用于无源光网络(PON)应用的直接调制激光器制造技术

在一个实施例中，分布布拉格反射器(DBR)激光器包括增益部分和无源部分。增益部分包括有源区、上部分离约束异质结构(SCH)和下部SCH。上部SCH在有源区的上方并且具有至少60纳米(nm)的厚度。下部SCH在有源区的下方并且具有至少60nm的厚度。无源部分与增益部分耦合，该无源部分具有与有源区进行光通信的DBR。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本文讨论的实施例涉及一种包括直接调制激光器(DML)的光发射机。
技术介绍
激光器在许多应用中都是很有用的。例如，激光器可以用在光通信中以便发送数字数据穿过光纤网络。直接调制激光器(DML)可以由诸如电子数字信号这样的调制信号进行调制，从而产生在光纤电缆上传送的光信号。利用诸如光电二极管这样的的光敏装置将该光信号转变成通过光纤网络传送的电子数字信号。这种光纤网络使现代计算装置能够进行高速和远距离通信。在光纤网络中，DML通常以直接调制分布反馈(DFB)激光器来实现。DFB激光器和其他半导体激光器的直接振幅调制(AM)也导致DFB的频率调制(FM)。在高速传输的情况下，例如在超过每秒10吉比特(G)的数据传输速率的情况下，DFB激光器所产生的高速光信号的FM分量在通过色散光纤传输之后眼睛(eye)关闭，从而使10G DFB激光器的可到达距离通常局限于大约5-10千米(km)。本专利技术要求保护的主题并不限于解决任何缺点或仅在如上面所述的那些环境中操作的实施例。相反，提供这样的背景仅仅是说明一项可以实践本文所述的一些实施例的示范

技术实现思路
本文描述的实施例一般涉及一种直接调制分布布拉格反射器(DBR)激光器。在一个示例实施例中，DBR激光器包括增益部分和无源部分。增益部分包括有源区、上部分离约束异质结构(separate confinement heterostructure,SCH)和下部SCH。上部SCH在有源区的上方并且具有至少60纳米(nm)的厚度。下部SCH在有源区的下方并且具有至少60nm的厚度。无源部分与增益部分耦合，该无源部分具有与有源区进行光通信的DBR。在另一个示例实施例中，光发射机包括直接调制源、高通电气滤波器和DBR激光器。高通电气滤波器与直接调制源耦合。高通电气滤波器具有大约1纳秒(ns)量级的时间常数。DBR激光器与高通电气滤波器耦合。DBR激光器包括增益部分和无源部分。增益部分包括有源区、上部SCH和下部SCH。上部SCH在有源区的上方并且具有至少60nm的厚度。下部SCH在有源区的下方并且具有至少60nm的厚度。无源部分与增益部分耦合，该无源部分具有与有源区进行光通信的DBR。在又一个示例实施例中，分布反馈(DFB)激光器包括增益部分。增益部分包括有源区、上部SCH和下部SCH。上部SCH在有源区的上方并且具有至少60nm的厚度。下部SCH在有源区的下方并且具有至少60nm的厚度。以具有至少0.2毫安(mA)每微米(μm)的相对高的偏置电流密度对增益部分偏置。本专利技术额外的特点和优点将在随后的描述中进行阐述，并且从该描述中部分地显而易见，或者可以通过实施本专利技术而获悉。本专利技术的特点和优点可以通过随附的权利要求中特别指出的装置和组合来实现和获得。本专利技术的这些和其他特征从下面的描述和随附的权利要求中完全显而易见，或者可以通过实施如下文阐述的本专利技术来获悉。附图简单说明为了进一步阐明本专利技术的上述和其他优点和特点，将参考在附图中所示的本专利技术的特定实施例来提供对本专利技术的更具体的描述。