專利名稱：使用半導體光放大器的寬帶光源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用半導體光放大器的寬帶光源。
背景技術(shù)：
通常地，寬帶光源包括發(fā)光二極管(LED)、超級發(fā)光二極管(SLED)、摻鉺光纖放大器(EDFA)等。特別是，由于可以穩(wěn)定地獲得大功率的偏振不敏感光，EDFA得到了廣泛應(yīng)用。然而，由于從EDFA發(fā)射的光的波長范圍是有限的，EDFA作為寬帶光源使用受到了限制。此外，EDFA大于多數(shù)可用的半導體器件，所以，難以通過規(guī)模生產(chǎn)來降低EDFA的生產(chǎn)成本。因此，需要克服這些與EDFA相關(guān)的問題。
目前，當寬帶光源廣泛使用于波分復用(WDM)無源光網(wǎng)絡(luò)(PON)領(lǐng)域時，比其他傳統(tǒng)光器件便宜的半導體光放大器(SOA)作為寬帶光源得到了普及。
可以將半導體光放大器(SOA)用作光交換機中的放大器和光元件、波長轉(zhuǎn)換器、全光邏輯電路、信號再生器和發(fā)射器/接收器。正如所述的那樣，SOA根據(jù)其應(yīng)用具有不同的結(jié)構(gòu)。
圖1是具有放大通過輸入端輸入的光，然后通過輸出端輸出放大光的功能的傳統(tǒng)行波半導體光放大器(SOA)100的示意圖。行波SOA100包括有源層101，充當增益區(qū)域；形成在有源層下表面和上表面的下包層和上包層102和103，用于限制進入有源層101的光路；以及反射涂層104和105，分別具有反射率R1和R2。圖1中的箭頭表示光的放大自發(fā)輻射(ASE)。
為了使用SOA作為寬帶光源，希望使用反射SOA，其中將光從一個表面輸入并輸出，從而產(chǎn)生光的放大自發(fā)輻射(ASE)。
圖2是傳統(tǒng)的反射半導體光放大器(SOA)200的示意圖。反射SOA 200包括充當增益區(qū)域的有源層201、下包層202、上包層203、具有反射率R3的AR涂層204以及具有反射率R4的高反射涂層205。反射SOA 200與圖1所示的行波SOA 100的不同之處在于，其中在反射SOA 200的有源層201的一個表面上形成AR涂層204，在反射SOA200的有源層201的另一表面上形成高反射涂層205。如所述的那樣，在反射SOA 200內(nèi)，通過有源層201的一個表面輸入的光不通過有源層201的另一表面輸出，而是再一次經(jīng)過有源層201反射和放大，然后通過輸入端輸出。
為了保持低增益波動，需要降低傳統(tǒng)反射SOA 200的AR涂層204的反射率。圖3是示出了根據(jù)增益和放大器橫截面的反射率的變化的增益波動的變化的曲線圖。應(yīng)當注意，為了在高增益中獲得不多于10％(0.5dB)的增益波動，必須保持低反射率。例如，在放大器具有30dB的增益(5)的情況下，放大器的兩個表面上的反射率R3和R4的乘積必須大于1×10-8，以獲得小于0.5dB的增益波動。從而，如果假設(shè)高反射涂層的反射率大于30％，則可以得到的結(jié)論是在輸出端的反射率必須不大于1×10-8。然而，由于通過使用波導、窗口和防反射涂層的角結(jié)構(gòu)來制造半導體光放大器的一般過程所獲得的反射率大約1×10-5，如圖4所示，增益波動相當高。因此，當在非常低的增益區(qū)域中操作放大器時，放大器可以輕松地獲得低增益波動特性。然而，為了在高增益區(qū)域獲得低增益波動特性，必須極大地降低放大器輸出端的反射率。

發(fā)明內(nèi)容
所以，鑒于上述問題提出本發(fā)明，并通過提供一種使用半導體光放大器的寬帶光源，其即使在高增益區(qū)域，仍保持低增益波動，而無需降低輸出端的反射率，來提供額外的優(yōu)點。
根據(jù)本發(fā)明，一種寬帶光源，包括半導體光放大器，具有充當增益區(qū)域的有源層、下包層、上包層和形成在有源層的兩端的防反射層；以及反射器，位于半導體光放大器的外部，用于反射從半導體光放大器輸出的光，從而將反射光再次輸入到有源層，以便使半導體光放大器的增益波動最小化。
優(yōu)選地，所述寬帶光源還可以包括光波導，用于實現(xiàn)半導體光放大器和反射器間的光耦合，而且所述光波導可以具有來自半導體光放大器的光的放大自發(fā)輻射的相干長度幾倍的長度。
此外，所述寬帶光源還可以包括偏振控制器，用于控制半導體光放大器的偏振依賴性。


