專利名稱：激光放大器,包含該激光放大器的光學(xué)系統(tǒng)和構(gòu)造該激光放大器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括光纖在內(nèi)的光學(xué)系統(tǒng)領(lǐng)域，特別是涉及到該光學(xué)系統(tǒng)中的光放大器領(lǐng)域以及制作該激光放大器的方法。
相關(guān)技術(shù)描述半導(dǎo)體激光放大器(SCLA)是未來(lái)光學(xué)系統(tǒng)中的關(guān)鍵元件。一個(gè)重要的原因是它們能夠在光學(xué)范圍內(nèi)放大信號(hào)，而不必將信號(hào)轉(zhuǎn)換到電學(xué)范圍。這使得比特率和編碼格式具有很大的靈活性。另一個(gè)原因是它們的物理尺寸很小，適于集成(例如，在光交換陣列中可以用作選通交換元件)。簡(jiǎn)單的SCLA由鍍有增透膜的半導(dǎo)體激光器組成。
然而，在這些器件中存在著一個(gè)問題，即必須要克服SCLA的偏振敏感性。在普通單模光纖的輸出中，由于溫度的變化和機(jī)構(gòu)的偏差，其偏振狀態(tài)SOP是隨機(jī)變化的，盡管激光光源具有阱限定的SOP。SCLA的最簡(jiǎn)單形式不具有與偏振無(wú)關(guān)的放大特性。這意味著如果需要恒定的信號(hào)幅度，它將與普通光纖不相容。這是主要缺點(diǎn)。
然而，還有一些與偏振無(wú)關(guān)激光放大器的設(shè)計(jì)。一種設(shè)計(jì)只是使激光放大器的波導(dǎo)區(qū)更加平行。這使得光線的TE-模和TM-模更加接近。該方法的一個(gè)問題是必須在傳統(tǒng)的激光器制造中使用更窄的線寬和更厚的層厚，這將顯著地降低激光放大器門交換陣列的輸出。該型激光放大器的另一個(gè)問題是當(dāng)輸入強(qiáng)信號(hào)時(shí)其放大作用會(huì)飽和，由此在這些條件下將不再線性地工作。
偏振無(wú)關(guān)激光放大器的另一種制作方法(該方法與標(biāo)準(zhǔn)激光器的制作更加兼容)利用了兩種應(yīng)變量子阱類型的結(jié)構(gòu)，一種是壓應(yīng)變，一種是張應(yīng)變。當(dāng)阱層的組分使其晶格常數(shù)與放大器襯底的晶格常數(shù)不匹配時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生應(yīng)變。壓應(yīng)變量子阱對(duì)TE-增益有貢獻(xiàn)，而張應(yīng)變量子阱主要對(duì)TM-增益有貢獻(xiàn)(然而，對(duì)TE-增益也有少量貢獻(xiàn))。與前面的方法相比較，該方法的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是分立SCLA中的偏振相關(guān)性可以經(jīng)過設(shè)計(jì)用來(lái)補(bǔ)償晶片其余部分的偏振相關(guān)損耗(例如，在無(wú)源內(nèi)聯(lián)波導(dǎo)中或者在波導(dǎo)交疊處或Y-型接頭處)。
然而，該方法還有一個(gè)問題，即，獲得的小的波長(zhǎng)工作區(qū)域。這是由于不同類型的應(yīng)變量子阱具有不同的波長(zhǎng)相關(guān)性，這就限制了放大器在小波長(zhǎng)區(qū)域的效率，因此具有這種放大器的系統(tǒng)受限于很少的激光光源種類。
具有應(yīng)變層的放大器的這些限制所帶來(lái)的另一個(gè)問題是，如果信號(hào)具有不同的波長(zhǎng)，則很難以相同的增益獲得放大信號(hào)。
因此，在激光放大器領(lǐng)域存在著一種需求，即在大的波長(zhǎng)范圍內(nèi)具有與偏振無(wú)關(guān)的性能，同時(shí)在使用強(qiáng)信號(hào)時(shí)不會(huì)發(fā)生飽和現(xiàn)象。
在D Teng等人的文章“非均勻阱寬對(duì)壓應(yīng)變多量子阱激光器的影響”(“Effects of nonuniform well width on compressively strainedmutiple quantum well lasers”)，Appl.Phys.Lett.，Vol 60(1992)，p2729-2731)中描述了一種量子阱激光器，該激光器具有壓應(yīng)變量子阱，其阱寬是變化的。在該文中，所針對(duì)的是激光光源，而不是激光放大器，作者指出變化壓應(yīng)變量子阱的阱寬可以得到更寬的波長(zhǎng)范圍。
