CN114300934B - 一种激光器芯片、光发射组件、光模块及激光生成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种激光器芯片、光发射组件、光模块及激光生成方法。激光器芯片至少包括第一激光器和第二激光器。第一激光器和第二激光器共用同一衬底。第一激光器的波导和第二激光器的波导在激光器芯片的光输出方向上串连。第一激光器和第二激光器电隔离。第一激光器的第一光栅和第二激光器的第二光栅的光栅周期不同。第一光栅用于对第一激光器产生的光进行选模，以得到第一输出光。第二光栅用于对第二激光器产生的光进行选模，以得到第二输出光。由于激光器芯片可以输出不同波长的光。对该激光器芯片进行封装得到的TOSA即可实现多波长发射，达到了多组TOSA才能实现的效果。使得采用这种TOSA的光模块的整体结构更加简单。
Description
技术领域
本申请涉及光通信领域，尤其涉及一种激光器芯片、光发射组件、光模块及激光生成方法。
背景技术
目前，大规模部署的无源光网络(passive optical network，PON)包括G比特无源光网络(Gig-bit passive optical network,GPON)。随着网络带宽升级，后面还要部署10G-GPON。为了解决GPON与10G-GPON的共存问题，可以将GPON光模块与10G-GPON光模块合二为一，得到组合(combo)光模块。
现有的一种combo光模块的设计方式是，将两组的光发送组件(transmittingoptical sub-assembly，TOSA)和光接收组件(receiving optical sub-assembly，ROSA)设置在同一个封装结构中。并通过在该封装结构中设置一系列波分复用(wavelengthdivision multiplexing，WDM)装置来实现GPON和10G-GPON的两组收发功能。
然而在该设计方式中，采用了两组TOSA和ROSA，并且，封装结构中需要较多的WDM装置，导致combo光模块的结构较为复杂。
发明内容
本申请实施例提供了一种激光器芯片、光发射组件、光模块及激光生成方法。
第一方面，本申请实施例提供了一种激光器芯片，至少包括第一激光器和第二激光器。第一激光器和第二激光器共用同一衬底。第一激光器的波导和第二激光器的波导在激光器芯片的光输出方向上串连。第一激光器和第二激光器电隔离。其中，第一激光器包括第一光栅，第二激光器包括第二光栅。第一光栅的光栅周期和第二光栅的光栅周期不同。具体地，第一光栅用于对第一激光器产生的光进行选模，以得到具有第一波长的第一输出光。第二光栅用于对第二激光器产生的光进行选模，以得到具有第二波长的第二输出光。
在该实施方式中，激光器芯片集成了多个激光器，通过一个激光器芯片即可实现多波长输出。多个激光器可以共用同一衬底和有源区，使用的材料种类较少，无需采用复杂的单片集成技术和电路控制。激光器芯片中各激光器的波导在光输出方向上串连，光耦合更加简单。进而，对该激光器芯片进行封装得到的TOSA即可实现多波长发射，达到了多组TOSA才能实现的效果。使得采用这种TOSA的光模块的整体结构更加简单。
在一些可能的实施方式中，第一激光器和第二激光器共用同一出光端面。通过这种设计方式，两个激光器产生的光不会从两个不同的端面射出，无需再设置合波器件，使得激光器芯片的整体结构更简单。
在一些可能的实施方式中，第一激光器和第二激光器共用同一有源层。其中，为了使两个激光器的输出光都有较好的增益效果。第一波长和第二波长应当位于有源层的增益峰所对应的波长的两侧。
在一些可能的实施方式中，第一激光器采用第一有源层，第二激光器采用第二有源层。其中，为了使两个激光器的输出光都有较好的增益效果。第一波长与第一有源层的增益峰所对应的波长对齐。第二波长与第二有源层的增益峰所对应的波长对齐。
