型層130和第二導(dǎo)電型層134分別包括η摻雜和ρ摻雜的InP層，結(jié)合層132包括InGaAsP量子阱，并且分隔層124包括InGaAs層。
[0056]仍然參考圖1Α，相位部分160是DBR部分100的一個(gè)變體，相位部分160不進(jìn)行折射率的空間調(diào)制。相位部分160包括第二襯底部分142、從第二襯底部分142向上延伸的第三支承桿件144及第四支承桿件144、第二脊形波導(dǎo)146 ;其中，所述第二脊形波導(dǎo)146用于為光模108進(jìn)行導(dǎo)向，第二脊形波導(dǎo)146被在第二襯底部分142上方的所述第三及第四支承桿件144支撐，在第二襯底部分142和第二脊形波導(dǎo)146之間形成第二間隙145。第二脊形波導(dǎo)146包括與第一脊形波導(dǎo)106相同的疊層，其區(qū)別在于:第二脊形波導(dǎo)146的有效折射率沒(méi)有被空間調(diào)制。第二電阻加熱器157位于頂包層114上，用于提供對(duì)第二脊形波導(dǎo)146的加熱，使得對(duì)在第二脊形波導(dǎo)146中傳播的光模108的光學(xué)相位進(jìn)行調(diào)諧。
[0057]在操作中，在增益部分126中產(chǎn)生的被波導(dǎo)的光模108沿著脊部115傳播。被導(dǎo)向的光模108的光頻分量109被反射，以沿著脊部115傳播回增益部分126，從而為激光器120提供光反饋。被反射的光頻分量109具有與第一脊形波導(dǎo)106的有效折射率調(diào)制的空間頻率相對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)。第一電阻加熱器117為第一脊形波導(dǎo)106提供加熱，用于對(duì)被反射的光頻分量109的光頻進(jìn)行調(diào)諧。當(dāng)?shù)谝浑娮杓訜崞?17對(duì)第一脊形波導(dǎo)106施加熱的時(shí)候，空間折射率變化是空間地與所述調(diào)制峰116-1相協(xié)調(diào)的，其中所述空間折射率變化是由沿著脊部115的空間溫度變化引起的，而空間溫度變化是由穿過(guò)所述熱傳導(dǎo)指狀物119A和119B流向所述第一及第二支承桿件104的熱流產(chǎn)生。因此，如果超出被反射的頻譜的中心頻率簡(jiǎn)單地調(diào)諧，通過(guò)第一電阻加熱器117所進(jìn)行的加熱基本上不會(huì)干擾或改變被反射的頻譜。當(dāng)在光頻或波長(zhǎng)中調(diào)諧所述激光器120時(shí)，這允許減少了帶寬變化。
[0058]所述第一間隙105和第二間隙145可被諸如充滿(mǎn)氙、氬或氮的化學(xué)惰性氣體充滿(mǎn)。此外，所述第一間隙105和第二間隙145可形成單個(gè)間隙，雖然后者結(jié)構(gòu)在可調(diào)諧DBR部分100和相位部分160之間將分別具有稍微增加的熱串?dāng)_；這就是為什么兩個(gè)分離的間隙105和間隙145是優(yōu)選的。間隙105可由橫向選擇性底切蝕刻犧牲分隔層124來(lái)形成。間隙145可通過(guò)穿過(guò)所述開(kāi)口 118A、118B、118C、118D對(duì)分隔層進(jìn)行選擇性蝕刻來(lái)形成。這些蝕刻技術(shù)通常被稱(chēng)為“微加工技術(shù)”(micromachining),這是來(lái)自微機(jī)電系統(tǒng)(micro-electro-mechanical systems, MEMS)制造的術(shù)語(yǔ)。
[0059]所述第一脊形波導(dǎo)106和第二脊形波導(dǎo)146分別與有源波導(dǎo)126優(yōu)選地形成單個(gè)單片淺脊波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其具有有源部分126、可調(diào)諧布拉格光柵或DBR部分100、以及相位部分160。開(kāi)口 118A-118D和間隙105特別容易在淺脊波導(dǎo)中形成，確保總體制造的便利。不過(guò)，可以理解所述脊形波導(dǎo)僅僅是本發(fā)明的波導(dǎo)的示例性實(shí)施例。