在US-A-5363392中描述了一種半導(dǎo)體激光器件，該器件具有由壓應(yīng)變勢(shì)壘層間隔開的張應(yīng)變量子阱。勢(shì)壘以及勢(shì)阱的寬度或材料組分是可變的。該文件所針對(duì)的是激光光源中所遇到的問題，其目的是獲得可以在高溫下以低閾值電流良好地工作的器件。該文件并沒有描述與光信號(hào)放大有關(guān)的問題或這類問題的解決方法。
上述的文件均沒有涉及到在大的波長(zhǎng)范圍內(nèi)具有與偏振無(wú)關(guān)的性能的激光放大器。
發(fā)明概述本發(fā)明的目的是獲得一種制造能在大的波長(zhǎng)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)與偏振無(wú)關(guān)的光信號(hào)放大的量子阱型激光放大器的方法。
通過在激光放大器中的半導(dǎo)體襯底上交替地生長(zhǎng)勢(shì)阱層和勢(shì)壘層以形成有源區(qū)的方法，可以實(shí)現(xiàn)該目的。勢(shì)阱層包括具有張應(yīng)變的第一類型，同時(shí)包括或不包括具有壓應(yīng)變的第二類型。在這些勢(shì)阱中，一種類型的勢(shì)阱層中至少有一層具有與同型的其它勢(shì)阱層不同的阱寬和/或不同的材料組分。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是獲得在大的波長(zhǎng)范圍內(nèi)具有與偏振無(wú)關(guān)的光信號(hào)放大特性的量子阱型激光放大器。
利用具有包含由勢(shì)壘間隔開的量子阱的有源區(qū)的激光放大器可以實(shí)現(xiàn)該目的，勢(shì)阱包括具有張應(yīng)變的第一類型的阱，同時(shí)包括或不包括具有壓應(yīng)變的第二類型阱。在這些勢(shì)阱中，一種類型的勢(shì)阱中至少有一具有與同型的其它勢(shì)阱不同的阱寬和/或不同的材料組分。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是獲得至少包含一個(gè)在大的波長(zhǎng)范圍內(nèi)具有與偏振無(wú)關(guān)的光信號(hào)放大特性的量子阱型激光放大器的光學(xué)系統(tǒng)。
利用具有激光放大器的光學(xué)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)該目的，該激光放大器具有包含由勢(shì)壘間隔開的量子阱的有源區(qū)，勢(shì)阱包括具有張應(yīng)變的第一類型阱，同時(shí)包括或不包括具有壓應(yīng)變的第二類型阱。在激光放大器的這些勢(shì)阱中，一種類型的勢(shì)阱中至少有一個(gè)具有與同型的其它勢(shì)阱不同的阱寬和/或不同的材料組分。
根據(jù)本發(fā)明，可以獲得在需要恒定信號(hào)幅度時(shí)與普通光纖兼容的激光放大器。
根據(jù)本發(fā)明，還可以獲得在所期望的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的任何信號(hào)的TE-模和TM-?；旧暇哂邢嗤鲆娴募す夥糯笃骱凸鈱W(xué)系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明，可以獲得在大波長(zhǎng)范圍內(nèi)具有與偏振無(wú)關(guān)的放大特性的激光放大器，該放大器優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)制作的量子阱激光放大器。
在說(shuō)明書中，使用了術(shù)語(yǔ)“層乘積”(layer product)。它在這里被定義為激光放大器有源區(qū)中的層寬乘以該層的應(yīng)變，其中應(yīng)變以百分比表示。這里張應(yīng)變定義為具有正號(hào)，壓應(yīng)變定義為具有負(fù)號(hào)。
附圖簡(jiǎn)述

