去调谐的分布式反馈激光二极管 对相互有关的专利申请的参考
本专利申请要求根据35 U.S.C§119(e)对2002年3月4日提交的临时专利申请No.60/361,792的优先权。
发明背景
1.发明领域
所公开的主题总的涉及半导体激光器领域
2.背景信息
半导体激光器被使用于各种各样的系统应用。例如，半导体激光器被用作为光纤通信系统中的光源。通常希望提供具有高功率输出的半导体激光器。高的功率输出减小对于光学系统所需要的转发器和放大器的数目。
高功率的半导体激光器(诸如激光二极管)当工作在0.5瓦(W)或更高的功率时，生成具有相对较低质量的激光束。低质量的光束通常很难耦合进入单模光纤光缆。
已经开发了能产生超过1W的高质量光束的激光二极管。这样地高功率激光二极管典型地包括生成激光束的反馈部分，和放大光束的分开的放大部分。已经发现，由这些高功率激光二极管生成的一些光将反射回器件。因为激光束的高的相干性和窄的线宽，反射光将产生使激光器去稳定化(destabilize)的反馈。这种不想要的反馈可以通过光隔离器被最小化或被减小。隔离器增加制造光学系统的复杂度和成本。
发明概要
半导体激光器，包括被耦合到放大器部分的反馈激光器部分。反馈激光器部分生成在第一波长处具有最大强度的激光束。放大器部分放大激光束。放大器部分在偏离第一波长的第二波长处具有峰值增益。
附图简述
图1是半导体激光器的图示；
图2是显示半导体激光器的各层的图示；
图3是显示半导体激光器的反馈和放大器部分的增益对波长的曲线图。
详细描述
公开了包括反馈激光器部分和放大器部分的半导体激光器。反馈部分生成在第一波长处具有最大强度的激光束。放大器部分把激光束放大成高功率光束。放大器部分被构建成在偏离第一波长的第二波长处具有峰值光增益。把在反馈激光器部分生成的波长偏离开放大器部分的峰值增益波长，将导致输出的光束比起只由反馈部分生成的光束具有宽得多的线宽。更宽的线宽导致总的器件即使在一部分光反射回半导体激光器时也相当稳定。
更具体地通过参考数字参照附图，图1显示半导体激光器10。半导体激光器10包括反馈激光器部分12和位于半导体管芯16内的放大器部分14。反馈激光器部分12生成激光束。放大器部分14放大和增加激光束的光功率。放大的激光束从激光器10的输出面18出射。
反馈激光器部分12可以是分布式反馈型。分布式反馈包括衍射光栅20。虽然分布式光栅20被显示和描述，但应当看到，反馈激光器部分12可以具有用于生成激光束的其他装置。例如，反馈激光器部分12可以是分布式布拉格反射器(DBR)激光器。
放大器部分14优选地包括一对锥形边缘22，它们在输出面18附近最宽。边缘22呈锥形，以便最有效地匹配光束的变宽的形状。半导体激光器10可被使用来生成5瓦范围的高的光输出功率。
图2显示半导体激光器10的一个实施例的不同的层30、32、34、36、38、40、42、44和46。激光器10可包括被形成在基片30上的下部覆盖层32。基片30可以是n掺杂的磷化铟(InP)或砷化镓(GaAs)材料。覆盖层32可以是n掺杂的InP或GaAs材料。
激光器10还可具有位于限制层34和38之间的多量子阱活性层36。限制层34可以是n掺杂的InGaAsP或AlyGa1-yAs材料。限制层38可以是p掺杂的InGaAsP或AlyGa1-yAs材料。层40、42和44可以是包括p掺杂的材料的上部覆盖层。例如，层40可以是p掺杂的InGaAsP或AlxGa1-xAs材料。层42可以是p掺杂的InGaAsP或AlzGa1-zAs材料。层44可以是p掺杂的InP或AlxGa1-xAs材料。层46可以是包含p+掺杂的InGaAs或GaAs材料的电接触层。
层34、36和38产生PN结，它响应于电流的流动生成受激光发射。覆盖层32、40、42和44形成导引光的波导。在分布式反馈激光器部分12内的光栅典型地被形成在层34、36和38内。电流通过在分布式反馈激光器部分12和放大器部分14的表面上形成的触点流过分布式反馈激光器部分12和放大器部分14。电流造成在分布式反馈激光器部分12中的受激发射，在其中形成相干光。电流还造成在放大器部分14中的受激发射，放大器部分增加激光器10的光功率。
半导体激光器10可以通过在基片30上最初形成层32、34、36、38、40和42而被构建。然后，可以在42的分布式反馈激光器部分12中形成光栅。其余的层44和46然后可顺序地被形成在层38上。所有的层可以以已知的外延生长半导体制造工艺被形成。图2所示的实施例仅仅是示例性的。应当看到，半导体激光器可以用不同的材料和/或不同的层被构建。
图3显示半导体激光器10的不同部分的工作。光栅20的周期被构建来生成在第一波长λ1处具有最大强度的激光束。放大器部分14被构建成在第二波长λ2处具有峰值光增益。传统的半导体激光器被设计成使得由反馈激光器部分生成的波长与放大器部分中的峰值光增益的波长相同，以便得到器件内的最佳光增益。这可导致不稳定的激光器，如果输出的光束的一部分返回到器件，这可能导致不稳定的激光器。
把第一波长λ1从第二波长λ2偏离开，导致在器件10中放大器部分14很强地放大在增益曲线“尾部”的波长，而在曲线的峰值增益处提供弱的放大。最终得到的输出光束具有相对较宽的线宽。作为例子，输出光束的线宽可以是10纳米或更多。生成宽的线宽的半导体激光器比起产生窄的线宽的激光器是更加稳定的，特别是对于高功率光束，其中一部分光束反射回器件。
虽然在附图中描述和显示了某些示例性实施例，但应当看到，这样的实施例在广义的发明方面仅仅是说明性的而不是限制性的，并且本发明并不限于所显示和描述的具体的结构和安排，因为本领域技术人员可以想到各种其他修正。