為本【技術(shù)領(lǐng)域】人員所知的其他波導(dǎo)類(lèi)型，也能用于可調(diào)諧布拉格光柵100，增益部分126和/或相位部分16。與脊形波導(dǎo)106相似，其它波導(dǎo)類(lèi)型必須被所述支承桿件104懸置于襯底102上方，并且布拉格光柵100的有效折射率的空間調(diào)制的振幅或相位中的至少一個(gè)必須具有多個(gè)調(diào)制峰116-1和調(diào)制谷116-2。所述熱傳導(dǎo)指狀物119A和119B的沿著光軸107的位置需要與所述調(diào)制峰116-1和調(diào)制谷116-2的沿著光軸107的位置相協(xié)調(diào)，以減少被反射的光頻分量109的譜帶形態(tài)變化。
[0060]現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖3A和圖3B，并且進(jìn)一步參考圖1A與圖2A至2C，圖1A的SG-DBR激光器120的一個(gè)實(shí)施例320包括兩個(gè)可調(diào)諧DBR部分100、相位部分160、增益部分126、以及放大器部分300，所述各部分在懸置于可調(diào)諧DBR部分100和相位部分160的共用襯底122上方的共同的淺脊波導(dǎo)306內(nèi)形成。提供了用于吸收在圖3A的波導(dǎo)306左手邊的激光的背面吸收器部分301，以阻止從淺脊波導(dǎo)306的左面310反射來(lái)的光與被左側(cè)可調(diào)諧布拉格光柵100選擇地反射的光發(fā)生干涉。公共底板電極302被電連接到襯底122的背側(cè)。增益部分126被第一電極137供電,并且，第二電極337為放大器部分300供電、或者為放大器部分300提供電流。為了不隱藏下面的結(jié)構(gòu)，所述第一電極137和第二電極337以及所述加熱器117和157在圖3A中被省去。放大器部分300的功能是放大在增益部分126中產(chǎn)生的光108，以當(dāng)激光器320的發(fā)射波長(zhǎng)被所述同步調(diào)諧的布拉格光柵100調(diào)諧時(shí)，提供恒定的輸出動(dòng)率。輸出功率可由集成光電探測(cè)器314測(cè)量。
[0061]在優(yōu)選的實(shí)施例中，所述可調(diào)諧布拉格光柵100的所述電阻加熱器117是應(yīng)用于脊形波導(dǎo)106的脊部115的均勻薄膜電阻加熱器，其中，電流沿著加熱器117的長(zhǎng)度在兩個(gè)接觸墊117A之間傳輸。電介質(zhì)鈍化層被設(shè)置于薄膜加熱器117和下面的脊形波導(dǎo)106之間。參考圖4、圖5A、圖5B，并且進(jìn)一步參考圖1A、圖2A至2C、圖3A、圖3B，對(duì)可調(diào)諧布拉格光柵100的一個(gè)實(shí)施例400執(zhí)行了數(shù)字?jǐn)M合，其具有沿著脊部115布置的均勻加熱器117(在圖4中未示出)。對(duì)開(kāi)口 118A至118D的位置、長(zhǎng)度、和寬度進(jìn)行選擇，以產(chǎn)生沿著脊部115的基本上均勻的溫度分布。所述開(kāi)口 118A至118D的位置、長(zhǎng)度、和寬度限定了所述熱傳導(dǎo)指狀物119A和119B的長(zhǎng)度和寬度。如圖4所示，開(kāi)口 118A和118B限定了在所述開(kāi)口118A和118B之間的臺(tái)面部分410，所述臺(tái)面部分410限制了在脊形波導(dǎo)106的光模108與由開(kāi)口 118A和118B導(dǎo)致的折射率不連續(xù)性之間的光學(xué)相互作用。包括端部臺(tái)面部分411的臺(tái)面部分410的長(zhǎng)度和寬度對(duì)所得溫度分布有影響。在圖4、圖5A和圖5B的擬合中，脊部115是2微米高、2微米寬。臺(tái)面寬度(分別在第一開(kāi)口陣列118A和第二開(kāi)口陣列118B之間的距離)是20微米，臺(tái)面部分410、411的厚度是2微米，間隙105 (在圖2A和2B中的間隙105的垂直尺寸)的高度是2微米。臺(tái)面部分410的總體長(zhǎng)度是400微米。材料是InP0當(dāng)25mW的均勻熱流密度被施加到臺(tái)面部分410的時(shí)候，形成溫度分布。在圖5A中，示出了在所述熱傳導(dǎo)指狀物119A和119B之間的臺(tái)面部分410的擬合的溫度分布。在圖5B中，溫度分布是沿著所述熱傳導(dǎo)指狀物119A和119B的。