在一些可能的实施方式中，第一激光器的输出波长大于第二激光器的输出波长。第一激光器的波导与出光端面之间的距离大于第二激光器的波导与出光端面之间的距离。应理解，短波长的光子能量大，在波导中传输更容易被吸收。那么为了减少光子的吸收，输出波长越短的激光器应当越靠近出光端面。使得激光线芯片的性能更好。
在一些可能的实施方式中，激光器芯片还包括光放大器。光放大器采用同样的衬底。第一激光器、第二激光器和光放大器电隔离。具体地，光放大器用于对第一输出光和/或第二输出光进行光放大。应理解，光放大器除了不包括光栅之外，其他各层的材料结构与上述介绍的激光器类似。通过设置光放大器可以使得激光器芯片的光输出功率更大。优选地，为了使光放大效果最佳，光放大器应当放置在离激光器芯片出光端面最近的位置。
在一些可能的实施方式中，激光器芯片还包括控制器、第一开关、第二开关、第一电流源和第二电流源。第一开关的一端与第一激光器的电极连接，第一开关的另一端与第一电流源连接。第二开关的一端与第二激光器的电极连接，第二开关的另一端与第二电流源连接。具体地，控制器用于通过控制第一开关将第一电流源输出的电流加载到第一激光器的电极上。和/或，控制器用于通过控制第二开关将第二电流源输出的电流加载到第二激光器的电极上。在该实施例中，提供了一种激光器芯片输出不同波长的具体实现方式，提高了本方案的实用性。
需要说明的是，控制器通过控制第一开关和第二开关可实现多种的工作模式。第一种、第一激光器上加载大于或等于阈值的直流电或交流电信号。第二激光器上不加载电流。这种工作模式下，第二激光器的波导对第一激光器的输出光的损耗较大，第一激光器的输出光功率较小。第二种、第一激光器上加载大于或等于阈值的直流电或交流电信号。第二激光器上加载小于阈值的直流电。这种工作模式下，第二激光器的波导对第一激光器的输出光的损耗接近于0，第二激光器可以对第一激光器的输出光进行放大，第一激光器的输出光功率适中。第三种、第一激光器上加载大于或等于阈值的直流电或交流电信号。第二激光器上加载大于或等于阈值的直流电。这种工作模式下，第二激光器同样可以对第一激光器的输出光进行放大。但是，第二激光器同样会输出光，从而需要补充器件进行过滤，以保证输出单一波长。通过对上述三种工作模式的对比可知，第二种工作模式的效果最佳。
在一些可能的实施方式中，第一激光器和第二激光器之间开设凹槽。凹槽可以增加两个激光器电极之间的隔离电阻，以实现第一激光器和第二激光器的电隔离。
在一些可能的实施方式中，还可以在凹槽中注入质子或惰性离子，以提高电隔离效果。
在一些可能的实施方式中，可以在第一激光器和第二激光器的电极之间注入质子或惰性离子，以实现第一激光器和第二激光器的电隔离。提高了本方案的灵活性。应理解，为了使本申请激光器芯片的整体结构更加紧凑并降低干扰，第一激光器的电极和第二激光器的电极之间的距离应当在预设的距离范围内。例如，第一激光器的电极和第二激光器的电极之间的距离大于或等于5um且小于或等于200um。
在一些可能的实施方式中，第一波长为1310nm，第二波长为1270nm，或者，第一波长为1577nm,第二波长为1490nm，或者，第一波长为1342nm,第二波长为1310nm或1270nm。本申请的激光器可以兼容多种PON网络，例如GPON和XGPON等，提高了本方案的扩展性。
在一些可能的实施方式中，衬底可以是硅基半导体材料或磷化铟(InP)等。
第二方面，本申请实施例提供了一种激光生成方法。该方法包括如下步骤。首先，确定输出波长。由于激光器芯片中每个激光器输出光的波长不同。根据需要输出的波长即可确定激光器芯片中的激光器，例如第一激光器。接下来，通过第一电流源将第一电流加载到激光器芯片中与输出波长对应的第一激光器上。以使得第一激光器产生具有输出波长的光信号。应理解，第一电流大于或等于第一激光器的电流阈值。进而，输出第一激光器产生的光信号。
在一些可能的实施方式中，还可以通过第二电流源将第二电流加载到激光器芯片的第二激光器上，以对第一激光器产生的光信号进行放大。其中，第二电流小于第二激光器的电流阈值。第二激光器只用于对第一激光器产生的光信号进行放大，自身并不会产生光信号，无需进行外部过滤。
