用于無源光網(wǎng)絡(luò)(pon)應(yīng)用的直接調(diào)制激光器的制造方法
【專利摘要】在一個實施例中，分布布拉格反射器(DBR)激光器包括增益部分和無源部分。增益部分包括有源區(qū)、上部分離約束異質(zhì)結(jié)構(gòu)(SCH)和下部SCH。上部SCH在有源區(qū)的上方并且具有至少60納米(nm)的厚度。下部SCH在有源區(qū)的下方并且具有至少60nm的厚度。無源部分與增益部分耦合，該無源部分具有與有源區(qū)進行光通信的DBR。
【專利說明】用于無源光網(wǎng)絡(luò)（PON)應(yīng)用的直接調(diào)制激光器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本文討論的實施例涉及一種包括直接調(diào)制激光器（DML)的光發(fā)射機。

【背景技術(shù)】
[0002] 激光器在許多應(yīng)用中都是很有用的。例如，激光器可以用在光通信中以便發(fā)送數(shù) 字數(shù)據(jù)穿過光纖網(wǎng)絡(luò)。直接調(diào)制激光器（DML)可以由諸如電子數(shù)字信號這樣的調(diào)制信號進 行調(diào)制，從而產(chǎn)生在光纖電纜上傳送的光信號。利用諸如光電二極管這樣的的光敏裝置將 該光信號轉(zhuǎn)變成通過光纖網(wǎng)絡(luò)傳送的電子數(shù)字信號。這種光纖網(wǎng)絡(luò)使現(xiàn)代計算裝置能夠進 行高速和遠距離通信。
[0003] 在光纖網(wǎng)絡(luò)中，DML通常以直接調(diào)制分布反饋（DFB)激光器來實現(xiàn)。DFB激光器和 其他半導(dǎo)體激光器的直接振幅調(diào)制（AM)也導(dǎo)致DFB的頻率調(diào)制（FM)。在高速傳輸?shù)那闆r 下，例如在超過每秒10吉比特（G)的數(shù)據(jù)傳輸速率的情況下，DFB激光器所產(chǎn)生的高速光 信號的FM分量在通過色散光纖傳輸之后眼睛（eye)關(guān)閉，從而使10G DFB激光器的可到達 距離通常局限于大約5-10千米（km)。
[0004] 本發(fā)明要求保護的主題并不限于解決任何缺點或僅在如上面所述的那些環(huán)境中 操作的實施例。相反，提供這樣的背景僅僅是說明一項可以實踐本文所述的一些實施例的 示范【技術(shù)領(lǐng)域】。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本文描述的實施例一般涉及一種直接調(diào)制分布布拉格反射器（DBR)激光器。
[0006] 在一個示例實施例中，DBR激光器包括增益部分和無源部分。增益部分包括有源 區(qū)、上部分離約束異質(zhì)結(jié)構(gòu)（separate confinement heterostructure，SCH)和下部SCH。上 部SCH在有源區(qū)的上方并且具有至少60納米（nm)的厚度。下部SCH在有源區(qū)的下方并且 具有至少60nm的厚度。無源部分與增益部分耦合，該無源部分具有與有源區(qū)進行光通信的 DBR。
[0007] 在另一個示例實施例中，光發(fā)射機包括直接調(diào)制源、高通電氣濾波器和DBR激光 器。高通電氣濾波器與直接調(diào)制源耦合。高通電氣濾波器具有大約1納秒（ns)量級的時 間常數(shù)。DBR激光器與高通電氣濾波器耦合。DBR激光器包括增益部分和無源部分。增益 部分包括有源區(qū)、上部SCH和下部SCH。上部SCH在有源區(qū)的上方并且具有至少60nm的厚 度。下部SCH在有源區(qū)的下方并且具有至少60nm的厚度。無源部分與增益部分耦合，該無 源部分具有與有源區(qū)進行光通信的DBR。
[0008] 在又一個示例實施例中，分布反饋（DFB)激光器包括增益部分。增益部分包括有 源區(qū)、上部SCH和下部SCH。上部SCH在有源區(qū)的上方并且具有至少60nm的厚度。下部SCH 在有源區(qū)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（ym)的相 對高的偏置電流密度對增益部分偏置。