[0062]轉(zhuǎn)到圖6，并且進(jìn)一步參考圖1A、圖4、圖5A、圖5B，示出了所述波導(dǎo)部分410、411的溫度的縱向分布600。溫度大約從303° K變化到334° K?？梢詮膱D6看出:沿著臺(tái)面部分410、411的溫度以大約3° K的峰到峰振幅進(jìn)行振蕩，在602處示出了溫度分布的波峰。通過(guò)對(duì)端部開(kāi)口 118C和118D和端部臺(tái)面部分411的幾何形狀進(jìn)行優(yōu)化，使峰值溫度基本上均勻，使得通過(guò)穿過(guò)端部臺(tái)面部分411熱傳導(dǎo)到分隔層124和襯底122的熱平衡了沿著端部臺(tái)面部分411所產(chǎn)生的熱能。由于所述熱傳導(dǎo)指狀物119A和119B的沿著脊部115的位置與所述調(diào)制峰116-1的沿著脊部115的位置相協(xié)調(diào)，溫度振蕩波峰602也是與所述調(diào)制峰116-1的位置(圖4、5A、5B未示出)相協(xié)調(diào)，從而維持了在所述調(diào)制峰116-1之間光信號(hào)108的光學(xué)相位相干性。當(dāng)維持了相位相干性并且所述溫度振蕩波峰602基本上均勻的時(shí)候，布拉格光柵100的光譜濾波器性能非常類(lèi)似于具有理想的均勻溫度分布的光譜濾波器的性能?？梢岳斫?，當(dāng)溫度從大約從襯底102的端部處的溫度變化到在所述第一指狀物119A和119B處的峰值溫度的時(shí)候，因?yàn)闇囟确植几叨炔痪鶆?，端部臺(tái)面部分411可以?xún)H包括光柵。
[0063]現(xiàn)在參考圖7，基于準(zhǔn)瞬時(shí)地施加25mW的加熱器功率的擬合的溫度上升的時(shí)間追蹤700顯示了 27.5° K的溫度增加在小于100微秒即可完成。冷卻時(shí)間也在100微秒以下，其要比在Ishii等人在《IEEE量子電子學(xué)選題雜志》1995年第I卷第2期(IEEE Journalof Selected Topics in Quantum Electronics, Vol.1, N0.2 (1995)),第 401-407 頁(yè)的、題目為“在熱調(diào)諧超結(jié)構(gòu)光柵(SSB) DBR激光器中的波長(zhǎng)調(diào)諧下的窄譜線(xiàn)寬”("Nairowspectral linewidth under wavelength tuning in thermally tunable super-structureSrating(SSB)DBR lasers")的上述論文中所報(bào)告的調(diào)諧時(shí)間快16倍以上。產(chǎn)生27.5° K的溫度增加僅僅需要25mW的加熱器功率，這對(duì)應(yīng)于將上述反射分量109的波長(zhǎng)調(diào)諧大約
2.7nm。在取樣光柵DBR或者調(diào)制光柵DBR的典型的波峰間隔所需要的 > ?5nm的完整可調(diào)諧能力，僅僅需要50mW的加熱器功率，其大約要比被Ishii所報(bào)告的加熱器功率降低至十分之一。這示出了可調(diào)諧布拉格光柵100的能力，使得快速地和有效地調(diào)諧SG-DBR激光器120的波長(zhǎng)。
[0064]參考圖8，并且進(jìn)一步參考圖1A，圖8的可調(diào)諧布拉格光柵800是圖1A的可調(diào)諧布拉格光柵100的一個(gè)變體。在圖8的可調(diào)諧布拉格光柵800中，第一電阻加熱器117包括多個(gè)電連接的單獨(dú)的薄膜加熱器817，其位于所述熱傳導(dǎo)指狀物119A和119B的頂部上。另外的加熱元件817A位于臺(tái)面部分410的所述端部臺(tái)面部分411上，進(jìn)一步改進(jìn)溫度分布的均勻性。轉(zhuǎn)到圖9A，圖9A的SG-DBR激光器820是圖3A的所述SG-DBR激光器320的一個(gè)變體。