圖1是展示了本發(fā)明光學(xué)系統(tǒng)的一些部件的簡(jiǎn)略視圖，圖2a是現(xiàn)有技術(shù)激光放大器簡(jiǎn)略透視圖，圖2b是圖2a中的激光放大器的圓圈部分的端視圖，展示了有源區(qū)和包圍它的各層，圖2c是簡(jiǎn)略地展示了圖2b的圓圈部分內(nèi)的有源區(qū)結(jié)構(gòu)的放大視圖，圖2d展示了圖2c所示的各層的部分能帶圖，圖3展示了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案的激光放大器能帶圖，圖4展示了在根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案的激光放大器中增益與光子能量的關(guān)系曲線，
圖5展示了在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的激光放大器中增益與光子能量的關(guān)系曲線，圖6展示了在具有不同阱寬的張應(yīng)變量子阱中增益與光子能量的關(guān)系曲線，和圖7展示了在具有不同阱寬和材料組分的壓應(yīng)變量子阱中增益與光子能量的關(guān)系曲線。
實(shí)施方案詳述下面將參照后面的附圖描述本發(fā)明的實(shí)施方案。
在圖1中，展示了本發(fā)明光學(xué)系統(tǒng)的一些部件的簡(jiǎn)略視圖。光學(xué)系統(tǒng)包括激光光源1，長(zhǎng)光纖2，半導(dǎo)體激光放大器(SCLA)3和另一根光纖4，該光纖可以與另一個(gè)SCLA即另一種類型的放大器、中繼器、接收器等(未示出)相連接。應(yīng)當(dāng)理解的是系統(tǒng)的各個(gè)部分，如在圖中所對(duì)置的，相互之間是緊密相連的，以便于在光纖和放大器內(nèi)部傳播盡可能多的光線。激光源1發(fā)射出具有特定波長(zhǎng)和精確定義的偏振態(tài)(SOP)的信號(hào)。當(dāng)信號(hào)通過長(zhǎng)光纖2時(shí)，溫度的變化和結(jié)構(gòu)的偏差對(duì)偏振產(chǎn)生影響，因此在面對(duì)SCLA3的長(zhǎng)光纖2的端部偏振態(tài)將隨機(jī)地變化。然后，當(dāng)信號(hào)的波長(zhǎng)位于范圍很寬的波長(zhǎng)區(qū)域內(nèi)時(shí)，本發(fā)明的放大器3對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行與偏振無(wú)關(guān)的放大，并向光纖4輸出放大后的信號(hào)。
圖2a-2d用于展示SCLA的量子阱結(jié)構(gòu)。在圖2a中，展示了一種眾知的SCLA3。在圖2b中，展示了SCLA的部分端視圖，該部分在圖2a中由圓圈圈了起來(lái)。該視圖展示了生長(zhǎng)在襯底6上并由阻擋層8、9包圍的有源區(qū)5。在有源區(qū)5的頂部安置了一個(gè)接觸層11。有源區(qū)5還可以在量子阱區(qū)和襯底之間以及量子阱區(qū)和接觸層11之間具有蓋層或其它類型的限制層。在該圖中，生長(zhǎng)方向用z表示。還展示了為使放大器工作而提供給接觸層的注入電流。
在圖2c中，展示了圖2b中由圓圈圈起來(lái)的有源區(qū)5的放大視圖。有源區(qū)的各層是由相互間隔開的勢(shì)阱層30和勢(shì)壘層32沿生長(zhǎng)方向z堆積而成的。這種眾知的有源區(qū)5中的勢(shì)阱層30可以是具有張應(yīng)變的第一類型和/或具有壓應(yīng)變的第二類型，第一類型的所有勢(shì)阱層均具有相同的阱寬，即10nm，第二類型的所有層也具有相同的阱寬，該阱寬可以不同于第一類型勢(shì)阱層的阱寬。除了面對(duì)襯底的最內(nèi)層和面對(duì)接觸層11的最外層之外，所有的勢(shì)壘層32均具有相同的阱寬，即10nm。
圖2d展示了與圖2c中的各層相對(duì)應(yīng)的導(dǎo)帶帶邊的能帶圖，其中量子阱和勢(shì)壘沿生長(zhǎng)方向z堆積。圖中略去了價(jià)帶。如下所述，放大效應(yīng)主要發(fā)生在由量子阱30的導(dǎo)帶邊和價(jià)帶邊之間的禁帶寬度決定的波長(zhǎng)區(qū)域，但是該區(qū)域同樣受到量子阱30的阱寬和材料組分的影響。
在圖3中，展示了本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案的能帶圖。圖2a和圖2b中的結(jié)構(gòu)同樣可以應(yīng)用到該結(jié)構(gòu)當(dāng)中。本發(fā)明的激光放大器利用InGaAsP材料結(jié)構(gòu)制作的。然而，利用其它材料結(jié)構(gòu)也是可能的。