[0009] 本發(fā)明額外的特點和優(yōu)點將在隨后的描述中進行闡述，并且從該描述中部分地顯 而易見，或者可以通過實施本發(fā)明而獲悉。本發(fā)明的特點和優(yōu)點可以通過隨附的權(quán)利要求 中特別指出的裝置和組合來實現(xiàn)和獲得。本發(fā)明的這些和其他特征從下面的描述和隨附的 權(quán)利要求中完全顯而易見，或者可以通過實施如下文闡述的本發(fā)明來獲悉。
[0010] 附圖簡單說明
[0011] 為了進一步闡明本發(fā)明的上述和其他優(yōu)點和特點，將參考在附圖中所示的本發(fā)明 的特定實施例來提供對本發(fā)明的更具體的描述。應(yīng)理解的是，這些附圖僅僅繪出了依照本 公開內(nèi)容的幾個實施例，因此不能將附圖看作是對本發(fā)明范圍的限制，應(yīng)當(dāng)理解為通過利 用附圖對本公開內(nèi)容進行專門和詳細地描述，在附圖中：
[0012] 圖1A圖示以前部DBR激光器實現(xiàn)的分布布拉格反射器（DBR)激光器的示例實施 例；
[0013] 圖1B圖示以后部DBR激光器實現(xiàn)的DBR激光器的示例實施例；
[0014] 圖1C圖示以前部/后部DBR激光器實現(xiàn)的DBR激光器的示例實施例；
[0015] 圖1D是貫穿示例DBR激光器的增益部分所截取的DBR激光器的橫截面；
[0016] 圖1E圖示直接調(diào)制DBR激光器的示例頻譜140 ;
[0017] 圖2A圖示用于諸如圖1A-1D的DBR激光器這樣的激光器的速率方程模型；
[0018] 圖2B示出研究載流子輸運效應(yīng)的理論模擬的模型；
[0019] 圖3A圖示與第一示例的直接調(diào)制DBR激光器相關(guān)聯(lián)的眼圖和FM分布圖；
[0020] 圖3B圖示與第二示例的直接調(diào)制DBR激光器相關(guān)聯(lián)的眼圖和FM分布圖；
[0021] 圖3C圖示與第三示例的直接調(diào)制DBR激光器相關(guān)聯(lián)的眼圖和FM分布圖；
[0022] 圖4A圖示圖3A的DBR激光器對于10G二進制位序列的模擬AM和FM分布圖；
[0023] 圖4B圖示圖3A的DBR激光器的眼圖和實測21km AM分布圖；
[0024] 圖5A圖示圖3C的DBR激光器對于與圖4A相同的10G二進制位序列的模擬AM和 FM分布圖；
[0025] 圖5B圖示圖3C的DBR激光器的實測背對背（BB) AM分布圖、實測21km AM分布圖 以及眼圖；
[0026] 圖5C圖示圖3C的DBR激光器中的示例電氣高通濾波器，所述電氣高通濾波器可 以實施為補償?shù)皖l問題或者慢分量；
[0027] 圖6A-6G圖示帶有各種DBR參數(shù)的模擬；
[0028] 圖7圖示直接調(diào)制DFB激光器的眼圖和直接調(diào)制DBR激光器的眼圖；
[0029] 圖8圖示通過為直接調(diào)制DBR激光器的固定DC偏置而調(diào)整調(diào)制振幅所改變的各 個消光比（ER)的接收功率；
[0030] 圖9圖示DFB激光器和DBR激光器的相對阻尼；
[0031] 圖10是為DBR激光器的示例實施例繪出的延遲時間、鏡面傾斜和失諧加載a的 圖表，所述延遲時間、鏡面傾斜和失諧加載a都作為波長的函數(shù)的曲線圖；
[0032] 圖11是繪出實測FM效率作為DBR激光器的示例實施例的相位條件的函數(shù)的曲線 圖；
[0033] 圖12A圖不包括DBR激光器和集成光放大器的激光器芯片的不例實施例；
[0034] 圖12B圖示圖12A的激光器芯片中的光放大器包括半導(dǎo)體光放大器（S0A)的該激 光器芯片的不例實施例；
[0035] 圖12C圖示圖12A的激光器芯片中的光放大器包括多模干涉（MMI)SOA的該激光 器芯片的示例實施例；
[0036] 圖12D圖示可以在圖12C的激光器芯片中實現(xiàn)的第一 N個臂MZ調(diào)制器的示例實 施例；
[0037] 圖12E圖示可以在圖12C的激光器芯片中實現(xiàn)的第二N個臂MZ調(diào)制器的示例實 施例；
[0038] 圖13是包括通過具有高偏置的S0A傳送的光信號的AM分布圖的圖表；
[0039] 圖14圖示在與參考圖13描述的相同條件下由直接調(diào)制激光器產(chǎn)生的光信號在通 過S0A之后的AM分布圖和FM分布圖；
[0040] 圖15圖示DBR激光器和S0A的3種工作情況；以及
[0041] 圖16是表明能夠用于避免在經(jīng)過S0A之后ER降低的操作條件的圖表。