在圖9的SG-DBR激光器920中，圖1A、圖2A、圖2B的所述可調(diào)諧布拉格光柵100被替換成圖8的可調(diào)諧布拉格光柵800。現(xiàn)在參考圖9B，具有電阻r的單獨(dú)的薄膜加熱器817，連接在四個(gè)并聯(lián)的加熱器817的四個(gè)串聯(lián)組中，導(dǎo)致了在V-和V+電極之間的總電阻為R=4r/4=r?？杀容^的縱向加熱器,例如相同厚度的氮化鉭(TaN)薄膜,會(huì)具有高許多倍的電阻。所述單獨(dú)的加熱器817的此種連接可更好地匹配驅(qū)動(dòng)電子設(shè)備的阻抗(未示出)。當(dāng)然，為了將總電阻R調(diào)整至符合驅(qū)動(dòng)電子設(shè)備要求，可能有其他連接方式。為了提供適當(dāng)?shù)募訜?，所述單?dú)的薄膜加熱器117必須位于至少一些熱傳導(dǎo)指狀物119A和119B的頂部。通過(guò)將加熱元件117僅僅放置在熱傳導(dǎo)指狀物119A和119B上和在臺(tái)面部分410的所述端部臺(tái)面部分411上，即可實(shí)現(xiàn)沿著臺(tái)面部分410的縱向峰到峰的溫度變化的大幅度降低。
[0065]轉(zhuǎn)到圖10A，并且進(jìn)一步參考圖1A和圖2A至圖2C，分隔層124可包括犧牲InGaAs層。1-2微米厚的犧牲InGaAs層124提供了有源波導(dǎo)126到襯底122的良好電接觸。有害地，這樣厚的犧牲InGaAs層124可能難以生長(zhǎng)，并且后續(xù)的為制造所述支承桿件104而進(jìn)行的微加工也難以進(jìn)行，并且這樣厚的犧牲InGaAs層124的熱阻抗對(duì)有源部分的性能具有有害作用。減少犧牲InGaAs層124的厚度將導(dǎo)致所述支承桿件104的高度降低，導(dǎo)致橫跨間隙105進(jìn)行熱傳導(dǎo)，這種熱傳導(dǎo)是對(duì)熱調(diào)諧效率有害的。為了克服此折衷方案帶來(lái)的損害，可以將分隔層124以包括幾個(gè)不同的層的疊層形式來(lái)制造。參考圖10B，分隔層124自下至上依次地包括:20nm厚的InGaAsP底部蝕刻停止層1002 (其具有1.2 μ m的帶隙波長(zhǎng))、200nm厚的InP底部第二級(jí)犧牲層1004、200nm厚的第一級(jí)InGaAs犧牲層1006、2000nm厚的InP頂部第二級(jí)犧牲層1008、以及20nm厚的InGaAsP頂部蝕刻停止層1010。InP比InGaAs更容易生長(zhǎng)到較大的厚度。因此，可增加多層堆疊的分隔層124的厚度，所述InP犧牲層1004和1008中的至少一個(gè)的厚度要大于InGaAs犧牲層1006的厚度，可減少I(mǎi)nGaAs材料或者InGaAsP材料的總厚度。然后可以通過(guò)兩個(gè)蝕刻步驟對(duì)圖1OB的分隔層124進(jìn)行蝕刻或微加工，其中，用于InGaAs層1006的蝕刻步驟完成橫向底切，并且，用于InP層1004和1008的蝕刻步驟完成垂直蝕刻，以實(shí)現(xiàn)較厚的間隙105。
[0066]現(xiàn)在參考圖1IA和圖1IB，并且進(jìn)一步參考圖3A和圖3B，圖1IA和圖1IB的SG-DBR激光器1120是圖3的所述SG-DBR激光器320的一個(gè)實(shí)施例。在圖1lA和IlB的SG-DBR激光器1120中，所述可調(diào)諧布拉格光柵部分100和相位部分160的所述第一間隙105和第二間隙145分別完全地延伸穿過(guò)襯底122。這可以通過(guò)使用來(lái)自于微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)的體微加工技術(shù)，通過(guò)蝕刻穿過(guò)襯底122的底部來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0067]可以理解:如上所述本發(fā)明不局限于特別類(lèi)型的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)和/或特別的材料系統(tǒng)。一般來(lái)說(shuō)，通過(guò)以下的三個(gè)步驟A、B、和C，根據(jù)本發(fā)明，可以調(diào)諧具有用于產(chǎn)生激光的有源波導(dǎo)(例如圖1A的有源波導(dǎo)126)的任何激光二極管。