应理解的是，这些附图仅仅绘出了依照本公开内容的几个实施例，因此不能将附图看作是对本专利技术范围的限制，应当理解为通过利用附图对本公开内容进行专门和详细地描述，在附图中：图1A图示以前部DBR激光器实现的分布布拉格反射器(DBR)激光器的示例实施例；图1B图示以后部DBR激光器实现的DBR激光器的示例实施例；图1C图示以前部/后部DBR激光器实现的DBR激光器的示例实施例；图1D是贯穿示例DBR激光器的增益部分所截取的DBR激光器的横截面；图1E图示直接调制DBR激光器的示例频谱140；图2A图示用于诸如图1A-1D的DBR激光器这样的激光器的速率方程模型；图2B示出研究载流子输运效应的理论模拟的模型；图3A图示与第一示例的直接调制DBR激光器相关联的眼图和FM分布图；图3B图示与第二示例的直接调制DBR激光器相关联的眼图和FM分布图；图3C图示与第三示例的直接调制DBR激光器相关联的眼图和FM分布图；图4A图示图3A的DBR激光器对于10G二进制位序列的模拟AM和FM分布图；图4B图示图3A的DBR激光器的眼图和实测21km AM分布图；图5A图示图3C的DBR激光器对于与图4A相同的10G二进制位序列的模拟AM和FM分布图；图5B图示图3C的DBR激光器的实测背对背(BB)AM分布图、实测21km AM分布图以及眼图；图5C图示图3C的DBR激光器中的示例电气高通滤波器，所述电气高通滤波器可以实施为补偿低频问题或者慢分量；图6A-6G图示带有各种DBR参数的模拟；图7图示直接调制DFB激光器的眼图和直接调制DBR激光器的眼图；图8图示通过为直接调制DBR激光器的固定DC偏置而调整调制振幅所改变的各个消光比(ER)的接收功率；图9图示DFB激光器和DBR激光器的相对阻尼；图10是为DBR激光器的示例实施例绘出的延迟时间、镜面倾斜和失谐加载α的图表，所述延迟时间、镜面倾斜和失谐加载α都作为波长的函数的曲线图；图11是绘出实测FM效率作为DBR激光器的示例实施例的相位条件的函数的曲线图；图12A图示包括DBR激光器和集成光放大器的激光器芯片的示例实施例；图12B图示图12A的激光器芯片中的光放大器包括半导体光放大器(SOA)的该激光器芯片的示例实施例；图12C图示图12A的激光器芯片中的光放大器包括多模干涉(MMI)SOA的该激光器芯片的示例实施例；图12D图示可以在图12C的激光器芯片中实现的第一N个臂MZ调制器的示例实施例；图12E图示可以在图12C的激光器芯片中实现的第二N个臂MZ调制器的示例实施例；图13是包括通过具有高偏置的SOA传送的光信号的AM分布图的图表；图14图示在与参考图13描述的相同条件下由直接调制激光器产生的光信号在通过SOA之后的AM分布图和FM分布图；图15图示DBR激光器和SOA的3种工作情况；以及图16是表明能够用于避免在经过SOA之后ER降低的操作条件的图表。一些示例实施方式的具体描述本文描述的各实施例一般涉及可到达距离为20km或更远和/或可适合于无源光网络(PON)应用的高速直接调制激光器(DML)。各个示例实施例可以包括具有相对厚的SCH以便使激光器的频本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分布布拉格反射器(DBR)激光器，包括：增益部分，包括：有源区；上部分离约束异质结构(SCH)，上部分离约束异质结构(SCH)在所述有源区的上方并且具有至少60纳米(nm)的厚度；以及下部SCH，所述下部SCH在所述有源区的下方并且具有至少60nm的厚度；以及无源部分，所述无源部分与所述增益部分耦合，所述无源部分包括与所述有源区进行光通信的布拉格滤波器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.05.17 US 61/648,4991.一种分布布拉格反射器(DBR)激光器，包括：
增益部分，包括：
有源区；
上部分离约束异质结构(SCH)，上部分离约束异质结构(SCH)在
所述有源区的上方并且具有至少60纳米(nm)的厚度；以及
下部SCH，所述下部SCH在所述有源区的下方并且具有至少60nm的
厚度；以及
无源部分，所述无源部分与所述增益部分耦合，所述无源部分包括与所述
有源区进行光通信的布拉格滤波器。
