测量分布反馈激光器纵向光场分布的装置及其测量方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种测量分布反馈激光器纵向光场分布的装置及其测量方法，包括由局部面发射激光器构成的激光器阵列；局部面发射激光器与待测分布反馈激光器相比，除上内包层以外，其余部分均相同；局部面发射激光器中的上内包层内刻写有选模光栅和耦合结构；且耦合结构所在的位置处的顶部不覆盖电极，耦合结构用于实现波导模式到垂直端面出射模式的耦合；各局部面发射激光器的纵向腔体的长度均与待测分布反馈激光器的纵向腔体的长度相同；各局部面发射激光器的耦合结构在其纵向方向上的分布位置不同，所有分布位置处耦合结构的长度之和大于或等于待测分布反馈激光器的纵向腔体的长度；本发明专利技术能够精确测量待测分布反馈激光器腔内的纵向光场分布。器腔内的纵向光场分布。器腔内的纵向光场分布。

【技术实现步骤摘要】
测量分布反馈激光器纵向光场分布的装置及其测量方法


[0001]本专利技术属于半导体激光器领域，更具体地，涉及一种测量分布反馈激光器纵向光场分布的装置及其测量方法。

技术介绍

[0002]分布反馈(DFB，Distributed feedback)激光器的概念在50年前就已经提出，目前已经成为最成熟的单波长激光器。这种激光二极管的关键结构元件就是所谓的DFB光栅，它提供了沿激光腔的有效折射率的周期性变化，从而在每个折射率变化处(包含实部和虚部)处进行部分反射，从而通过相长干涉产生分布的光反馈。该机制具有很强的波长选择性，支持纵向单模操作。
[0003]DFB激光器具有动态单纵模特性好，光谱线宽窄，特征温度高等优势，因此成为高速光纤通信的首选激光器。随着对DFB激光器研究的深入，学者们发现激光器腔体内的纵向光场分布是影响激光器性能的一个重要因素。一方面，输出端面的光场强度与激光器的输出光功率直接相关；同时，针对于能产生单纵模输出的相移光栅DFB激光器，相移区过强的光场会产生纵向空间烧孔效应，抑制激光器的调制特性。因此，测量DFB激光器腔内纵向光场分布具有重要的现实意义。
[0004]测量分布反馈激光器纵向光场分布需要测量分布反馈激光器纵向腔内位置处光场强度；现有可以用来测量分布反馈激光器纵向腔内位置处光场强度的方法有两种，以脊波导分布反馈激光器为例，一种是在脊上面深刻蚀横向贯通的布拉格光栅至上内包层；另一种是直接在脊条表面形成布拉格光栅，两端刻蚀一阶光栅，需要表面耦合出射的位置刻蚀二阶或者高阶光栅。这两种方法对原有脊波导结构进行了破坏，削弱了脊波导对腔内光场的约束能力，从而影响激光器腔内纵向光场分布，不利于实现对分布反馈激光器腔内纵向光场分布的精确测量。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种测量分布反馈激光器纵向光场分布的装置及方法，其目的在于解决现有技术无法精确测量分布反馈激光器腔内纵向光场分布的技术问题。
[0006]为实现上述目的，第一方面，本专利技术提供了一种测量分布反馈激光器纵向光场分布的装置，包括：由局部面发射激光器构成的激光器阵列；
[0007]局部面发射激光器与待测分布反馈激光器相比，除上内包层以外，其余部分均相同；局部面发射激光器中的上内包层内刻写有选模光栅和耦合结构；且耦合结构所在的位置处的顶部不覆盖电极，以提供充分的出光口；
[0008]选模光栅具有周期性变化的折射率，用于实现模式选择；
[0009]耦合结构用于实现波导模式到垂直端面出射模式的耦合；
[0010]各局部面发射激光器的纵向腔体的长度均与待测分布反馈激光器的纵向腔体的
长度相同；各局部面发射激光器的耦合结构在其纵向方向上的分布位置不同，所有分布位置处耦合结构的长度之和大于或等于待测分布反馈激光器的纵向腔体的长度。
[0011]进一步优选地，上述局部面发射激光器包括：从下至上依次分布的N型电极层、N型衬底、下包层、有源层、上内包层、上包层、欧姆接触层和P型电极层；
[0012]有源层用于为激光器提供增益；在局部面发射激光器的注入电流作用下，有源层内的电子、空穴复合，辐射出光子，形成光场；
[0013]上包层用于限制上述局部面发射激光器横模的模场并限制载流子的注入区域，其厚度大于其余各层的厚度。
[0014]进一步优选地，上述耦合结构为二阶光栅结构、高阶光栅结构、规则图形阵列结构或不规则图形阵列结构，且上述耦合结构与选模光栅保持相同的选模特性。
[0015]进一步优选地，上述激光器阵列中的各局部面发射激光器中的耦合结构均相同。
[0016]进一步优选地，上述耦合结构的纵向尺寸为5
‑
20μm，激光器阵列中的局部面发射激光器的数量为10
‑
50个。
[0017]进一步优选地，通过测量激光器阵列中各局部面发射激光器耦合结构出射的光功率，得到待测分布反馈激光器腔内的纵向光场分布。