[0068]步驟A包括提供諸如可調(diào)諧DBR100的可調(diào)諧布拉格光柵，其具有第一襯底部分102、從第一襯底部分102向上延伸的間隔開(kāi)的所述第一支承桿件104及第二支承桿件104、以及諸如被光耦合到有源波導(dǎo)126的脊形波導(dǎo)106的第一波導(dǎo)。第一波導(dǎo)106被在第一襯底部分102上方的所述支承桿件104支撐,在第一襯底部分102和第一波導(dǎo)106之間形成間隙105。第一波導(dǎo)的有效折射率沿著光軸107被空間調(diào)制，形成光柵，所述光柵用于反射被脊形波導(dǎo)106所導(dǎo)向的光模108的光頻分量109，使其傳播回脊型波導(dǎo)。有效折射率的空間調(diào)制的相位或振幅中的至少一個(gè)沿著光軸變化，形成沿著光軸107以第一空間頻率4間隔開(kāi)的調(diào)制峰116-1和調(diào)制谷116-2 (在圖1B和IC中最好地示出)。
[0069]步驟B包括:提供延伸穿過(guò)第一波導(dǎo)106及延伸進(jìn)入間隙105的第一開(kāi)口陣列118A至第二開(kāi)口陣列118D，使開(kāi)口 118A至118D分別位于在如圖示的光軸107的相對(duì)的第一側(cè)及第二側(cè)。開(kāi)口(118A，118C)和(118B，118D)分別限定了從光軸107朝向所述支承桿件104延伸的第一熱傳導(dǎo)指狀物119A及第二熱傳導(dǎo)指狀物陣列119B。步驟B包括設(shè)置開(kāi)口 118A至118D，使得所述熱傳導(dǎo)指狀物119A和119B的沿著光軸107的位置與所述調(diào)制峰116-1的沿著光軸107的位置相協(xié)調(diào)。步驟B也可包括:設(shè)置首尾開(kāi)口或端部開(kāi)口 118C和118D，以實(shí)現(xiàn)沿著含有光柵的第一波導(dǎo)106的長(zhǎng)度的基本上均勻的縱向溫度分布。
[0070]步驟C包括加熱用于調(diào)諧光頻分量的光頻的第一波導(dǎo)106，從而調(diào)諧激光二極管。由于所述熱傳導(dǎo)指狀物119A和119B的位置與所述調(diào)制峰116-1的位置相協(xié)調(diào)，所以維持了在所述調(diào)制峰116-1之間的光模108的光學(xué)相位相干性，使得在調(diào)諧過(guò)程中，不干擾或至少較少地干擾被可調(diào)諧布拉格光柵100反射的光109的光譜譜帶形態(tài)。
[0071]在一個(gè)實(shí)施例中，步驟B包括設(shè)置開(kāi)口 118A至118D，使得沿著光軸107以第二空間頻率設(shè)置相應(yīng)的第一熱傳導(dǎo)指狀物119A及第二熱傳導(dǎo)指狀物陣列119B，其中，第二空間頻率是第一空間頻率的整數(shù)倍。
[0072]為了說(shuō)明和描述的目的而提供了本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的上述說(shuō)明。本發(fā)明的上述說(shuō)明并非旨在將本發(fā)明窮舉或?qū)⒈景l(fā)明限制于其所公開(kāi)的精確形式。根據(jù)上述教導(dǎo)，許多修改和變化是可能的。本發(fā)明的上述說(shuō)明的意圖是:本發(fā)明的保護(hù)范圍不受此詳細(xì)說(shuō)明限制，而是受所附加的權(quán)利要求書(shū)限制。
【權(quán)利要求】
1.一種可調(diào)諧布拉格光柵，包括: 第一襯底部分； 間隔開(kāi)的第一支承桿件和第二支承桿件，所述第一支承桿件和第二支承桿件從所述第一襯底部分向上延伸； 第一波導(dǎo)，其用于對(duì)在其內(nèi)的光進(jìn)行導(dǎo)向，其中，所述第一波導(dǎo)具有光軸，并被在所述第一襯底部分上方的所述第一支承桿件和第二支承桿件支撐，使得在所述第一襯底部分和所述第一波導(dǎo)之間存在第一間隙， 