在一些可能的实施方式中，还可以通过第二电流源将第三电流加载到激光器芯片的第二激光器上，以输出第二激光器产生的第二光信号。其中，第三电流大于或等于第二激光器的电流阈值。在该实施例中，第二激光器除了可以对第一激光器产生的光信号进行放大外，自身也会产生光信号。
第三方面，本申请实施例提供了一种光发射组件(Transmitting Optical sub-assembly，TOSA)，包括如第一方面的激光器芯片、监控激光二极管(monitor photodiode，MPD)和封装结构。封装结构包括底座、管帽和透镜。激光器芯片和MPD设置在所述底座上。MPD用于监测激光器芯片输出的光功率。管帽套设在底座上，透镜设置在管帽上。透镜用于对激光器芯片发射的光进行汇聚。
第四方面，本身实施例提供了一种光模块，包括如第三方面的光发射组件、壳体、光接收组件(Receiving Optical sub-assembly，ROSA)、波分复用(wavelength divisionmultiplexing，WDM)滤波片和光纤连接端口。TOSA、ROSA和光纤连接端口设置在壳体上。WDM滤波片设置在壳体内。具体地，WDM滤波片用于将TOSA发射的光透射至光纤连接端口，并将来自光纤连接端口的光反射至ROSA。
从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：本申请提供的激光器芯片集成了多个激光器。通过一个激光器芯片即可实现多波长输出。多个激光器可以共用同一衬底和有源区，使用的材料种类较少，无需采用复杂的单片集成技术和电路控制。激光器芯片中各激光器的波导在光输出方向上串连，光耦合更加简单。进而，对该激光器芯片进行封装得到的TOSA即可实现多波长发射，达到了多组TOSA才能实现的效果。使得采用这种TOSA的光模块的整体结构更加简单。
附图说明
图1为一种PON***的结构示意图；
图2为本申请实施例中光模块的一种结构示意图；
图3为本申请实施例中激光器芯片的第一种结构示意图；
图4为本申请实施例中激光器芯片的第二种结构示意图；
图5为本申请实施例中激光器芯片的第三种结构示意图；
图6为本申请实施例中激光器芯片的第四种结构示意图
图7为本申请实施例中激光器的一种增益谱示意图；
图8为本申请实施例中激光器芯片的第五种结构示意图；
图9为本申请实施例中激光器的另一种增益谱示意图；
图10为本申请实施例中激光器芯片的第六种结构示意图；
图11为本申请实施例中激光器芯片的第七种结构示意图；
图12为本申请实施例中激光生成方法的一个实施例示意图。
具体实施方式
本申请实施例提供了一种激光器芯片、光发射组件、光模块及激光生成方法。
需要说明的是，本申请说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”和“第三”等用于区别类似的对象，而非限定特定的顺序或先后次序。应理解，上述术语在适当情况下可以互换，以便在本申请描述的实施例能够以除了在本申请描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本申请主要应用于无源光网络(passive optical network，PON)***中。下面首先对PON***进行介绍。
图1为一种PON***的结构示意图。PON***中的网络设备包括光线路终端(optical line terminal，OLT)10和光网络单元(Optical Network Unit，ONU)20。光线路终端10和光网络单元20之间部署有光纤分布网络(Optical distribution network，ODN)30。其中，光线路终端10和光网络单元20中均设置有光模块。下面结合附图对本申请提供的一种光模块进行介绍。