2.根据权利要求1所述的DBR激光器，进一步包括与所述增益部分耦合
的增益电极，所述增益电极配置为与直接调制源耦合，所述直接调制源提供
具有每秒大约10吉比特或更高数据传输率的调制信号。
3.根据权利要求2所述的DBR激光器，其中响应于将调制信号施加于所
述增益电极，DBR激光器配置为产生具有显示出瞬变啁啾和绝热啁啾两者的
频率调制分布图的光信号，瞬变啁啾与绝热啁啾之比在1:3至1:4的范围内。
4.根据权利要求1所述的DBR激光器，其中施加于所述增益部分的调制
信号具有至少40毫安振荡总振幅(mApp)的调制摆幅。
5.根据权利要求4所述的DBR激光器，其中所述增益部分具有300微米
(μm)或更小的长度。
6.根据权利要求5所述的DBR激光器，其中施加于所述增益部分的调制
信号具有大约60mApp的调制摆幅，并且所述增益部分具有大约200μm的长
度。
7.根据权利要求1所述的DBR激光器，其中所述DBR激光器具有21千
米或更远的可到达距离，并且误码率大约为1×10-3。
8.根据权利要求1所述的DBR激光器，其中上部SCH的厚度小于125nm，
并且所述下部SCH的厚度小于125nm。
9.根据权利要求1所述的DBR激光器，其中将所述DBR激光器朝着与
所述DBR激光器相关联的布拉格峰的长波长侧调谐。
10.根据权利要求1所述的DBR激光器，其中所述DBR激光器包括前部
DBR激光器，在所述前部DBR激光器中，所述无源部分置于所述增益部分和
具有抗反射(AR)涂层的所述前部DBR激光器的前侧之间。
11.根据权利要求1所述的DBR激光器，其中所述DBR激光器包括后部
DBR激光器，在所述后部DBR激光器中，所述增益部分置于所述无源部分和
具有抗反射(AR)涂层的所述后部DBR激光器的前侧之间。
12.根据权利要求1所述的DBR激光器，其中：
所述无源部分包括第一无源部分；
所述布拉格滤波器包括第一布拉格滤波器；
所述DBR激光器进一步包括第二无源部分，所述第二无源部分包括与所
述有源区进行光通信的第二布拉格滤波器；以及
所述增益部分置于所述第一无源部分和所述第二无源部分之间，从而使所
述DBR激光器包括前部/后部DBR激光器。
13.根据权利要求1所述的DBR激光器，其中所述DBR激光器的张驰振
荡频率为至少12千兆赫(GHz)，并且由所述增益部分中的载流子输运效应
引起的阻尼为至少12GHz。
14.根据权利要求13所述的DBR激光器，其中所述DBR激光器的张驰振
荡频率为至少16GHz。
15.根据权利要求1所述的DBR激光器，其中：
所述上部SCH的厚度是大约100纳米(nm)；
所述下部SCH的厚度是大约100nm；以及
DBR激光器的K因子是0.32纳秒(ns)。
16.一种光发射机，包括：
直接调制源；
高通电气滤波器，所述高通电气滤波器与所述直接调制源耦合，所述高通
电气滤波器具有大约1纳秒(ns)量级的时间常数；以及
分布布拉格反射器(DBR)激光器，所述分布布拉格反射器(DBR)激光
器与所述高通电气滤波器耦合，所述DBR激光器包括：
增益部分，包括：
有源区；
上部分离约束异质结构(SCH)，所述上部分离约束异质结构
(SCH)在有源区的上方并且具有至少60纳米(nm)的厚度；以及
下部SCH，所述下部SCH在所述有源区的下方并且具有至少
60nm的厚度；以及
无源部分，所述无源部分与增益部分耦合，所述无源部分包括与所述
有源区进行光通信的布拉格滤波器。
17.根据权利要求16所述的光发射机，其中所述高通电气滤波器包括与第
一电阻器并联耦合的电容器，并联耦合的所述电容器和所述第一电阻器再与
第二电阻器串联耦合。
18.根据权利要求17所述的光发射机，其中所述电容器具有大约50皮法
(pF)的电容，所述第一电阻器具有大约15欧姆(Ω)的电阻，以及所述第
二电阻...

【专利技术属性】
技术研发人员：松井康浩，
申请(专利权)人：菲尼萨公司，
类型：发明
国别省市：美国;US