專利名稱：一種半導(dǎo)體全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體光電器件，具體涉及一種半導(dǎo)體波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器，具有自探測(cè)和濾波功能。
背景技術(shù)：
全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器是光纖通信系統(tǒng)和全光網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵部件。半導(dǎo)體全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器利用半導(dǎo)體材料的交叉增益調(diào)制、交叉相位調(diào)制以及四波混頻等非線性效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)變化的功能，可以有效地解決波長(zhǎng)阻塞等問題。目前半導(dǎo)體全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器所使用的分離元器件較多，如中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?3128385中的半導(dǎo)體全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器就使用了波分復(fù)用器、環(huán)形器和可調(diào)諧濾波器等多個(gè)輔助元器件來實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能，在應(yīng)用中還需要加入探測(cè)激光器和濾波器，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，導(dǎo)致應(yīng)用和維護(hù)成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種半導(dǎo)體全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器，針對(duì)現(xiàn)有半導(dǎo)體全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、應(yīng)用成本較高的現(xiàn)狀，有效簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，降低應(yīng)用成本。
本發(fā)明的一種半導(dǎo)體全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器，包括由襯底、緩沖層、上包層、有源區(qū)、下包層、歐姆接觸層依次構(gòu)成的半導(dǎo)體光放大器芯片，芯片的頂層和底層分別為上、下金屬電極層，并分別具有上、下電極；其特征在于(1)波長(zhǎng)為W1的待轉(zhuǎn)換調(diào)制光信號(hào)由三端口濾波器的輸入端口入射，經(jīng)由三端口濾波器的反射端口、反射濾波器進(jìn)入半導(dǎo)體光放大器芯片并調(diào)制直流探測(cè)光，形成波長(zhǎng)為W2的轉(zhuǎn)換光信號(hào)，該轉(zhuǎn)換光信號(hào)再經(jīng)由反射濾波器和三端口濾波器的反射端口進(jìn)入三端口濾波器，由三端口濾波器的透射端口輸出波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的調(diào)制光信號(hào)；(2)所述三端口濾波器和反射濾波器中心波長(zhǎng)為W2、所述半導(dǎo)體光放大器芯片前后端面分別鍍制有增透膜和增反膜；增透膜具有近似等于1的透射率，增反膜具有大于32％的適當(dāng)反射率，且增益譜波長(zhǎng)范圍包含W1和W2，增益譜的中心波長(zhǎng)位于光纖通信850nm，1310nm，1550nm三個(gè)窗口中的任意一個(gè)內(nèi)；(3)所述增反膜、半導(dǎo)體光放大器芯片和反射濾波器構(gòu)成有源諧振腔，形成波長(zhǎng)為W2直流探測(cè)光；W1為待轉(zhuǎn)換調(diào)制光信號(hào)波長(zhǎng)，W2為直流探測(cè)光波長(zhǎng)，它們的取值范圍同在常見的三個(gè)光纖通信窗口850nm，1310nm，1550nm中的任意一個(gè)內(nèi)，W1不等于W2。
所述的半導(dǎo)體全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述的三端口濾波器是中心波長(zhǎng)為W2的窄帶帶通光濾波器，對(duì)于由輸入端口輸入的光波，波長(zhǎng)為W1的光將被反射，由反射端口輸出；對(duì)于由反射端口輸入的光波，波長(zhǎng)為W2的光將被透射，由透射端口輸出；所述的反射濾波器在波長(zhǎng)W1處具有近似等于1的透射率；在波長(zhǎng)W2處具有不等于1的適當(dāng)反射率。