图2为本申请实施例中光模块的一种结构示意图。光模块包括光发射组件(Transmitting Optical sub-assembly，TOSA)201和光接收组件(Receiving Opticalsub-assembly，ROSA)202。光发射组件201和光接收组件202封装在壳体203上。壳体203内还设置有波分复用(wavelength division multiplexing，WDM)滤波片204。壳体203上的端口205用于连接光纤。具体地，光发射组件201发出的光经过WDM滤波片204时透射并从端口205输出。从端口205输入的光经过WDM滤波片204时反射并传输至光接收组件202。
需要说明的是，本申请提供的光模块可以实现多波长收发。例如，GPON中的OLT采用1490nm的波长进行发送，1310nm的波长进行接收。XGPON中的OLT采用1577nm的波长进行发送，1270nm的波长进行接收。光发射组件201可以支持发射1490nm波长和1577nm波长的光。光接收组件202可以支持接收1310nm波长和1270nm波长的光。可选地，为了滤除杂散光，在光发射组件201发射光的光路上还可以设置带通滤波器。
应理解，本申请主要是实现一个TOSA可以输出多种不同波长的光。至于光模块中采用多少个ROSA，本申请不做限定。如图2所示，可以通过一个ROSA实现多波长接收。或者，也可以通过多个ROSA分别接收不同波长的光，本申请对此不再结合附图介绍。下面对本申请提供的TOSA进行介绍。
TOSA一般采用同轴管壳(transistor-outline can，TO-CAN)的形式进行封装。TOSA中包括激光器芯片、监控激光二极管(monitor photodiode，MPD)和封装结构。封装结构包括底座、管帽和透镜。激光器芯片和MPD设置在底座上。MPD用于监测激光器芯片输出的光功率。管帽套设在底座上，透镜设置在管帽上。透镜用于对激光器芯片发射的光进行汇聚。应理解，在TOSA的封装结构外还可以设置有支架、管体、带尾纤的光纤插芯和光纤适配器等。支架用于固定封装结构。管体用于连接支架和光纤适配器。光纤适配器用于和带尾纤的光纤插芯连接。需要说明的是，本申请中的TOSA也可以采用盒式封装等其他封装方式，具体此处不做限定。
通过上述描述，本申请提供的光模块只需要设置一个TOSA即可实现多波长发射。无需制作多组TOSA，并且也无需使用大量的WDM滤波片以及耦合透镜。使得光模块的整体结构更加简单。应理解，本申请中的TOSA所采用的激光器芯片可以发射多种不同波长的光，下面对本申请所提供的激光器芯片进行详细的介绍。
图3为本申请实施例中激光器芯片的第一种结构示意图。激光器芯片至少包括第一激光器301和第二激光器302。第一激光器301和第二激光器302采用同一衬底303。第一激光器301的波导和第二激光器302的波导在激光器芯片的光输出方向上串连并连接至激光器芯片的出光端面。并且，第一激光器301和第二激光器302电隔离。应理解，第一激光器301和第二激光器302都是基于衬底303制造的。第一激光器301不仅限于衬底303上生长出来的那一部分，衬底303也是第一激光器301的组成部分。同理，第二激光器302不仅限于衬底303上生长出来的那一部分，衬底303也是第一激光器302的组成部分。也即是说，第一激光器301、第二激光器302和衬底303构成了单片集成的结构。
应理解，激光器为了得到较大的输出功率通常使用较长的激光谐振腔，使得激光器的输出是多模的。那么，为了提高输出光的相干性，就需要使激光器工作在单一纵模下，即输出单一波长的光。本申请通过激光器中设置的光栅进行选模，以实现激光器输出单一波长的光。具体地，第一激光器301包括第一光栅304。第二激光器302包括第二光栅305。第一光栅304和第二光栅305的光栅周期不同。第一光栅304用于对第一激光器301产生的光进行选模，以得到具有第一波长的第一输出光。第二光栅305用于对第二激光器302产生的光进行选模，以得到具有第二波长的第二输出光。
