【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于半导体激光器阵列芯片技术和波分复用光数据传输，尤其涉及一种大规模单片异质集成的大功率均衡rec多波长精准光源及其制备方法。
技术介绍
1、在当前ai计算需求迅速增加的情况下，算力已成为关键因素。提升算力的硬件架构主要有增强单个芯片的性能和提升芯片之间的数据传输效率两种途径。增强单个芯片的性能与半导体工艺密切相关，需要不断推进先进的制程技术。而芯片间数据传输效率的提升，涉及多个
，拥有更多的发展潜力和机遇。现在一个重要的发展方向是将光传输技术集成到芯片间的数据传输架构中，也就是采用光i/o技术，该技术能够显著提升数据传输容量，同时降低延迟和能耗。
2、以大规模激光器光源为例，在传统技术的制约下，可能会出现波长精度不高的问题，出现光载波数量不足，功率均衡性不够等问题。而且若要实现大规模多通道输出，往往需要设计复杂的结构，增加了生产成本和生产难度，不利于大规模生产和应用。
3、鉴于此，迫切需要一种全新的大规模rec多波长激光器光源。这种新型光源能够有效解决现有技术中存在的问题，满足日益增长的技术需求。
4、相较于rec激光器，传统的ebl激光器由于对激光产生机制的控制不够精细，仅仅只能实现少量的光子载波输出，无法提供足够的带宽和能量支持。同时，其在波长精度和功率均衡性方面也存在不足，进一步限制了其在ai算力相关应用中的适用性。
技术实现思路
1、解决的技术问题：对于大规模的光源，实现光源精准输出且保持较大的光功率非常重要，这将直接影
2、技术方案：
3、第一方面，本专利技术公开了一种大规模单片异质集成的大功率均衡rec多波长精准光源，所述大功率均衡rec多波长精准光源包括rec多波长激光器阵列、呈n×n结构的mmi多模光纤耦合器和n个soa放大器；
4、所述rec多波长激光器阵列的n个输出端与mmi多模光纤耦合器的n个输入端对应连接，mmi多模光纤耦合器的n个输出端与n个soa放大器对应连接；
5、所述rec多波长激光器阵列的每个输出端均输出n个不同波长的激光束组成的复合光，所有复合光同时进入mmi多模光纤耦合器，在mmi多模光纤耦合器中进行光束分离，分离得到的n×n个束光分别进入对应的soa放大器进行放大并输出；
6、所述mmi多模光纤耦合器的推理公式满足以下条件：
7、
8、波导基模与v阶模的传播常数差表示为：
9、
10、基模同一阶模的拍长lπ：
11、
12、在正像和镜像中点位置也有其成像规律，距离输入光场距离l满足：
13、
14、式中，wm是多模波导宽度；芯层和包层折射率分别为nr和nc；m为多模波导工作在波长为λ0时存在的模式数，各个模式的阶数用v表述，v＝0,1,2,…,m-1；沿z轴方向各个模式的纵向传播常数设为βv，wev是在v阶模中对包层渗透能量进行计算后得到的有效宽度，基模的等效宽度为we0，σ为模式的极化因子，lπ表示基模同一阶模的拍长。
15、进一步地，所述激光器阵列、mmi多模光纤耦合器和soa放大器采用光子引线键合进行异质集成，并通过光子引线实现光信号的传输与转换。
16、进一步地，所述激光器阵列的结构参数满足以下条件：
17、
18、
19、其中，p为采样周期，λ0为种子光栅周期，δn(z)为光栅部分的折射率调制，δn0为种子是栅的折射率调制幅度，fm是第m阶子光栅的傅里叶系数，z是沿激光腔的位置，δp是采样周期的变化，λ+1是+1阶子光栅的周期；c.c.表示复共轭。
20、第二方面，本专利技术公开了一种大规模单片异质集成的大功率均衡rec多波长精准光源的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
21、s1，在芯片上制作均匀光栅，利用采样结构将其中的一部分光栅去除掉，制备得到rec多波长激光器阵列；
22、s2，基于给定波长λ0和有效wev，计算得到mmi多模光纤耦合器的仿真长度，采用硅光工艺加工制备出具备自映像效应的mmi多模光纤耦合器；
23、所述mmi多模光纤耦合器的推理公式满足以下条件：
24、
25、波导基模与v阶模的传播常数差表示为：
26、
27、基模同一阶模的拍长lπ：
28、
29、在正像和镜像中点位置也有其成像规律，距离输入光场距离l满足：
30、