參照展示了導(dǎo)帶的圖3的上半部分來(lái)解釋本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案的結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)在均由InP構(gòu)成的襯底6和接觸層11之間具有一個(gè)有源區(qū)。由In1-xGaxAsyPl-y材料系制作的有源區(qū)包括第二類型的壓應(yīng)變量子阱13和第一類型的張應(yīng)變量子阱14、15、16。共有三個(gè)第二類型的勢(shì)阱13，其阱寬均為7nm，材料組分參數(shù)為x＝0.13，y＝0.72。兩個(gè)第一類型的勢(shì)阱14的阱寬為20nm，材料組分參數(shù)為x＝0.55，y＝0.1，兩個(gè)第一類型的勢(shì)阱15的阱寬為15nm，材料組分參數(shù)為x＝0.55，y＝0.1，兩個(gè)第一類型的勢(shì)阱16的阱寬為10nm，材料組分參數(shù)為x＝0.55，y＝0.1。勢(shì)阱由阱寬為15nm、材料組分參數(shù)為x＝0.12和y＝0.25的勢(shì)壘12隔離開。兩個(gè)具有相同材料組分參數(shù)的附加寬勢(shì)壘層10分別位于勢(shì)阱和襯底6之間以及勢(shì)阱和接觸層11之間，它們使得有源區(qū)的總寬度接近0.3μm。
根據(jù)本發(fā)明的方法，有源區(qū)按照以下方式制作。首先，在襯底6上生長(zhǎng)寬勢(shì)壘層10。在寬勢(shì)壘層10頂部，交替地生長(zhǎng)量子阱13、14、15、16和勢(shì)壘12。勢(shì)壘12的寬度均為15nm。勢(shì)阱層以下述的方式和次序沿著生長(zhǎng)方向z生長(zhǎng)阱寬為7nm的第二類型勢(shì)阱13，阱寬為10nm的第一類型勢(shì)阱16，阱寬為20nm的第一類型勢(shì)阱14，阱寬為7nm的第二類型勢(shì)阱13，阱寬為15nm的第一類型勢(shì)阱15，阱寬為15nm的第一類型勢(shì)阱15，阱寬為7nm的第二類型勢(shì)阱13，阱寬為20nm的第一類型勢(shì)阱14，阱寬為10nm的第一類型勢(shì)阱16。在最后一個(gè)第一類型勢(shì)阱16的頂部生長(zhǎng)第二寬勢(shì)壘10，最后在第二寬勢(shì)壘10的上面制作接觸層。
圖3的下半部分展示了有源層價(jià)帶的能級(jí)結(jié)構(gòu)。對(duì)于每個(gè)勢(shì)阱，存在兩個(gè)不同的能級(jí)，一個(gè)是輕空穴能級(jí)，由虛線表示，一個(gè)是重空穴能級(jí)，由實(shí)線表示。這些不同的能級(jí)是由于應(yīng)變產(chǎn)生的，這對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員是眾所周知的。
圖4展示了對(duì)于具有圖3結(jié)構(gòu)的激光放大器的TE-模和TM-模的增益對(duì)光子能量的依從關(guān)系。TM-模用虛線表示，TE-模用實(shí)線表示。增益用cm-1表示，與波長(zhǎng)成反比的光子能量的單位是eV。作為對(duì)比，圖5展示了利用現(xiàn)有技術(shù)制作的、具有四個(gè)阱寬為7nm、材料組分參數(shù)為x＝0.13、y＝0.72的第二類型勢(shì)阱和五個(gè)阱寬為20nm、材料組分參數(shù)為x＝0.55、y＝1第一類型勢(shì)阱的激光放大器在相同光子能量區(qū)域(對(duì)應(yīng)于所期望的波長(zhǎng)區(qū)域)的增益。在圖中，還用虛線展示了TM-模增益，用實(shí)線展示了TE-模增益。
如圖4和5所示，本發(fā)明的激光放大器在所期望的波長(zhǎng)范圍內(nèi)具有比現(xiàn)有技術(shù)制作的激光放大器更加均勻的放大特性。在波長(zhǎng)區(qū)域內(nèi)，本發(fā)明的放大器對(duì)TE-模和TM-模的放大增益基本上是相同的。
這可以通過下面的公式表達(dá)max[(gTE-gTM)/(gTE+gTM)](1)對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的激光放大器，根據(jù)上式得到的最大值為0.11，而對(duì)于本發(fā)明的激光放大器為0.044，這是一個(gè)大于100％的顯著的改進(jìn)。