[0042] 一些示例實施方式的具體描述
[0043] 本文描述的各實施例一般涉及可到達距離為20km或更遠和/或可適合于無源光 網(wǎng)絡(luò)（P0N)應(yīng)用的高速直接調(diào)制激光器（DML)。各個示例實施例可以包括具有相對厚的SCH 以便使激光器的頻率響應(yīng)中的振鈴（ringing)衰減的分布反饋（DFB)激光器和/或分布布 拉格反射器OBR)激光器?？蛇x擇地或者另外，各個示例實施例可以包括激光器芯片，所述 激光器芯片包括用同一個調(diào)制信號共同調(diào)制的激光器和集成光放大器。
[0044] 現(xiàn)在參考附圖來描述本發(fā)明各示例實施例的各個方面。應(yīng)當(dāng)理解，附圖是對這些 示例實施例的圖解和示意性表示，不是對本發(fā)明的限制，也沒有必要按比例繪制。
[0045] 圖1A圖示依照本文描述的至少一些實施例而布置的DBR激光器100的示例實施 例。一般而言，DBR激光器100包括增益部分101和無源部分102。增益部分101包括諸如 多級量子阱（MQW)區(qū)的有源區(qū)103。無源部分102與增益部分101耦合，并且可以包括與 有源區(qū)103進行光通信的DBR104。DBR激光器100還包括與增益部分101耦合的增益電極 105。
[0046] DBR激光器100還可以包括涂敷到DBR激光器100的后部的高反射率（HR)涂層 106和/或涂敷到DBR激光器100的前部的抗反射（AR)涂層107。
[0047] 如一般在108所示的，可以將DBR激光器100調(diào)諧到與透射方式工作的DBR104相 關(guān)聯(lián)的布拉格峰的長波長側(cè)。DBR激光器100的直接調(diào)制可以產(chǎn)生具有頻率調(diào)制（FM)和振 幅調(diào)制（AM)兩者的光信號。因此，將DBR激光器100調(diào)諧到布拉格峰的長波長側(cè)可以使較 長波長的0比特比較短波長的1比特衰減得少，由此與增益部分101發(fā)出并進入無源部分 102的光信號相比，從DBR激光器100的前部發(fā)出的光信號的消光比（ER)減小。
[0048] 圖1A中所示的DBR激光器100是前部DBR激光器的示例，前部DBR激光器例如是 將包括DBR濾波器104的無源部分102置于增益部分101與DBR激光器100的前部之間的 DBR激光器。本文描述的各個實施例還可以包括如圖1B-1C所示的后部DBR激光器和/或 前部/后部DBR激光器。
[0049] 圖1B圖示依照本文描述的至少一些實施例而布置的以后部DBR激光器實現(xiàn)的DBR 激光器110的示例實施例。DBR激光器110包括許多與圖1A的DBR激光器100的對應(yīng)部件 和/或結(jié)構(gòu)相類似的部件和/或結(jié)構(gòu)。簡言之，例如，DBR激光器110包括增益部分111和 無源部分112。增益部分111包括諸如MQW區(qū)這樣的有源區(qū)113。無源部分112與增益部 分111耦合，并且可以包括與有源區(qū)113進行光通信的DBR114。
[0050] DBR激光器110還包括與增益部分111耦合的增益電極115、涂敷到DBR激光器 110的后部的HR涂層116和涂敷到DBR激光器110的前部的AR涂層117。由于DBR激光 器110是后部DBR激光器，因此將包括DBR114的無源部分112置于DBR激光器110的后部， 同時將增益部分111置于無源部分112與DBR激光器110的前部之間。
[0051] 如一般在118所繪制的，可以將DBR激光器110調(diào)諧到與反射方式工作的DBR114 相關(guān)聯(lián)的布拉格峰的長波長側(cè)。在該示例中，將DBR激光器110調(diào)諧到朝著布拉格峰的長 波長側(cè)可以使較長波長的〇比特比較短波長的1比特衰減得多，由此與增益部分111發(fā)出 并進入無源部分112的光信號相比，從DBR激光器110的前部發(fā)出的光信號的消光比（ER) 增大。