31、式中，wm是多模波导宽度；芯层和包层折射率分别为nr和nc；m为多模波导工作在波长为λ0时存在的模式数，各个模式的阶数用v表述，v＝0,1,2,…,m-1；沿z轴方向各个模式的纵向传播常数设为βv，wev是在v阶模中对包层渗透能量进行计算后得到的有效宽度，基模的等效宽度为we0，σ为模式的极化因子，lπ表示基模同一阶模的拍长；
32、s3，设计soa放大器的阵列间距，使其与mmi多模光纤耦合器的输出端口间距相匹配；制备soa放大器；
33、s4，采用光子引线键合将rec激光器阵列、mmi多模干涉耦合器以及soa阵列进行异质集成；其中，所述rec多波长激光器阵列的n个输出端与mmi多模光纤耦合器的n个输入端对应连接，mmi多模光纤耦合器的n个输出端与n个soa放大器对应连接；
34、所述rec多波长激光器阵列的每个输出端均输出n个不同波长的激光束组成的复合光，所有复合光同时进入mmi多模光纤耦合器，在mmi多模光纤耦合器中进行光束分离，分离得到的n×n个束光分别进入对应的soa放大器进行放大并输出。
35、步骤s1进一步包括：
36、采用两阶段mocvd技术在n-inp衬底上依次沉积多层结构实现外延材料生长；
37、通过刻蚀制作光栅，继续生长接触层，再通过湿法刻蚀形成脊波导，通过浅刻蚀沟槽实现电气隔离；进行金属化处理及二次电极工艺获得合适电极垫排列；
38、切割晶圆切割并制作抗反射膜，制备得到rec多波长激光器阵列。
39、进一步地，步骤s1中，采用下述公式计算得到rec多波长激光器阵列的参数：
40、
41、其中，p为采样周期，λ0为种子光栅周期，δn(z)为光栅部分的折射率调制，δn0为种子是栅的折射率调制幅度，fm是第m阶子光栅的傅里叶系数，z是沿激光腔的位置，δp是采样周期的变化，λ+1是+1阶子光栅的周期；c.c.表示复共轭。
42、步骤s2进一步包括：
43、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种大规模单片异质集成的大功率均衡REC多波长精准光源，其特征在于，所述大功率均衡REC多波长精准光源包括REC多波长激光器阵列、呈N×N结构的MMI多模光纤耦合器和N个SOA放大器；
2.根据权利要求1所述的大规模单片异质集成的大功率均衡REC多波长精准光源，其特征在于，所述激光器阵列、MMI多模光纤耦合器和SOA放大器采用光子引线键合进行异质集成，并通过光子引线实现光信号的传输与转换。
3.根据权利要求1所述的大规模单片异质集成的大功率均衡REC多波长精准光源，其特征在于，所述激光器阵列的结构参数满足以下条件：
4.一种大规模单片异质集成的大功率均衡REC多波长精准光源的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
5.根据权利要求5所述的大规模单片异质集成的大功率均衡REC多波长精准光源的制备方法，其特征在于，步骤S1进一步包括：
6.根据权利要求5所述的大规模单片异质集成的大功率均衡REC多波长精准光源的制备方法，其特征在于，步骤S1中，采用下述公式计算得到REC多波长激光器阵列的参数：
7.
8.根据权利要求5所述的大规模单片异质集成的大功率均衡REC多波长精准光源的制备方法，其特征在于，选择与激光器相同的衬底材料，利用金属有机化学气相沉积或分子束外延外延技术，在衬底上依次生长多层半导体结构，制备得到SOA放大器。
9.根据权利要求5所述的大规模单片异质集成的大功率均衡REC多波长精准光源的制备方法，其特征在于，步骤S4进一步包括：
...【技术特征摘要】
1.一种大规模单片异质集成的大功率均衡rec多波长精准光源，其特征在于，所述大功率均衡rec多波长精准光源包括rec多波长激光器阵列、呈n×n结构的mmi多模光纤耦合器和n个soa放大器；
2.根据权利要求1所述的大规模单片异质集成的大功率均衡rec多波长精准光源，其特征在于，所述激光器阵列、mmi多模光纤耦合器和soa放大器采用光子引线键合进行异质集成，并通过光子引线实现光信号的传输与转换。
3.根据权利要求1所述的大规模单片异质集成的大功率均衡rec多波长精准光源，其特征在于，所述激光器阵列的结构参数满足以下条件：
4.一种大规模单片异质集成的大功率均衡rec多波长精准光源的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
5.根据权利要求5所述的大规模单片异质集成的大功率均衡r...
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