在上面所示的本發(fā)明實(shí)施方案中，有源區(qū)包括由勢(shì)壘間隔開的第一類型和第二類型勢(shì)阱。在激光放大器的另一個(gè)實(shí)施方案中，有源區(qū)只包含由勢(shì)壘層間隔開的具有小應(yīng)變(千分之幾)的第一類型勢(shì)阱。此外，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案中，只有第一類型勢(shì)阱的阱寬是可以變化的。結(jié)合著阱寬的變化以及材料組分的變化，其勢(shì)阱的材料組分也可以變化，壓應(yīng)變勢(shì)阱還可以具有可變化的阱寬和/或材料組分。最后，有源區(qū)結(jié)構(gòu)可以具有更多個(gè)或更少個(gè)勢(shì)阱，包括各種數(shù)目的第一類型勢(shì)阱和第二類型勢(shì)阱。
為了進(jìn)一步說(shuō)明如何在本發(fā)明的激光放大器中實(shí)現(xiàn)阱寬和材料組分的變化，參照?qǐng)D6和圖7。圖6和圖7是展示了通過材料組分和勢(shì)阱寬度的選擇而獲得的增益貢獻(xiàn)的曲線。
圖6展示了三種材料參數(shù)均為x＝0.55、y＝1，而阱寬分別為20nm、15nm、10nm的第一類型量子阱對(duì)放大TE-模和TM-模所作的貢獻(xiàn)17、18和19。對(duì)TE-模的貢獻(xiàn)用虛線表示，對(duì)TM-模的貢獻(xiàn)用實(shí)線表示。如圖所示，第一類型勢(shì)阱主要對(duì)TM-增益有貢獻(xiàn)，但是對(duì)TE-增益也有一定的貢獻(xiàn)。如曲線所示，不同的阱寬產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于不同波長(zhǎng)的增益峰，較大阱寬主要是對(duì)較低光子能級(jí)有貢獻(xiàn)，較小阱寬對(duì)較高光子能級(jí)有貢獻(xiàn)。材料組分(未示出)的變化也會(huì)改變?cè)鲆娣濉Ｎ⒘康丶哟髕參數(shù)(例如從0.55改變到0.56)同時(shí)微量地減小y參數(shù)(例如從1改變到0.98)將對(duì)較高光子能級(jí)產(chǎn)生增益貢獻(xiàn)，微量地減小x參數(shù)(例如從0.55改變到0.54)同時(shí)保持y參數(shù)等于1(不能大于1)將對(duì)較低光子能級(jí)產(chǎn)生貢獻(xiàn)。
圖7展示了第二類型勢(shì)阱的增益貢獻(xiàn)。這里展示了阱寬為7nm，材料參數(shù)為x＝0.13、y＝0.72的勢(shì)阱20的貢獻(xiàn)，阱寬為7nm，材料參數(shù)為x＝0.15、y＝0.70的勢(shì)阱21的貢獻(xiàn)，以及阱寬為6nm，材料參數(shù)為x＝0.15、y＝0.70的勢(shì)阱22的貢獻(xiàn)。如圖所示，這些勢(shì)阱對(duì)TM-模的貢獻(xiàn)基本上是可忽略的。不同的阱寬在不同的波長(zhǎng)處產(chǎn)生增益峰，較大阱寬產(chǎn)生的增益峰所對(duì)應(yīng)的光子能級(jí)要低于小阱寬的。加大x參數(shù)和減小y參數(shù)使增益峰向高光子能級(jí)移動(dòng)。
如圖6和7所示，增加勢(shì)阱的寬度使增益峰向低光子能級(jí)移動(dòng)，反之亦然?？梢砸酝瑯拥姆绞礁淖儾牧辖M分。
為了在所需的波長(zhǎng)區(qū)域?qū)崿F(xiàn)與偏振無(wú)關(guān)的放大，可以首先選擇一種眾知的、例如在預(yù)期波長(zhǎng)區(qū)域的中部具有較好的放大特性的激光放大器結(jié)構(gòu)，然后利用上述的方法改變量子阱的阱寬和/或材料組分，以便獲得所期望的波長(zhǎng)區(qū)域。
然而，對(duì)于這種有源區(qū)還存在著一些限制。本發(fā)明有源區(qū)中的勢(shì)阱數(shù)目受到下列限制。
層乘積(layer product)的絕對(duì)值，定義為層的寬度乘以該層的應(yīng)變，小于20nm percent(百分比)，這里寬度用納米(nm)表示，應(yīng)變用百分比(percent)表示。除此之外，還必須滿足下列要求。任意連續(xù)的層的層乘積之和的絕對(duì)值小于20nm percent。這里，張應(yīng)變定義為正號(hào)，壓應(yīng)變?yōu)樨?fù)號(hào)，然而也可以選擇相反的符號(hào)。這意味著對(duì)于n個(gè)連續(xù)的層，任意層乘積之和t1s1、t1s1+t2s2、…、t1s1+t2s2+…+tnsn的絕對(duì)值均不會(huì)大于20nm percent。在上式中，tn表示層的寬度，sn表示該層的應(yīng)變。