其中，所述第一波導(dǎo)的有效折射率沿著所述光軸被空間調(diào)制，形成光柵，所述光柵用于反射被所述第一波導(dǎo)導(dǎo)向的光的光頻分量，使得傳播回所述第一波導(dǎo)，其中，所述有效折射率的所述空間調(diào)制的相位或振幅中的至少一個(gè)沿著光軸變化，形成調(diào)制峰和調(diào)制谷，其中，所述調(diào)制峰沿著所述光軸以第一空間頻率間隔開(kāi)；以及 第一電阻加熱器，其位于所述第一波導(dǎo)上，用于對(duì)所述第一波導(dǎo)進(jìn)行加熱，以調(diào)諧被反射的所述光頻分量的光頻； 其中，所述第一波導(dǎo)具有第一開(kāi)口陣列和第二開(kāi)口陣列，這些開(kāi)口延伸穿過(guò)所述第一波導(dǎo)并進(jìn)入第一間隙，所述第一開(kāi)口陣列和第二開(kāi)口陣列沿著所述第一波導(dǎo)的光軸布置在所述光軸的各自相對(duì)的第一側(cè)和第二側(cè)上，所述第一開(kāi)口陣列和第二開(kāi)口陣列分別限定第一熱傳導(dǎo)指狀物陣列和第二熱傳導(dǎo)指狀物陣列，這些熱傳導(dǎo)指狀物分別在所述光軸和所述第一和第二支承桿件之間延伸， 其中，所述熱傳導(dǎo)指狀物的沿著所述光軸的位置與所述調(diào)制峰和所述調(diào)制谷的沿著所述光軸的位置相協(xié)調(diào)， 由此，當(dāng)所述第一電阻加熱器對(duì)所述第一波導(dǎo)施加熱的時(shí)候，空間折射率變化與所述調(diào)制峰和所述調(diào)制谷空間地相協(xié)調(diào)，其中所述空間折射率變化是由沿著所述光軸的空間溫度變化引起的，所述空間溫度變化是`由穿過(guò)所述熱傳導(dǎo)指狀物流向所述第一和第二支承桿件的熱流產(chǎn)生。
2.如權(quán)利要求1所述的可調(diào)諧布拉格光柵，其中，所述第一熱傳導(dǎo)指狀物陣列和第二熱傳導(dǎo)指狀物陣列沿著所述光軸以第二空間頻率設(shè)置，其中，所述第二空間頻率是所述第一空間頻率的整數(shù)倍。
3.如權(quán)利要求1所述的可調(diào)諧布拉格光柵，其中，所述調(diào)制峰包括取樣布拉格光柵的多個(gè)突發(fā)脈沖。
4.如權(quán)利要求1所述的可調(diào)諧布拉格光柵，其中，所述第一開(kāi)口陣列和第二開(kāi)口陣列中的每一個(gè)都具有沿著所述光軸的長(zhǎng)度，其中，所述第一開(kāi)口陣列和第二開(kāi)口陣列的每一個(gè)的首尾開(kāi)口的長(zhǎng)度都大于所述第一開(kāi)口陣列和第二開(kāi)口陣列的任何其他開(kāi)口的長(zhǎng)度。
5.如權(quán)利要求1所述的可調(diào)諧布拉格光柵，其中，所述第一間隙完全地延伸穿過(guò)所述第一襯底部分。
6.如權(quán)利要求1所述的可調(diào)諧布拉格光柵，其中，所述第一波導(dǎo)包括脊形波導(dǎo)，所述脊形波導(dǎo)包括由以下層組成的疊層: 第一底包層，其被所述第一和第二支承桿件支撐； 第一芯層，其位于所述第一底包層上；以及 第一頂包層，其位于所述第一芯層上，所述第一頂包層在其頂部具有與所述光軸平行的脊部，用于沿著所述脊部對(duì)光進(jìn)行導(dǎo)向； 其中，所述第一芯層的折射率高于所述第一頂包層和所述第一底包層的折射率，用于將被所述脊部導(dǎo)向的光限定為基本上朝向所述第一芯層； 其中，所述第一電阻加熱器位于所述第一頂包層上； 其中，所述第一開(kāi)口陣列和第二開(kāi)口陣列的所述開(kāi)口沿著所述脊部布置在所述脊部的各自相對(duì)的第一側(cè)和第二側(cè)上。
7.如權(quán)利要求6所述的可調(diào)諧布拉格光柵，其中，所述第一電阻加熱器包括連續(xù)的薄膜加熱器，其位于所述脊部的頂部，其中，對(duì)所述開(kāi)口的位置、長(zhǎng)度和寬度進(jìn)行選擇，以產(chǎn)生沿著一部分所述脊部的、包括調(diào)制峰和調(diào)制谷的基本上均勻的溫度分布。
8.如權(quán)利要求6所述的可調(diào)諧布拉格光柵，其中，所述第一電阻加熱器包括多個(gè)電連接的單獨(dú)的薄膜加熱器，其位于所述第一熱傳導(dǎo)指狀物陣列和第二熱傳導(dǎo)指狀物陣列中的至少一些熱傳導(dǎo)指狀物的頂部。