[0052] 在前部DBR激光器和后部DBR激光器兩者中，都存在由于交叉增益壓縮（例如增 益材料非線性效應(yīng)）所引起的在相關(guān)布拉格峰的長波長側(cè)產(chǎn)生激光的自然趨勢。另外，也 能夠采用（implement)迫使在布拉格峰的短波長側(cè)產(chǎn)生激光的短腔（SC)前部或后部DBR 激光器。然而，在前部和后部DBR激光器兩者中，激光器在布拉格峰的長波長側(cè)更快速。如 下面將要更詳細地說明的，相對于布拉格峰的DBR的發(fā)出激光位置或者對DBR激光器的調(diào) 諧也被稱作失諧（detune)加載效應(yīng)，能夠?qū)κеC加載效應(yīng)進行調(diào)節(jié)（leverage)從而提高 DBR激光器的性能。
[0053] 圖1C圖示依照本文描述的至少一些實施例布置的以前部/后部DBR激光器實現(xiàn) 的DBR激光器120的示例實施例。DBR激光器120包括許多與圖1A和1B的DBR激光器 100、110的對應(yīng)部件和/或結(jié)構(gòu)相類似的部件和/或結(jié)構(gòu)。簡言之，例如，DBR激光器120 包括增益部分121、前部無源部分122A和后部無源部分122B。增益部分121包括諸如MQW 區(qū)的有源區(qū)123。前部無源部分122A與增益部分121耦合，并且可以包括與有源區(qū)123進 行光通信的前部DBR124A。類似地，后部無源部分122B與增益部分121耦合，并且可以包 括與有源區(qū)123進行光通信的后部DBR124B。由于DBR激光器120是前部/后部DBR激光 器，因此可以將增益部分121置于包括DBR124A的前部無源部分122A與包括DBR124B的后 部無源部分122B之間。
[0054] DBR激光器120還包括與增益部分121耦合的增益電極125、涂敷到DBR激光器 120的后部的HR涂層126和涂敷到DBR激光器120的前部的AR涂層127。如一般在128A 所示的，可以將DBR激光器120調(diào)諧到與前部DBR124A相關(guān)聯(lián)的布拉格峰的短波長側(cè)。如 一般在128B所示的，可以將DBR激光器120調(diào)諧到與后部DBR124B相關(guān)聯(lián)的布拉格峰的長 波長側(cè)。
[0055] 在一些實施例中，后部DBR濾波器124B可以具有90 %或更高的相對較高的反射 率，而前部DBR濾波器124A可以具有5%到30%范圍內(nèi)的相對較低的反射率。通過調(diào)整前 部DBR濾波器124A和后部DBR濾波器124B的相對相位可以控制DBR激光器120產(chǎn)生激光 的模式。隨著適當(dāng)?shù)南鄬ο嘁?，單模激光產(chǎn)生量可以增加到幾乎100%。在這些和其他實施 例中，側(cè)模抑制比（side-mode suppression ratio) (SMSR)可以主要由具有較高反射率的 后部DBR濾波器124B來確定，這因此向主要模式和第二側(cè)模式提供較大的閾值增益差。如 上所述，可以將前部DBR濾波器124A的布拉格峰移動到較短波長側(cè)，從而在穿過前部DBR 濾波器124A之后的EA增大，同時由于SMSR主要由后部DBR濾波器124B來確定，因此不會 使SMSR減小?？扇芜x的是，有源區(qū)123可以包括位于中心的光柵以便提高SMSR和單模產(chǎn) 量，在這種情況下，DBR激光器120可以用分布布拉格（DR)激光器來代替實現(xiàn)。由于有源 區(qū)123中存在光柵而減小了閾值增益的動態(tài)變化，因此可以降低失諧加載效應(yīng)。
[0056] 如上所述，圖1A-1C的DBR激光器100、110、120中的每一個包括與對應(yīng)增益部分 101、111、121耦合的增益電極105、115、125。增益電極105、115、125配置為與諸如激光驅(qū)動 器這樣的直接調(diào)制源（未示出）耦合。直接調(diào)制源可以提供具有大約每秒10吉比特（"G"） 或更高的數(shù)據(jù)傳輸速率的調(diào)制信號。如本文所用的，應(yīng)用于數(shù)值的術(shù)語"大約"可以解釋為 該數(shù)值加或減10%。這樣，增益部分1〇1、111、121可以由具有大約10G或更高的數(shù)據(jù)傳輸 速率的調(diào)制信號進行直接調(diào)制。更一般地，本文描述的所有激光器都可以按照大約10G或 更高的數(shù)據(jù)傳輸速率進行調(diào)制。