所述的半導(dǎo)體全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器，所述的三端口濾波器可以由干涉濾光片為核心構(gòu)成，所述的反射濾波器，可以由光纖光柵所構(gòu)成。
本發(fā)明采用單端耦合輸入輸出的半導(dǎo)體光放大器和三端口濾波單元相結(jié)合的結(jié)構(gòu)，具有以下優(yōu)點(diǎn)1、器件自身產(chǎn)生直流探測(cè)光，不需要另加探測(cè)激光器。2、三端口濾波器兼具輸入輸出耦合和有效濾除放大的自發(fā)輻射光功能，不需要另加光環(huán)行器和濾波器。3、集探測(cè)光產(chǎn)生、光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換和濾波于一體，工藝環(huán)節(jié)減少，體積減小、生產(chǎn)成本可以大大降低，可以構(gòu)成一種結(jié)構(gòu)緊湊、轉(zhuǎn)換效率高、固定輸出波長(zhǎng)的全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的一個(gè)應(yīng)用示例圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明詳細(xì)說明。
圖1是本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)示意圖。它由中心波長(zhǎng)為W2的三端口濾波器2、中心波長(zhǎng)為W2的反射濾波器4、半導(dǎo)體光放大器芯片6以及鍍制在半導(dǎo)體光放大器芯片6前端面的增透膜5和后端面的增反膜7構(gòu)成。三端口濾波器2是一個(gè)中心波長(zhǎng)為W2窄帶帶通光濾波器，對(duì)于由輸入端口1輸入的光波，波長(zhǎng)為W1的光將被反射，由反射端口3輸出；對(duì)于由反射端口3輸入的光波，波長(zhǎng)為W2的光將被透射，由透射端口8輸出。反射濾波器4在波長(zhǎng)W1處，具有近似等于1的透射率；在波長(zhǎng)W2處具有不等于1的適當(dāng)反射率。半導(dǎo)體光放大器芯片2增益譜波長(zhǎng)范圍包含W1和W2。
在具體應(yīng)用中，待轉(zhuǎn)換光信號(hào)波長(zhǎng)W1應(yīng)不等于由增反膜7、半導(dǎo)體光放大器芯片6和反射濾波器4構(gòu)成有源諧振腔所產(chǎn)生的直流探測(cè)光的波長(zhǎng)W2。由三端口濾波器2的輸入端口1入射的波長(zhǎng)為W1的待轉(zhuǎn)換調(diào)制光信號(hào)經(jīng)由三端口濾波器2的反射端口3和反射濾波器4進(jìn)入半導(dǎo)體光放大器芯片5并調(diào)制直流探測(cè)光，形成波長(zhǎng)為W2的轉(zhuǎn)換光信號(hào)，然后該轉(zhuǎn)換光信號(hào)再經(jīng)由反射濾波器4和反射端口3進(jìn)入三端口濾波器2，由透射端口8輸出波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的調(diào)制光信號(hào)。三端口濾波器2對(duì)于由透射端口8輸出的放大的自發(fā)輻射光則可以有效濾除。
圖2是本發(fā)明的一個(gè)應(yīng)用示例圖。它是由本發(fā)明半導(dǎo)體全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器WC和輸入光隔離器9、輸出光隔離器10、電流驅(qū)動(dòng)電路11以及溫度控制電路12等組成的全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換模塊。其中，輸入光隔離器9用于隔離半導(dǎo)體全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器WC產(chǎn)生的直流探測(cè)光和放大的自發(fā)輻射光，使之不會(huì)對(duì)于前端的光發(fā)送機(jī)產(chǎn)生不利的干擾；輸出光隔離器10用于隔離后端反饋光對(duì)于半導(dǎo)體全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器WC的干擾；電流驅(qū)動(dòng)電路11為半導(dǎo)體全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器WC提供穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)電流；溫度控制電路12為半導(dǎo)體全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器WC提供穩(wěn)定的工作溫度。