9.一種可調(diào)諧激光二極管，其包括: 如權(quán)利要求1所述的可調(diào)諧布拉格光柵； 襯底，其包括第一襯底部分； 分隔層，其被所述襯底支撐，所述分隔層包括第一支承桿件和第二支承桿件； 有源波導(dǎo)，其用于放大光，其與所述可調(diào)諧布拉格光柵光耦合，并且，被設(shè)置成與所述分隔層機(jī)械接觸、熱接觸且電接觸地放置；以及 電極，其位于所述有源波導(dǎo)`上，用于向所述有源波導(dǎo)提供電流。
10.如權(quán)利要求9所述的可調(diào)諧激光二極管，其中，所述分隔層包括由以下層組成的疊層: 第一蝕刻停止層； 犧牲疊層，其包括位于所述第一蝕刻停止層上的第一犧牲層、第二犧牲層和第三犧牲層；以及 第二蝕刻停止層，其位于所述犧牲疊層上； 其中，所述第一間隙被設(shè)置在所述第一蝕刻停止層和第二蝕刻停止層之間。
11.如權(quán)利要求10所述的可調(diào)諧激光二極管，其中，所述第一犧牲層和第三犧牲層包括InP，所述第二犧牲層包括InGaAs。
12.如權(quán)利要求11所述的可調(diào)諧激光二極管，其中，所述第一犧牲層和第三犧牲層中的至少一個(gè)的厚度大于所述第二犧牲層的厚度。
13.如權(quán)利要求9所述的可調(diào)諧激光二極管， 其中，所述第一波導(dǎo)包括脊形波導(dǎo)，所述脊形波導(dǎo)包括由以下層組成的疊層: 第一底包層，其被所述第一支承桿件和第二支承桿件支撐； 第一芯層，其位于所述第一底包層上；以及 第一頂包層，其位于所述第一芯層上，所述第一頂包層在其頂部具有與光軸平行的脊部，用于沿著所述脊部對(duì)光進(jìn)行導(dǎo)向； 其中，所述第一芯層的折射率高于所述第一頂部和第一底包層的折射率，用于將被所述脊部導(dǎo)向的光限定為基本上朝向所述第一芯層； 其中，所述第一電阻加熱器位于所述第一頂包層上，其中，所述第一開(kāi)口陣列和第二開(kāi)口陣列的開(kāi)口沿著所述脊部布置在所述脊部的各自相對(duì)的第一側(cè)和第二側(cè)上；以及 其中，所述有源波導(dǎo)包括由以下層組成的疊層: 第一導(dǎo)電型層，其被所述分隔層支撐，所述第一導(dǎo)電型層包括所述第一底包層； 結(jié)合層，其被所述第一導(dǎo)電型層支撐，所述結(jié)層包括所述第一芯層；以及第二導(dǎo)電型層，其被所述結(jié)合層支撐，所述第二導(dǎo)電型層包括所述第一頂包層，其中，所述脊部穿過(guò)第一脊形波導(dǎo)和所述有源波導(dǎo)，用于在所述第一脊形波導(dǎo)和所述有源波導(dǎo)之間提供光耦合， 其中，所述電極位于所述第二導(dǎo)電型層的頂部，用于為所述有源波導(dǎo)提供電流。
14.如權(quán)利要求13所述的可調(diào)諧激光二極管，還包括可調(diào)諧相位部分，所述可調(diào)諧相位部分包括: 第二襯底部分； 間隔開(kāi)的第三支承桿件和第四支承桿件，所述第三支承桿件和第四支承桿件從所述第二襯底部分向上延伸； 第二脊形波導(dǎo)，其用于對(duì)光進(jìn)行導(dǎo)向，被在所述第二襯底部分上方的所述第三支承桿件和第四支承桿件支撐，使得在所述第二襯底部分和所述第二脊形波導(dǎo)之間存在第二間隙，所述第二脊形波導(dǎo)包括由以下層組成的疊層: 第二底包層，其被所述第三支承桿件和第四支承桿件支撐； 第二芯層，其位于所述第二底包層上；以及 第二頂包層，其位于所述第二芯層上，其中，所述脊部穿過(guò)所述第二脊形波導(dǎo)和所述有源波導(dǎo)，用于在所述第二脊形波導(dǎo)和所述有源波導(dǎo)之間提供光耦合；以及 其中，所述第二芯層的折射率高于所述第二頂包層和所述第二底包層的折射率，用于將被所述脊部導(dǎo)向的光限定為基本上朝向所述第二芯層；以及 第二電阻加熱器，其位于所述第二頂包層上，用于對(duì)所述第二脊形波導(dǎo)提供加熱，以對(duì)在所述第二脊形波導(dǎo)中傳播的光的光學(xué)相位進(jìn)行調(diào)諧； 其中，所述第二脊形波導(dǎo)具有第三開(kāi)口陣列和第四開(kāi)口陣列，其延伸穿過(guò)所述第二脊形波導(dǎo)并進(jìn)入所述第二間隙，所述第三開(kāi)口陣列和第四開(kāi)口陣列的所述開(kāi)口沿著所述脊部布置在各自相對(duì)的第一側(cè)和第二側(cè)上，所述第三開(kāi)口陣列和第四開(kāi)口陣列分別限定所述第三熱傳導(dǎo)指狀物陣列和第四熱傳導(dǎo)指狀物陣列，分別從所述脊部向所述第三支承桿件和第四支承桿件延伸； 其中，所述可調(diào)諧激光二極管的所述襯底包括所述第二襯底部分； 其中，所述可調(diào)諧激光二極管的所述分隔層包括所述第三支承桿件和第四支承桿件； 其中，所述可調(diào)諧激光二極管的所述第一導(dǎo)電型層包括所述第二底包層； 其中，所述可調(diào)諧激光二極管的結(jié)層包括所述第二芯層；以及 其中，所述可調(diào)諧激光二極管的所述第二導(dǎo)電型層包括所述第二頂包層。