[0057] 在這些和其他實施例中，施加于增益部分101、111、121的調(diào)制信號可以具有至少 40毫安振蕩總振幅（mApp)的調(diào)制擺幅，和/或增益部分101、111、121可以具有300微米 (um)或更小的長度。在示例實施例中，調(diào)制擺幅可以約為60mApp，增益部分101、111、121 可以具有大約200pm的長度。作為另一個示例，調(diào)制擺幅可以是90mApp或更大?？蛇x擇 地或者另外，調(diào)制密度可以是O^mApp/ym或更大，調(diào)制密度定義為調(diào)制擺幅除以增益部 分101、111、121的長度。
[0058] 圖1D是依照本文描述的至少一些實施例布置的貫穿示例DBR激光器130的增益 部分所截取的該DBR激光器的橫截面。圖1A-1C的DBR激光器100、110、120中的每一個都 可以具有與圖1D的DBR激光器130相同或相似的配置。
[0059] -般而言，DBR激光器130包括有源區(qū)131。有源區(qū)131可以由諸如銦鎵砷磷 (InGaAsP)或銦鎵錯砷（InGaAlAs)的四元材料（quanternary material)來形成?？蛇x擇 地或者另外，有源區(qū)131可以包括諸如InGaAsP或InGaAlAs的MQW應(yīng)變層這樣的MQW區(qū)， 所述MQW區(qū)具有5-12個量子阱（QW)和對應(yīng)的勢壘（barrier)。例如，MQW區(qū)可以包括8個 QW和7個勢壘。
[0060] DBR激光器130進一步包括上部分離約束異質(zhì)結(jié)構(gòu)（SCH) 132和下部SCH 133。在 圖示的實施例中，上部SCH 132包括第一材料的下層132A和第二材料的上層132B。下部 SCH 132包括第一材料的上層133A和第二材料的下層133B。第一和第二材料中的每一種 可以包括諸如InGaAsP或InGaAlAs或類似物這樣的四元材料或者其他適合的（多種）材 料。盡管圖解說明的SCH132和133中的每一個由兩層132A和132B或者133A和133B組 成，但是更為一般的是，SCH132和133中的每一個可以包括一層或多層。
[0061] 在示例實施例中，上部SCH 132的下層132A可以是無摻雜的，而上部SCH132的上 層132B可以是p摻雜的，摻雜密度在大約2X1017cm_ 3到大約5X1017cm_3的范圍內(nèi)。類似 地，下部SCH 133的上層133A可以是無摻雜的，而下層133B可以是n摻雜的，摻雜密度為 大約 2X 1017cm_3 到大約 5X 1017cm_3。
[0062] 上部SCH132和下部SCH133中的每一個可以具有至少60納米（nm)的厚度?？蛇x 擇地或者另外，上部SCH 132和下部SCH 133中的每一個可以具有小于120nm的厚度。
[0063] DBR激光器130進一步包括襯底134,在襯底上形成多個層131-133。襯底134 可以由第二材料制成?？蛇x擇地或者另外，襯底134可以是n摻雜的，摻雜密度在大約 1 X 1018cnT3到大約3 X 1018cnT3的范圍內(nèi)。
[0064] DBR激光器130還可以包括覆層135、窄帶隙層138、上電極或增益電極136和下電 極137。覆層135可以包括p摻雜的磷化銦（InP)。窄帶隙層138可以包括例如高度p摻 雜的銦鎵砷（InGaAs)的薄層來改善歐姆接觸。
[0065] 圖1E圖示依照本文描述的至少一些實施例布置的直接調(diào)制DBR激光器的示例頻 譜140。例如，圖1A-1D的DBR激光器100、110、120、130中任何一個在被直接調(diào)制時可以 具有與圖1E的頻譜140相似的頻譜。如圖1E中所示，在進行振幅調(diào)制的直接調(diào)制激光器 (DML)中，一般跟隨振幅調(diào)制分布圖（profile)的方式也發(fā)生頻率調(diào)制，從而使1比特相對0 比特通常發(fā)生藍移（或者當(dāng)由數(shù)據(jù)條進行調(diào)制時反之亦然）。
[0066] 這種在1比特和0比特之間的頻移常被稱作啁啾（chirp)。圖4的頻譜140具有大 約30千兆赫（GHz)的啁啾。更一般地，啁啾可以在大約0. lGHz/mApp到大約0. 5GHz/mApp 的范圍內(nèi)。對于由60mApp調(diào)制信號直接調(diào)制的DBR激光器產(chǎn)生包括30GHz的啁啾的圖4 的頻譜140。