圖1、圖2對(duì)本發(fā)明所作的說明是描述性的而不是限定性的，比如圖1中反射濾波器可利用光纖光柵實(shí)現(xiàn)；又如圖2中可根據(jù)需要采用一個(gè)或者兩個(gè)光隔離器。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器，包括由襯底、緩沖層、上包層、有源區(qū)、下包層、歐姆接觸層依次構(gòu)成的半導(dǎo)體光放大器芯片，芯片的頂層和底層分別為上、下金屬電極層，并分別具有上、下電極；其特征在于(1)波長(zhǎng)為W1的待轉(zhuǎn)換調(diào)制光信號(hào)由三端口濾波器的輸入端口入射，經(jīng)由三端口濾波器的反射端口、反射濾波器進(jìn)入半導(dǎo)體光放大器芯片并調(diào)制直流探測(cè)光，形成波長(zhǎng)為W2的轉(zhuǎn)換光信號(hào)，該轉(zhuǎn)換光信號(hào)再經(jīng)由反射濾波器和三端口濾波器的反射端口進(jìn)入三端口濾波器，由三端口濾波器的透射端口輸出波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的調(diào)制光信號(hào)；(2)所述三端口濾波器和反射濾波器中心波長(zhǎng)為W2、所述半導(dǎo)體光放大器芯片前后端面分別鍍制有增透膜和增反膜；增透膜具有近似等于1的透射率，增反膜具有大于32％的適當(dāng)反射率，且增益譜波長(zhǎng)范圍包含W1和W2，增益譜的中心波長(zhǎng)位于光纖通信850nm，1310nm，1550nm三個(gè)窗口中的任意一個(gè)內(nèi)；(3)所述增反膜、半導(dǎo)體光放大器芯片和反射濾波器構(gòu)成有源諧振腔，形成波長(zhǎng)為W2直流探測(cè)光；W1為待轉(zhuǎn)換調(diào)制光信號(hào)波長(zhǎng)，W2為直流探測(cè)光波長(zhǎng)，它們的取值范圍同在常見的三個(gè)光纖通信窗口850nm，1310nm，1550nm中的任意一個(gè)內(nèi)，W1不等于W2。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述的三端口濾波器是中心波長(zhǎng)為W2的窄帶帶通光濾波器，對(duì)于由輸入端口輸入的光波，波長(zhǎng)為W1的光將被反射，由反射端口輸出；對(duì)于由反射端口輸入的光波，波長(zhǎng)為W2的光將被透射，由透射端口輸出；所述的反射濾波器在波長(zhǎng)W1處具有近似等于1的透射率；在波長(zhǎng)W2處具有不等于1的適當(dāng)反射率。
3.如權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述的三端口濾波器由干涉濾光片為核心構(gòu)成，所述的反射濾波器由光纖光柵所構(gòu)成。
全文摘要
一種半導(dǎo)體全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器，屬于半導(dǎo)體光電器件，針對(duì)現(xiàn)有半導(dǎo)體全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本較高的現(xiàn)狀，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，降低成本。本發(fā)明波長(zhǎng)為W1的光信號(hào)由三端口濾波器輸入端口入射，經(jīng)由其反射端口、反射濾波器進(jìn)入半導(dǎo)體光放大器芯片并調(diào)制直流探測(cè)光，形成波長(zhǎng)為W2的轉(zhuǎn)換光信號(hào)，該轉(zhuǎn)換光信號(hào)再經(jīng)由反射濾波器和三端口濾波器反射端口進(jìn)入三端口濾波器，由其透射端口輸出波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的調(diào)制光信號(hào)。本發(fā)明器件自身產(chǎn)生直流探測(cè)光，不需要另加探測(cè)激光器；三端口濾波器兼具輸入輸出耦合和有效濾除放大的自發(fā)輻射光功能，不需要另加光環(huán)行器和濾波器；集探測(cè)光產(chǎn)生、光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換和濾波于一體，工藝環(huán)節(jié)減少，體積減小、生產(chǎn)成本可以大大降低。
文檔編號(hào)G02F2/00GK1737677SQ200510019270
公開日2006年2月22日 申請(qǐng)日期2005年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月10日
發(fā)明者劉德明, 柯昌劍, 程乘 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)