15.如權(quán)利要求14所述的可調(diào)諧激光二極管，其中，所述第一脊形波導(dǎo)和所述第二脊形波導(dǎo)和所述有源波導(dǎo)包括單個(gè)單片的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。
16.如權(quán)利要求15所述的可調(diào)諧激光二極管，其中，所述第一間隙和所述第二間隙分別完全地延伸穿過(guò)所述第一襯底部分和第二襯底部分。
17.一種體微加工技術(shù)的用途，用于制造如權(quán)利要求16所述的可調(diào)諧激光二極管的所述第一間隙和所述第二間隙。
18.—種體微加工技術(shù)的用途，用于制造如權(quán)利要求5所述的可調(diào)諧布拉格光柵的第一間隙。
19.一種微加工技術(shù)的用途，用于制造如權(quán)利要求1所述的可調(diào)諧布拉格光柵的所述第一間隙。
20.一種用于調(diào)諧具有有源波導(dǎo)的激光二極管的方法，所述方法包括: (a)提供可調(diào)諧布拉格光柵，其具有襯底，從所述襯底向上延伸的間隔開(kāi)的第一支承桿件和第二支承桿件，與所述有源波導(dǎo)光耦合的第一波導(dǎo)，其中，所述第一波導(dǎo)具有光軸，并被在所述襯底上方的所述第一支承桿件和第二支承桿件支撐，在所述襯底和所述第一波導(dǎo)之間形成間隙，其中，所述第一波導(dǎo)的有效折射率沿著所述光軸被空間調(diào)制，形成光柵，所述光柵用于反射被所述第一波導(dǎo)導(dǎo)向的光的光頻分量，使其傳播回所述第一波導(dǎo)，其中，所述有效折射率的所述空間調(diào)制的相位或振幅中的至少一個(gè)沿著所述光軸變化，形成調(diào)制峰和調(diào)制谷，其中，所述調(diào)制峰沿著所述光軸以第一空間頻率間隔開(kāi)； (b)提供第一開(kāi)口陣列和第二開(kāi)口陣列，其延伸穿過(guò)所述第一波導(dǎo)并進(jìn)入所述間隙，所述第一開(kāi)口陣列和第二開(kāi)口陣列的這些開(kāi)口位于所述光軸的各自相對(duì)的第一側(cè)和第二側(cè)上，所述第一開(kāi)口陣列和第二開(kāi)口陣列的這些開(kāi)口分別限定第一熱傳導(dǎo)指狀物陣列和第二熱傳導(dǎo)指狀物陣列，這些熱傳導(dǎo)指狀物分別從所述光軸朝向所述第一支承桿件和第二支承桿件延伸； 其中，步驟(b)包括對(duì)所述開(kāi)口進(jìn)行放置，使得所述熱傳導(dǎo)指狀物的沿著所述光軸的位置與所述調(diào)制峰和所述調(diào)制谷的沿著所述光軸的位置相協(xié)調(diào)；以及 (C)加熱 所述第一波導(dǎo)，用于調(diào)諧所述光頻分量的光頻，從而調(diào)諧所述激光二極管。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其中，步驟(b)包括設(shè)置所述開(kāi)口，使得所述第一熱傳導(dǎo)指狀物陣列和第二熱傳導(dǎo)指狀物陣列沿著所述光軸以第二空間頻率設(shè)置，其中，所述第二空間頻率是所述第一空間頻率的整數(shù)倍。
【文檔編號(hào)】H01S5/125GK103532009SQ201310268947
【公開(kāi)日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2013年6月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月5日
【發(fā)明者】邁克爾·C·拉爾森 申請(qǐng)人:Jds尤尼弗思公司