激光器芯片的材料结构自下而上包括衬底303、下分别限制层、多量子阱有源层、上分别限制层、光栅层、空间层、波导限制层和电极。需要说明的是，上述列举的各层结构是激光器的常规结构，这里不在附图中一一标记了。其中，上分别限制层和下分别限制层用于限制垂直方向的载流子和光子。光栅层中设置有第一光栅304和第二光栅305。空间层主要是便于光栅的制作，是光栅层的刻蚀停止层。空间层之上的波导限制层用于形成光传输的波导。
应理解，第一激光器301和第二激光器302可以共用同一出光端面。为了使第一激光器301和第二激光器302产生的光都向出光端面的方向传输。需要在出光端面对侧的端面上镀高反(High Reflection，HR)膜。另外，出光端面上可以镀增透(Anti-Reflection，AR)膜，用于增加出光功率。通过这种设计方式，两个激光器产生的光不会从两个不同的端面射出，不用再设置合波器件，使得激光器芯片的整体结构更简单。
需要说明的是，第一激光器301和第二激光器302的排布位置可以由各自的输出波长决定。由于短波长的光子能量大，在波导中传输更容易被吸收。那么为了减少光子的吸收，即提高输出光功率，输出波长越短的激光器应当越靠近出光端面。如图3所示，第二激光器302相对于第一激光器301更靠近出光端面。也即是说，第一激光器301输出光的第一波长大于第二激光器302输出光的第二波长。第一光栅304的光栅周期大于第二光栅305的光栅周期。
需要说明的是，本申请不限定激光器芯片中每个激光器输出光的波长。例如，第一激光器301输出光的波长为1310nm，第二激光器302输出光的波长为1270nm。又例如，第一激光器301输出光的波长为1577nm，第二激光器302输出光的波长为1490nm。再例如，第一激光器301输出光的波长为1342nm，第二激光器302输出光的波长为1310nm或1270nm。另外，本申请中激光器芯片的衬底可以是硅基半导体材料或磷化铟(InP)等，具体此处不做限定。
图4为本申请实施例中激光器芯片的第二种结构示意图。在一种可能的实现方式中，第一激光器301的上表面设置有P型电极301a。第二激光器302的上表面设置有P型电极302a。衬底303的下表面设置有N型电极303a。第一激光器301和第二激光器302的***还可以设置有控制器306、第一电流源307、第二电流源308、第一开关309和第二开关310。第一开关309的一端与第一激光器301的P型电极301a连接。第一开关309的另一端与第一电流源307连接。第二开关310的一端与第二激光器302的P型电极302a连接。第二开关310的另一端与第二电流源308连接。控制器306用于控制第一开关309和第二开关310闭合或断开。具体地，控制器306通过控制第一开关309将第一电流源307输出的电流加载在第一激光器301的P型电极301a和N型电极303a上。控制器306通过控制第二开关310将第二电流源308输出的电流加载在第二激光器302的P型电极302a和N型电极303a上。应理解，只有当激光器上加载的电流大于或等于激光器的电流阈值时，才能使激光器产生激光。本申请不限定第一激光器和第二激光器的电流阈值。
可选地，第一激光器301和第二激光器302生成的可以是连续光，也可以是光信号。例如，若第一激光器301上加载的是直流电，则第一激光器301生成连续光。若第一激光器301上加载的是交流电信号，则第一激光器301生成光信号。
需要说明的是，控制器306通过控制第一开关309和第二开关310可以实现多种不同的工作模式。下面对本申请中激光器芯片的几种工作模式进行介绍。
第一种、第一激光器301上加载大于或等于阈值的直流电或交流电信号。第二激光器302上不加载电流。此时激光器芯片输出具有第一波长的第一输出光。这种工作模式下，第二激光器302的波导对第一输出光的损耗较大，第一输出光的功率较小。