[0067] 圖2A圖示依照本文描述的至少一些實施例布置的用于激光器的速率方程模型 200。速率方程模型200例如可以用于本文描述的直接調(diào)制DBR激光器。速率方程模型200 包括載流子速率方程202、光子速率方程204和相位速率方程206。在方程202、204、206中：
[0068] N是包括在有源區(qū)中的電子和空穴的載流子；
[0069]

【權(quán)利要求】
1. 一種分布布拉格反射器（DBR)激光器，包括： 增益部分，包括： 有源區(qū)； 上部分離約束異質(zhì)結(jié)構(gòu)（SCH)，上部分離約束異質(zhì)結(jié)構(gòu)（SCH)在所述有源區(qū)的上方并 且具有至少60納米（nm)的厚度；以及 下部SCH，所述下部SCH在所述有源區(qū)的下方并且具有至少60nm的厚度；以及 無源部分，所述無源部分與所述增益部分耦合，所述無源部分包括與所述有源區(qū)進行 光通信的布拉格濾波器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的DBR激光器，進一步包括與所述增益部分耦合的增益電極，所 述增益電極配置為與直接調(diào)制源耦合，所述直接調(diào)制源提供具有每秒大約10吉比特或更 高數(shù)據(jù)傳輸率的調(diào)制信號。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的DBR激光器，其中響應(yīng)于將調(diào)制信號施加于所述增益電極， DBR激光器配置為產(chǎn)生具有顯示出瞬變啁啾和絕熱啁啾兩者的頻率調(diào)制分布圖的光信號， 瞬變啁啾與絕熱啁啾之比在1:3至1:4的范圍內(nèi)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的DBR激光器，其中施加于所述增益部分的調(diào)制信號具有至少 40毫安振蕩總振幅（mApp)的調(diào)制擺幅。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的DBR激光器，其中所述增益部分具有300微米（ym)或更小 的長度。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的DBR激光器，其中施加于所述增益部分的調(diào)制信號具有大約 60mApp的調(diào)制擺幅，并且所述增益部分具有大約200 y m的長度。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的DBR激光器，其中所述DBR激光器具有21千米或更遠的可到 達距離，并且誤碼率大約為IX 10'
8. 根據(jù)權(quán)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. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的DBR激光器，其中將所述DBR激光器朝著與所述DBR激光器 相關(guān)聯(lián)的布拉格峰的長波長側(cè)調(diào)諧。
10. 根據(jù)權(quán)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，所述無源部分置于所述增益部分和具有抗反射（AR)涂層的所述前 部DBR激光器的前側(cè)之間。
11. 根據(jù)權(quán)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無源部分和具有抗反射（AR)涂層的所述后 部DBR激光器的前側(cè)之間。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的DBR激光器，其中： 所述無源部分包括第一無源部分； 所述布拉格濾波器包括第一布拉格濾波器； 所述DBR激光器進一步包括第二無源部分，所述第二無源部分包括與所述有源區(qū)進行 光通信的第二布拉格濾波器；以及 所述增益部分置于所述第一無源部分和所述第二無源部分之間，從而使所述DBR激光 器包括前部/后部DBR激光器。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的DBR激光器，其中所述DBR激光器的張馳振蕩頻率為至少 12千兆赫（GHz)，并且由所述增益部分中的載流子輸運效應(yīng)引起的阻尼為至少12GHz。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的DBR激光器，其中所述DBR激光器的張馳振蕩頻率為至少 16GHz。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的DBR激光器，其中： 所述上部SCH的厚度是大約100納米（nm); 所述下部SCH的厚度是大約100nm ;以及 DBR激光器的K因子是0. 32納秒（ns)。
