基于SiO2波導(dǎo)的低耦合系數(shù)、窄線寬、高階布拉格光柵特性研究

尹小杰，王警輝，鄭之遠(yuǎn)，宋澤國

（1 中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所 集成光電子國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 北京 100083）

（2 河南仕佳光子科技股份有限公司 河南省光電芯片與集成重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，鶴壁 458030）

（3 無錫芯光互連技術(shù)研究院有限公司，無錫 214000）

0 引言

布拉格光柵作為重要的選頻元件在激光器［1-5］、傳感器［6-9］以及濾波器［10-11］等領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。尤其是在窄線寬激光器中，布拉格光柵是激光器壓窄線寬的重要元件。布拉格光柵本身的線寬、反射率對窄線寬激光器的性能和可靠性有決定性的影響。從耦合腔窄線寬激光器穩(wěn)定性考慮出發(fā)，布拉格光柵本身線寬越窄，增益芯片內(nèi)腔模式與光柵縱模之間的模式競爭將得到越大的改善，同時，激光器波長的溫度穩(wěn)定性也將隨之提高。因此，光柵線寬越窄對于窄線寬激光器的性能越有益。

窄線寬激光器有內(nèi)腔、外腔兩種結(jié)構(gòu)，內(nèi)腔結(jié)構(gòu)又分為分布反饋式半導(dǎo)體激光器（Distributed-Feedback Laser Diode， DFB-LD），分布布拉格反射式半導(dǎo)體激光器（Distributed-Bragg-Reflector Laser Diode， DBRLD）。內(nèi)腔窄線寬激光器中的布拉格光柵均采用半導(dǎo)體激光器的本征材料，對于不同工作波長光柵材料主要分為GaAs、InP 和GaSb 等［12-14］。在DFB 激光器中大多采用低階光柵，以此改善由光柵所帶來的器件損耗，但低價光柵精度要求高，制備工藝難度大。近年來，為了降低器件制備的工藝難度，也有文獻(xiàn)報道采用高階布拉格光柵來制備DBR-LD 激光器，中科院半導(dǎo)體所黃書山等［14］制備了16 階和24 階GaSb 基布拉格光柵DBR-LD 激光器。外腔窄線寬激光器中目前最常見的技術(shù)方案為將增益芯片與無源光柵耦合，通過外部布拉格光柵壓窄線寬。……