對(duì)于本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案的結(jié)構(gòu)，層乘積如下。
第二類型勢(shì)阱13的應(yīng)變大約為-1.59％，第一類型勢(shì)阱14、15、16的應(yīng)變大約為0.45％，勢(shì)壘層10、12沒有應(yīng)變。
每個(gè)第二類型勢(shì)阱13的層乘積為7*(-1.59)＝-11.3nm percent，第一類型勢(shì)阱14、15、16的層乘積分別為20*0.45＝9nm percent、15*0.45＝6.75nm percent、10*0.45＝4.5nm percent。勢(shì)壘的層乘積均為零，因?yàn)樗鼈儫o(wú)應(yīng)變?？梢钥闯?，所有的層乘積均滿足上述要求。
通過對(duì)有源區(qū)中任何連續(xù)層的組合的層乘積求和可以看出，該和的絕對(duì)值總是小于20nm percent。
權(quán)利要求
1.一種制作激光放大器3的方法，包括在半導(dǎo)體襯底(6)上制作有源區(qū)(5)，制作有源區(qū)包括交替地生長(zhǎng)勢(shì)阱層(13、14、15、16)和勢(shì)壘層(12)，勢(shì)阱層包括具有張應(yīng)變的第一類型勢(shì)阱層(14、15、16)，同時(shí)包括或不包括具有壓應(yīng)變的第二類型勢(shì)阱層(13)，其特征在于，一種類型的勢(shì)阱層中至少有一層(16)具有與同型的其它勢(shì)阱層(14、15)不同的阱寬和/或不同的材料組分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的制作激光放大器(3)的方法，其特征在于，以下述方式生長(zhǎng)與同型的其它勢(shì)阱層(14、15)不同的勢(shì)阱層(16)，即至少在一個(gè)波長(zhǎng)區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)增益增強(qiáng)，該波長(zhǎng)區(qū)域至少部分地與有源區(qū)(5)中的其它勢(shì)阱層(13、14、15)的增益峰所處的波長(zhǎng)區(qū)域不同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的制作激光放大器(3)的方法，其特征在于，至少有一個(gè)第一勢(shì)阱層(16)的寬度大約為同型其它勢(shì)阱層(14)寬度的一半。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的制作激光放大器(3)的方法，其特征在于，至少有一個(gè)與第一勢(shì)阱層(16)同型的第二勢(shì)阱層(15)的寬度處于第一勢(shì)阱層寬度和同型其它勢(shì)阱層(14)寬度之間。
5.根據(jù)上述任何一個(gè)權(quán)利要求的制作激光放大器(3)的方法，其特征在于，有源區(qū)(5)中的各層(10、12、13、14、15、16)或者生長(zhǎng)得沒有應(yīng)變或者有這樣的應(yīng)變并有這樣的寬度，從而使得該層的層乘積的絕對(duì)值小于20nm percent，層乘積是層的寬度乘以該層的應(yīng)變，寬度的單位是納米(nm)，應(yīng)變的單位是百分比(percent)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的制作激光放大器(3)的方法，其特征在于，有源區(qū)(5)中的各層(10、12、13、14、15、16)生長(zhǎng)得沒有應(yīng)變或者有這樣的應(yīng)變并有這樣的寬度，從而使得任何連續(xù)的層的層乘積之和的絕對(duì)值小于20nm percent。