[0018]进一步优选地，上述激光器阵列中的各局部面发射激光器均与待测分布反馈激光器的工作环境及工作状态相同。
[0019]进一步优选地，待测分布反馈激光器具有任意的横向结构。
[0020]第二方面，本专利技术提供了上述测量分布反馈激光器纵向光场分布的装置的测量方法，包括：
[0021]测量激光器阵列中各局部面发射激光器中耦合结构出射的光功率，将所得光功率等效为待测分布反馈激光器对应纵向区域中心点处的光场强度；对所得待测分布反馈激光器各纵向区域中心点处的光场强度与中心点所在的纵向位置的对应关系进行曲线拟合，即可得到待测分布反馈激光器的纵向光场分布；
[0022]其中，局部面发射激光器中耦合结构所在的纵向区域对应于待测分布反馈激光器中的某一纵向区域。
[0023]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
[0024]1、本专利技术提出了一种测量分布反馈激光器纵向光场分布的装置，通过将待测分布反馈激光器特定位置的选模光栅替换成耦合结构，按耦合结构的位置不同拓展成激光器阵列，通过测量激光器阵列中各局部面发射激光器耦合结构出射的光功率，得到待测分布反馈激光器腔内的纵向光场分布，能够在基本不影响待测分布反馈激光器腔内光场的基础上测量特定位置处的光场强度，从而能够较为准确的测量实际分布反馈激光器器件腔内的纵向光场分布。
[0025]2、本专利技术所提供的测量分布反馈激光器纵向光场分布的装置，可以精确测量待测分布反馈激光器腔内纵向光场的分布，且通过优化耦合结构的纵向尺寸、分布位置和阵列中的激光器个数可以实现更加精确的测量；具体的，耦合结构的纵向尺寸越小，需要的局部面发射激光器的个数就越多，在没有误差的情况下测量应该是更加精确的；但是考虑到误差，如果耦合结构的尺寸过小，由于出射光功率的减小导致误差对测量的影响明显，此时会
影响测量的精确性，所以对于尺寸和激光器个数的选择可以根据实际测量需求进行优化。同时，分布位置的选择也需要结合实际测量需求，可以在重要的地方多设置几个耦合结构，以便于更加精确的分析该处的光场分布情况。
[0026]3、本专利技术所提供的测量分布反馈激光器纵向光场分布的装置，相较于原有的测量结构，阵列中的局部面发射激光器保留了完整的脊波导结构，与待测分布反馈激光器的相似性大大提高，能够在基本不改变待测分布反馈激光器腔内光场的基础上实现对光场分布的精确测量。
[0027]4、本专利技术所提供的测量分布反馈激光器纵向光场分布的装置，其局部面发射激光器的耦合结构与原有选模光栅在同一层，在保持相同的选模特性同时也能简化耦合结构的制作工艺。
附图说明
[0028]图1是本专利技术实施例1提供的待测脊波导分布反馈激光器三维结构示意图；
[0029]图2是本专利技术实施例1提供的对应图1待测脊波导分布反馈激光器所构造的分布反馈激光器阵列三维结构示意图；
[0030]图3是本专利技术实施例1提供本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种测量分布反馈激光器纵向光场分布的装置，其特征在于，包括：由局部面发射激光器构成的激光器阵列；所述局部面发射激光器与待测分布反馈激光器相比，除上内包层以外，其余部分均相同；所述局部面发射激光器中的上内包层内刻写有选模光栅和耦合结构；且所述耦合结构所在的位置处的顶部不覆盖电极，以提供充分的出光口；所述选模光栅具有周期性变化的折射率，用于实现模式选择；所述耦合结构用于实现波导模式到垂直端面出射模式的耦合；各所述局部面发射激光器的纵向腔体的长度均与所述待测分布反馈激光器的纵向腔体的长度相同；各所述局部面发射激光器的耦合结构在其纵向方向上的分布位置不同，所有分布位置处的耦合结构的长度之和大于或等于所述待测分布反馈激光器的纵向腔体的长度。2.根据权利要求1所述的测量分布反馈激光器纵向光场分布的装置，其特征在于，所述局部面发射激光器包括：从下至上依次分布的N型电极层、N型衬底、下包层、有源层、上内包层、上包层、欧姆接触层和P型电极层；所述有源层用于为激光器提供增益；在局部面发射激光器的注入电流作用下，有源层内的电子、空穴复合，辐射出光子，形成光场；所述上包层用于限制上述局部面发射激光器横模的模场并限制载流子的注入区域，其厚度大于其余各层的厚度。3.根据权利要求1所述的测量分布反馈激光器纵向光场分布的装置，其特征在于，所述耦合结构为二阶光栅结构、高阶光栅结构、规则图形阵列结构或不规则图形阵列结构，且所述耦合结构与所述选模光栅保持相同的选模特性。4.根据权利要求1所述的测量分布反馈激光器纵向光场分布的装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：张敏明，张瑞罡，刘德明，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：