參照附圖，根據(jù)以下詳細描述，將更為清楚地了解本發(fā)明的以上特征和其它優(yōu)點，其中圖1是傳統(tǒng)行波半導體光放大器的示意圖；圖2是傳統(tǒng)反射半導體光放大器的示意圖；圖3是示出了根據(jù)增益和放大器橫截面的反射率的變化的增益波動的變化的曲線圖；圖4是示出了并未降低其橫截面的反射率的反射半導體光放大器的光譜的曲線圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的使用半導體光放大器的寬帶光源的示意圖；以及圖6是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的使用半導體光放大器的寬帶光源的示意圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在，將參照附圖詳細描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。即使在不同的圖中描述它們，圖中相同或相似的元件仍由相同的參考數(shù)字表示。為了清楚和簡化的目的，當其可能使本發(fā)明的主題模糊不清時，將省略與本文相關(guān)的已知功能和結(jié)構(gòu)的詳細描述。
圖5是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的使用半導體光放大器的寬帶光源的示意圖。
如圖5所示，寬帶光源500包括半導體放大器510；寬帶反射器530，用于反射從半導體光放大器510的一端輸出的光；以及光波導520，用于實現(xiàn)半導體光放大器510和寬帶反射器530之間的光耦合。
光放大器510還包括充當增益區(qū)域的有源層511；形成在有源層511的下表面和上表面的下包層和上包層512和513，用于限制進入有源層511的光路徑；以及防反射(AR)涂層514和515，分別具有反射率R5和R6。
寬帶反射器530用作高反射涂層，并且可以根據(jù)寬帶光源的各自應(yīng)用要求的規(guī)格選擇寬帶反射器530的反射率。通常，當寬帶反射器530的反射率增加時，可以獲得加強的輸出功率、低增益波動、紅移中心波長并且可以減小AR涂層514的半高寬(FWHM)。此外，對于寬帶反射器530的反射率，具有低光限制系數(shù)的半導體光放大器510比具有高光限制系數(shù)的半導體放大器510更加敏感。光限制系數(shù)由半導體光放大器510的有源層511的結(jié)構(gòu)決定。由于通過使用波導、窗口和防反射涂層的角結(jié)構(gòu)制造半導體光放大器的一般過程所獲得的反射率大約為1×10-5，優(yōu)選的是，寬帶反射器530具有大于放大器的輸入或輸出端的反射率1×10-5的反射率。
現(xiàn)在，將根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，詳細描述上述寬帶光源500的操作。
仍然參照圖5，通過具有反射率R6的AR涂層反射反射由有源層511放大的光的ASE的一部分，輸出光的ASE的剩余部分。輸出光到達光波導520，然后由寬帶反射器530反射。通過AR涂層515將反射光輸入回半導體光放大器510的有源層511，由半導體光放大器510對其進行放大，然后通過AR涂層514輸出。也就是說，在本發(fā)明中，將用于反射輸出光的高反射涂層設(shè)置在半導體光放大器外，這反過來具有降低增益波導的效果。由于光的相干性產(chǎn)生的Fabry-Perot模式引起增益波動，上述光是通過在半導體放大器的有源層的兩端注入外部電流而產(chǎn)生的。因此，在如本發(fā)明那樣，將反射器設(shè)置在半導體光放大器的外部的情況下，當光通過有源層放大并通過波導到達反射器時，光失去了其相干性。因此，不產(chǎn)生增益波動。然而，存在由半導體光放大器兩端的、值在零以上的反射率產(chǎn)生的輕微增益波動。注意的是，波導具有通過半導體光放大器放大的光的ASE的相干長度幾倍的長度(例如，10mm或更多)。
圖6是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的使用半導體光放大器的寬帶光源600的示意圖。寬帶光源600包括半導體放大器610；寬帶反射器630，用于反射從半導體光放大器610的一端輸出的光；以及光波導620，用于實現(xiàn)半導體光放大器610和寬帶反射器630之間的光耦合。寬帶光源600還包括偏振控制器640，位于半導體光放大器610和寬帶反射器630之間的光波導620上。
