一种可调式多波长雷射阵列的架构与制作方法

摘要

本发明系结合多波长雷射阵列和可调式雷射的双重优点设计制作一可调式多波长雷射阵列。此雷射阵列包含数个雷射并列在同一个晶片上,每一雷射包含一活性区段及两个在反射光谱上具多个尖峰的光栅反射镜，也可包含一相位控制区段以提供雷射放光波长的微调。雷射阵列中的每一雷射的波长可以容易地调整使整个雷射阵列发出等波长间距的多波长雷射光、或发出相同波长的雷射光。在光积体化的实施例方面,我们以取样型光栅分布式布拉格反射(SGDBR)雷射架构作为雷射阵列之基元，设计一具等间隔波长分布的多波长雷射阵列。藉由设计每一雷射的两个取样光栅镜面中的取样周期，使之随雷射之不同而变化。阵列中每个雷射可经由调整光栅而发出不同的波长，因此输出的波长极具弹性。在制程方面，它与一般分布式布拉格反射(DBR)雷射的制程相同而较目前制作多波长雷射阵列的方法简单许多。这种新型可调式雷射阵列可作为分波多工(WDM)网路的多波长发讯器，具有轻薄短小和高交换速度等优点。

主权项

1.一种制作多波长雷射阵列的方法;使用两个在光谱上具有周期性的多个反射率尖峰的镜面与增益区构成雷射阵列中每一雷射之纵向结构;两镜面反射率光谱的中心位置对齐,且阵列中每一雷射具有下列特性:(1)反射率光谱的中心位置(B)相同;(2)两镜面反射率的波长间距差値(P)相同;(3)相邻雷射的反射率尖峰的波长间距(P1或P2)不同。2.一个制作多波长雷射阵列的方法;两个在光谱上具有周期性的多个反射率尖峰的镜面与增益区构成雷射阵列中每一雷射之纵向结构;阵列中每一雷射具有下列特性:(1)两镜面反射率光谱的中心位置不对齐,而对齐在某两个反射率尖峰处;(2)两镜面反射率的波长间距差値(P)相同;(3)相邻雷射的反射率尖峰的波长间距(P1或P2)不同;两镜面反射率光谱的中心位置不对齐可利用特定制程技术,将其中一个镜面的中心波长移动整数个波长间距差値(P)而达成。3.一种以取样光栅(SGDBR)雷射制作具均匀波长间距的可调式多波长雷射阵列的架构;所有雷射平行排列于适用于特定波长半导体雷射的晶片上;所有雷射具有相同的磊晶材料结构,所有的光栅的波导结构和组成材料相同,且以一次全像曝光方式制成,因而具有相同的布拉格波长;但每一雷射的取样周期不同,且相邻雷射同一端面的取样光栅的反射率尖峰的波长间距有一固定差値。4.一种以取样光栅(SGDBR)雷射制作具均匀波长间距的可调式多波长雷射阵列的架构;所有雷射平行排列于适用于特定波长半导体雷射的晶片上;所有雷射具有相同的磊晶材料结称,每一雷射的取样周期不同,且相邻雷射同一端面的取样光栅的反射率尖峰的波长间距有一固定差値;每一雷射两端的取样光栅具有不同的布拉格波长,两端光栅的布拉格波长的差値等于相邻雷射间取样光栅的反射率尖峰的波长间距差値。两端的取样光栅分别以不同角度的全像曝光制成以造成所需的布拉格波长差値。5.如申请专利范围第4项的可调式多波长雷射阵列的架构,但两端光栅的布拉格波长的差値为相邻雷射间取样光栅的反射率尖峰的波长间距差値的整数倍。6.如申请专利范围第4项的可调式多波长雷射阵列的架构,但两端取样光栅的布拉格波长差値是以将两端光栅制作于不同的波导材料或波导结构上的方式达成;不同的波导材料的形成可以采用多次的磊晶成长或以选择区域磊晶方法。7.如申请专利范围第4项的可调式多波长雷射阵列的架构,但两端取样光栅的布拉格波长差値是以电子束写成曝光或以相位光罩制作光栅的方法制作,使两端光栅的周期不同而达成。8.如申请专利范围第3项或第4项的可调式多波长雷射阵列的架构,更包含相邻雷射同一端面的取样光栅的反射率尖峰的波长间距有任意的差値的设计。9.如申请专利范围第3项或第4项的可调式多波长雷射阵列的架构,但以超级架构光栅取代取样光栅,相邻光栅的反射率尖峰的波长间距差値以及两端光栅的周期的变化是以电子束写成曝光或以相位光罩制作光栅方式达成。10.如申请专利范围第3项或第4项可调式多波长雷射阵列的架构,更包含将雷射阵列的增益区与两端光栅区分开制作在不同晶片上的架构,此架构包含不同晶片间的光耦合元件或镜片。11.如申请专利范围第3项或第4项可调式多波长雷射阵列的架构,更包含非以半导体材料制成的雷射阵列架构,以其他晶体作为材料,本发明包含积体化和非积体化组合而成的架构。12.如申请专利范围第3项或第4项可调式多波长雷射阵列的架构,更包含以阵列式的掺铒光纤及阵列式的光纤取样光栅组合而成的多波长光纤雷射阵列架构。图式简单说明:第一图:雷射阵列中每一雷射的纵向结构图,(a)三段式结构, (b)四段式结构。第二图(a)、(b):每一雷射两端镜面之反射率光谱示意图。第三图:雷射阵列中各雷射两端镜面之反射率光谱的关系,镜面1和镜面2的光谱分别以实线和虚线表示,两端镜面反射率光谱的中心位置对齐。第四图:雷射阵列中各雷射两端镜面之反射率光谱的关系,镜面1和镜面2的光谱分别以实线和虚线表示,两端镜面反射率光谱的中心位置相差。第五图:一个取样光栅雷射的纵向结构示意图。第六图:取样光栅雷射阵列的结构图。第七图:取样光栅雷射阵列的输出波长。第八图:一利用两次全像曝光的雷射阵列设计第九图:一改变波导宽度的雷射阵列设计。