7.一種具有有源區(qū)(5)的激光放大器(3)，包括由勢(shì)壘層(12)間隔開的量子阱層(13、14、15、16)，勢(shì)阱層包括具有張應(yīng)變的第一類型勢(shì)阱層(14、15、16)，同時(shí)包括或不包括具有壓應(yīng)變的第二類型勢(shì)阱層(13)，其特征在于，一種類型的勢(shì)阱層中至少有一層(16)具有與同型的其它勢(shì)阱層(14、15)不同的阱寬和/或不同的材料組分。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的激光放大器(3)，其特征在于，以下述方式選擇與同型的其它勢(shì)阱層(14、15)不同的勢(shì)阱層(16)，即至少在一個(gè)波長(zhǎng)區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)增益增強(qiáng)，該波長(zhǎng)區(qū)域至少部分地與有源區(qū)(5)中的其它勢(shì)阱層(13、14、15)的增益峰所處的波長(zhǎng)區(qū)域不同。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8的激光放大器(3)，其特征在于，至少有一個(gè)具有不同寬度的第一勢(shì)阱層(16)，其寬度大約為同型其它勢(shì)阱層(14)寬度的一半。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的激光放大器(3)，其特征在于，至少有一個(gè)與第一勢(shì)阱層(16)同型的、具有不同寬度的第二勢(shì)阱層(15)，其寬度處于第一勢(shì)阱層寬度和同型其它勢(shì)阱層(14)寬度之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求7-10中任何一個(gè)的激光放大器(3)，其特征在于，有源區(qū)(5)中的各層(10、12、13、14、15、16)的層乘積絕對(duì)值小于20nm percent，寬度的單位是納米(nm)，應(yīng)變的單位是百分比(percent)，層乘積是層的寬度和該層的應(yīng)變的乘積。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的激光放大器(3)，其特征在于，任何連續(xù)的層(10、12、13、14、15、16)的層乘積之和的絕對(duì)值小于20nmpercent。
13.一種光學(xué)系統(tǒng)，包括激光光源(1)、至少一段光纖(2、4)和至少一個(gè)激光放大器(3)，激光放大器具有一個(gè)包括由勢(shì)壘層(12)間隔開的量子阱層(13、14、15、16)在內(nèi)的有源區(qū)(5)，勢(shì)阱層包括具有張應(yīng)變的第一類型勢(shì)阱層(14、15、16)，同時(shí)包括或不包括具有壓應(yīng)變的第二類型勢(shì)阱層(13)，其特征在于，在激光放大器(3)中一種類型的勢(shì)阱層中至少有一層(16)具有與激光放大器中的、同型的其它勢(shì)阱層(14、15)不同的阱寬和/或不同的材料組分。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，在激光放大器(3)中，以下述方式選擇與同型的其它勢(shì)阱層(14、15)不同的一種類型的勢(shì)阱層(16)，即至少在一個(gè)波長(zhǎng)區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)增益增強(qiáng)，該波長(zhǎng)區(qū)域至少部分地與激光放大器(3)中的其它勢(shì)阱層(13、14、15)的增益峰所處的波長(zhǎng)區(qū)域不同。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，在激光放大器(3)中，至少有一個(gè)具有不同寬度的一種類型的第一勢(shì)阱層(16)，其寬度大約為激光放大器中的同型其它勢(shì)阱層(14)寬度的一半。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，在激光放大器(3)中，至少有一個(gè)與第一勢(shì)阱層(16)同型的、具有不同寬度的第二勢(shì)阱層(15)，該第二勢(shì)阱層的寬度處于第一勢(shì)阱層寬度和激光放大器中同型的其它勢(shì)阱層(14)寬度之間。