除了還設(shè)置了偏振控制器640，以控制半導體光放大器610的偏振依賴性以外，第二實施例的結(jié)構(gòu)和操作本質(zhì)上與參照圖5的上述描述相同。因此，由于他們已經(jīng)參照圖5進行描述，省略在先前段落描述的相似元件的討論以避免冗余。盡管半導體光放大器610具有偏振依賴性，偏振控制器640用于消除在其輸出端的偏振依賴性。
從上述描述清楚的是，本發(fā)明提供了使用半導體光放大器的寬帶光源，其中用作用于反射光的高反射涂層的寬帶反射器位于半導體光放大器的外部，從而降低了由光的相干性產(chǎn)生的增益波動。因此，本發(fā)明的寬帶光源降低了對半導體光放大器兩端的反射率的要求，因此使半導體光放大器的產(chǎn)量最大化。此外，本發(fā)明的寬帶光源還可以包括偏振控制器，從而控制半導體光放大器的偏振依賴性。
盡管只詳細的描述了本發(fā)明的一個實施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當清楚的是，在不偏離由所附權(quán)利要求所公開的本發(fā)明的范圍和精神的前提下，對特定元件的修改、添加和替換是可能的。
權(quán)利要求
1.一種寬帶光源，包括半導體光放大器，包括充當增益區(qū)域的有源層，分別位于有源層的下表面和上表面的下包層和上包層，以及形成在有源層兩端的防反射層；以及反射器，用于反射從所述半導體光放大器輸出的光，從而將反射光輸入回所述有源層，以便使所述半導體光放大器的增益波動最小化。
2.按照權(quán)利要求1所述的寬帶光源，其特征在于所述半導體光放大器包括行波半導體光放大器和反射半導體光放大器之一。
3.按照權(quán)利要求1所述的寬帶光源，其特征在于還包括光波導，用于實現(xiàn)所述半導體光放大器和所述反射器之間的光耦合。
4.按照權(quán)利要求3所述的寬帶光源，其特征在于所述光波導的長度至少是由所述半導體光放大器產(chǎn)生的光的放大自發(fā)輻射的相干長度的二倍。
5.按照權(quán)利要求4所述的寬帶光源，其特征在于所述光波導的長度為10mm或更長。
6.按照權(quán)利要求1所述的寬帶光源，其特征在于所述反射器具有1×10-5或更高的反射率。
7.按照權(quán)利要求1所述的寬帶光源，其特征在于還包括偏振控制器，用于控制所述半導體光放大器的偏振依賴性。
8.一種寬帶光源，包括半導體光放大器；反射器，用于反射從所述半導體光放大器的一端輸出的光；以及光波導，用于實現(xiàn)所述半導體光放大器和所述寬帶反射器之間的光耦合。
9.按照權(quán)利要求8所述的寬帶光源，其特征在于所述光放大器還包括有源層，作為增益區(qū)域；下包層和上包層，形成在有源層的下表面和上表面上；以及防反射涂層，位于有源層的兩端。
10.按照權(quán)利要求8所述的寬帶光源，其特征在于所述半導體光放大器產(chǎn)生的光經(jīng)過所述光波導到達所述反射器，被反射回所述半導體光放大器的有源層。
11.按照權(quán)利要求8所述的寬帶光源，其特征在于所述半導體光放大器包括行波半導體光放大器和反射半導體光放大器之一。
12.按照權(quán)利要求8所述的寬帶光源，其特征在于所述光波導的長度至少是由所述半導體光放大器產(chǎn)生的光的放大自發(fā)輻射的相干長度的二倍。
13.按照權(quán)利要求8所述的寬帶光源，其特征在于所述光波導的長度為10mm或更長。
14.按照權(quán)利要求8所述的寬帶光源，其特征在于所述反射器具有1×10-5或更高的反射率。
15.按照權(quán)利要求8所述的寬帶光源，其特征在于還包括偏振控制器，用于控制所述半導體光放大器的偏振依賴性。
全文摘要
提供了一種使用半導體光放大器的寬帶光源。所述寬帶光源包括半導體光放大器，包括充當增益區(qū)域的有源層，下包層，上包層，以及形成在有源層兩端的防反射層；以及反射器，位于半導體光放大器的外部，用于反射從半導體光放大器輸出的光，從而將反射光輸入回有源層，以便使半導體放大器的增益波動最小化。
文檔編號H01S5/028GK1607412SQ200410038638
公開日2005年4月20日 申請日期2004年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月13日
發(fā)明者金承佑, 李定錫, 黃星澤 申請人:三星電子株式會社