16. -種光發(fā)射機，包括： 直接調(diào)制源； 高通電氣濾波器，所述高通電氣濾波器與所述直接調(diào)制源耦合，所述高通電氣濾波器 具有大約1納秒（ns)量級的時間常數(shù)；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)激光器與所述高通電 氣濾波器耦合，所述DBR激光器包括： 增益部分，包括： 有源區(qū)； 上部分離約束異質(zhì)結(jié)構(gòu)（SCH)，所述上部分離約束異質(zhì)結(jié)構(gòu)（SCH)在有源區(qū)的上方并 且具有至少60納米（nm)的厚度；以及 下部SCH，所述下部SCH在所述有源區(qū)的下方并且具有至少60nm的厚度；以及 無源部分，所述無源部分與增益部分耦合，所述無源部分包括與所述有源區(qū)進行光通 信的布拉格濾波器。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的光發(fā)射機，其中所述高通電氣濾波器包括與第一電阻器并 聯(lián)耦合的電容器，并聯(lián)耦合的所述電容器和所述第一電阻器再與第二電阻器串聯(lián)耦合。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的光發(fā)射機，其中所述電容器具有大約50皮法（pF)的電容， 所述第一電阻器具有大約15歐姆（Q)的電阻，以及所述第二電阻器具有大約45Q的電 阻。
19. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的光發(fā)射機，其中： 所述上部SCH的厚度大約是125納米（nm); 所述下部SCH的厚度大約是125nm ;以及 所述DBR激光器的K因子是0. 34納秒（ns)。
20. -種分布反饋激光器，包括： 增益部分，所述增益部分包括： 有源區(qū)； 上部分離約束異質(zhì)結(jié)構(gòu)（SCH)，所述上部分離約束異質(zhì)結(jié)構(gòu)（SCH)在所述有源區(qū)的上 方并且具有至少60納米（nm)的厚度；以及 下部SCH，所述下部SCH在所述有源區(qū)的下方并且具有至少60nm的厚度； 其中以至少0.2毫安（mA)每微米（ym)的相對高偏置電流密度對所述增益部分偏置。
21. -種激光器芯片，包括： 激光器，所述激光器包括有源區(qū)； 光放大器，所述光放大器集成在激光器芯片中位于所述激光器前部的位置并與所述激 光器進行光通信； 第一電極，所述第一電極與所述有源區(qū)電氣耦合；以及 第二電極，所述第二電極與所述光放大器電氣耦合； 其中所述第一電極和所述第二電極被配置為與公共的直接調(diào)制源電氣耦合。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的激光器芯片，其中所述光放大器包括半導(dǎo)體光放大器 (SOA)。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的激光器芯片，進一步包括在所述激光器和所述SOA內(nèi)部的 公共導(dǎo)向結(jié)構(gòu)。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的激光器芯片，其中所述公共導(dǎo)向結(jié)構(gòu)包括淺脊或埋入異質(zhì) 結(jié)構(gòu)。
25. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的激光器芯片，其中所述光放大器包括多模干涉（MMI)半導(dǎo) 體光放大器（SOA)。
26. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的激光器芯片，其中所述光放大器包括N個臂的 Mach-Zehnder(MZ)調(diào)制器，其中 N>1。
27. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的激光器芯片，其中利用由所述公共的直接調(diào)制源提供的公 共調(diào)制信號對所述有源區(qū)和所述光放大器進行調(diào)制。
28. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的激光器芯片，其中通過響應(yīng)于將所述公共調(diào)制信號施加于 所述光放大器時在光放大器的放大響應(yīng)下降沿中的峰化至少部分地抵消在沒有將所述公 共調(diào)制信號施加于所述光放大器的情況下所述光放大器的放大響應(yīng)上升沿中的峰化。
29. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的激光器芯片，其中由所述DBR激光器產(chǎn)生并被所述光放大 器接收的第一振幅調(diào)制（AM)光信號的消光比（ER)小于由所述光放大器輸出的第二AM光 信號的ER。
30. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的激光器芯片，其中將所述激光器芯片封裝在晶體管外形 (TO)罐（CAN)中。
31. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的激光器芯片，進一步包括與所述激光器芯片一起封裝在所 述TO CAN中的熱電冷卻器（TEC)。
32. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的激光器芯片，其中所述激光器包括分布布拉格反射器 (DBR)激光器，所述激光器包括： 增益部分，所述增益部分包括有源區(qū)；以及 無源部分，所述無源部分包括與所述有源區(qū)進行光通信的布拉格濾波器。
33. 根據(jù)權(quán)利要求32所述的激光器芯片，其中： 所述光放大器包括半導(dǎo)體光放大器（S0A); 所述DBR激光器的所述無源部分置于所述DBR激光器的所述增益部分和所述S0A之 間；以及 所述DBR激光器的所述無源部分與所述S0A之間的耦合包括與所述DBR激光器產(chǎn)生的 輸入光信號的法線入射成一定角度的對接耦合。
34. 根據(jù)權(quán)利要求32所述的激光器芯片，其中所述增益部分具有大約300微米（ym) 的長度，并且所述光放大器具有大約200 y m的長度。
35. 根據(jù)權(quán)利要求32所述的激光器芯片，其中所述DBR激光器的所述增益部分進一步 包括： 上部分離約束異質(zhì)結(jié)構(gòu)（SCH)，所述上部分離約束異質(zhì)結(jié)構(gòu)（SCH)在所述有源區(qū)的上 方并且具有至少60納米（nm)的厚度；以及 下部SCH，所述下部SCH在所述有源區(qū)的下方并且具有至少60nm的厚度。
36. 根據(jù)權(quán)利要求35所述的激光器芯片，其中所述上部SCH的厚度小于125nm，并且所 述下部SCH的厚度小于125nm。
37. 根據(jù)權(quán)利要求32所述的激光器芯片，其中將所述DBR激光器朝著與所述DBR激光 器相關(guān)聯(lián)的布拉格峰的長波長側(cè)調(diào)諧。
38. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的激光器芯片，其中將所述公共的直接調(diào)制源配置為提供具 有每秒大約10吉比特或更高的數(shù)據(jù)傳輸速率的調(diào)制信號，其中，響應(yīng)于將所述調(diào)制信號施 加于所述第一電極，所述DBR激光器配置為產(chǎn)生具有顯示出瞬變啁啾和絕熱啁啾兩者的頻 率調(diào)制分布圖的光信號，瞬變啁啾與絕熱啁啾之比在1:3至1:4的范圍內(nèi)。
【文檔編號】G02B26/00GK104412148SQ201380036351
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2013年5月17日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月17日
【發(fā)明者】松井康浩 申請人:菲尼薩公司