17.根據(jù)權(quán)利要求13-16中任何一個(gè)的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，在激光放大器(3)的有源區(qū)(5)中，各層(10、12、13、14、15、16)的層乘積絕對(duì)值小于20nm percent，寬度的單位是納米(nm)，應(yīng)變的單位是百分比(percent)，層乘積是層的寬度和該層的應(yīng)變的乘積，。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于激光放大器(3)的、任何連續(xù)的層(10、12、13、14、15、16)的層乘積之和的絕對(duì)值小于20nm percent。
19.一種制作激光放大器的方法，包括在半導(dǎo)體襯底上制作有源區(qū)，制作有源區(qū)包括交替地生長(zhǎng)勢(shì)阱層和勢(shì)壘層，勢(shì)阱層包括具有張應(yīng)變的第一類型勢(shì)阱層，同時(shí)包括或不包括具有壓應(yīng)變的第二類型勢(shì)阱層；其中一種類型的勢(shì)阱層中至少有一層具有與同型的其它勢(shì)阱層不同的阱寬和/或不同的材料組分。
20.一種制作激光放大器的方法，包括在半導(dǎo)體襯底上制作有源區(qū)；制作有源區(qū)包括交替地生長(zhǎng)勢(shì)阱層和勢(shì)壘層，勢(shì)阱層包括具有張應(yīng)變的第一類型勢(shì)阱層，同時(shí)包括或不包括具有壓應(yīng)變的第二類型勢(shì)阱層；其中一種類型的勢(shì)阱層中至少有一層具有與同型的其它勢(shì)阱層不同的阱寬和/或不同的材料組分。
21.一種具有有源區(qū)的激光放大器，包括由勢(shì)壘層間隔開的量子阱層，勢(shì)阱層包括具有張應(yīng)變的第一類型勢(shì)阱層，同時(shí)包括或不包括具有壓應(yīng)變的第二類型勢(shì)阱層；其中一種類型的勢(shì)阱層中至少有一層具有與同型的其它勢(shì)阱層不同的阱寬或不同的材料組分。
22.一種具有有源區(qū)的激光放大器，包括由勢(shì)壘層間隔開的量子阱層，勢(shì)阱層包括具有張應(yīng)變的第一類型勢(shì)阱層，同時(shí)包括或不包括具有壓應(yīng)變的第二類型勢(shì)阱層；其中一種類型的勢(shì)阱層中至少有一層具有與同型的其它勢(shì)阱層不同的阱寬和不同的材料組分。
23.一種光學(xué)系統(tǒng)，包括激光光源、至少一段光纖和至少一個(gè)激光放大器；激光放大器具有一個(gè)包括由勢(shì)壘層間隔開的量子阱層在內(nèi)的有源區(qū)，勢(shì)阱層包括具有張應(yīng)變的第一類型勢(shì)阱層，同時(shí)包括或不包括具有壓應(yīng)變的第二類型勢(shì)阱層；其中在激光放大器中一種類型的勢(shì)阱層中至少有一層具有與激光放大器中的、同型的其它勢(shì)阱層不同的阱寬或不同的材料組分。
24.一種光學(xué)系統(tǒng)，包括激光光源、至少一段光纖和至少一個(gè)激光放大器；激光放大器具有一個(gè)包括由勢(shì)壘層間隔開的量子阱層在內(nèi)的有源區(qū)，勢(shì)阱層包括具有張應(yīng)變的第一類型勢(shì)阱層，同時(shí)包括或不包括具有壓應(yīng)變的第二類型勢(shì)阱層；其中在激光放大器中一種類型的勢(shì)阱層中至少有一層具有與激光放大器中的、同型的其它勢(shì)阱層不同的阱寬和不同的材料組分。
全文摘要
激光放大器,包含該激光放大器的光學(xué)系統(tǒng)和為了在大的波長(zhǎng)范圍內(nèi)獲得與偏振無(wú)關(guān)的放大而構(gòu)造該激光放大器的方法。光放大器包括一個(gè)形成在半導(dǎo)體襯底(6)上的有源區(qū)。有源層是通過交替地生長(zhǎng)量子阱層(13、14、15、16)和勢(shì)壘層(12)而形成的。阱層包括具有張應(yīng)變的第一類型阱層(14、15、16),包括或不包括具有壓應(yīng)變的第二類型阱層(13)。一種類型的阱層中至少有一層(16)被生長(zhǎng)成具有與同型的其它阱層(14、15)不同的阱寬和/或不同的材料組分。
文檔編號(hào)H01S5/34GK1188568SQ9619496
公開日1998年7月22日 申請(qǐng)日期1996年5月3日 優(yōu)先權(quán)日1995年5月4日
發(fā)明者P·格雷恩斯特蘭德 申請(qǐng)人:艾利森電話股份有限公司