第二种、第一激光器301上加载大于或等于阈值的直流电或交流电信号。第二激光器302上加载小于阈值的直流电。此时激光器芯片输出具有第一波长的第一输出光。这种工作模式下，第二激光器302的波导对第一输出光的损耗接近于0，第二激光器302可以对第一输出光进行放大，第一输出光的功率适中。
第三种、第一激光器301上加载大于或等于阈值的直流电或交流电信号。第二激光器302上加载大于或等于阈值的直流电。此时激光器芯片输出具有第一波长的第一输出光和具有第二波长的第二输出光。这种工作模式下，第二激光器302可以进一步对第一输出光进行放大，第一输出光的功率较大，但第二输出光需要借助外部器件(例如滤波器)过滤。
第四种、第二激光器302上加载大于或等于阈值的直流电或交流电信号。第一激光器301上不加载电流。此时激光器芯片输出具有第二波长的第二输出光，其功率较小。
第五种、第二激光器302上加载大于或等于阈值的直流电或交流电信号。第一激光器301上加载小于阈值的直流电。此时激光器芯片输出具有第二波长的第二输出光，第二输出光的功率适中。
第六种、第二激光器302上加载大于或等于阈值的直流电或交流电信号。第一激光器301上加载大于或等于阈值的直流电。此时激光器芯片输出具有第一波长的第一输出光和具有第二波长的第二输出光，第二输出光的功率较大。
本实施例中，可以有多种方式实现第一激光器301与第二激光器302的电隔离，下面分别进行介绍。
第一种、在第一激光器301和第二激光器302的P型电极之间注入质子或惰性离子，以实现第一激光器301与第二激光器302的电隔离。其中，惰性离子可以是氦、氖或氩等离子。应理解，为了使本申请激光器芯片的整体结构更加紧凑并降低干扰，第一激光器的电极和第二激光器的电极之间的距离应当在预设的距离范围内。例如，第一激光器的电极和第二激光器的电极之间的距离大于或等于5um且小于或等于200um。
第二种、图5为本申请实施例中激光器芯片的第三种结构示意图。如图5所示，在第一激光器301和第二激光器302之间开设凹槽311。凹槽311可以增加两个激光器电极之间的隔离电阻，以实现第一激光器301和第二激光器302的电隔离。应理解，只要可以实现第一激光器301和第二激光器302的电隔离，且不影响第一激光器301和第二激光器302的正常工作即可，本申请不限定凹槽的深度。可选地，为了提高电隔离的效果，还可以在凹槽中注入质子或惰性离子。
需要说明的是，第一激光器301和第二激光器302可以共用同一有源层，也可以采用不同的有源层。下面分别进行介绍。
图6为本申请实施例中激光器芯片的第四种结构示意图。如图6所示，第一激光器301和第二激光器302共用有源层312。为了使两个激光器的输出光都有较好的增益效果，可以通过如下的设计方式实现。图7为本申请实施例中激光器的一种增益谱示意图。其中，横坐标表示波长，纵坐标表示增益。第一波长和第二波长应当位于有源层的增益峰所对应的波长的两侧。
图8为本申请实施例中激光器芯片的第五种结构示意图。如图8所示，第一激光器301采用第一有源层313，第二激光器采用第二有源层314。为了使两个激光器的输出光都有较好的增益效果，可以通过如下的设计方式实现。图9为本申请实施例中激光器的另一种增益谱示意图。其中，横坐标表示波长，纵坐标表示增益。第一波长与第一有源层的增益峰所对应的波长对齐。第二波长与第二有源层的增益峰所对应的波长对齐。
需要说明的是，本申请提供的激光器芯片所包括的激光器并不限于示例中的第一激光器和第二激光器。下面结合一个具体的示例进行说明。
图10为本申请实施例中激光器芯片的第六种结构示意图。如图10所示，激光器芯片还可以包括第三激光器315。第三激光器315的上表面设置有P型电极315a。第三激光器315同样采用衬底303。第三激光器315与第二激光器302电隔离。并且，三个激光器的波导在激光器芯片的光输出方向上串连。其中，第三激光器315包括第三光栅316。第三光栅316的光栅周期也不同于第一光栅304和第二光栅305的光栅周期。具体地，第三光栅316对第三激光器313产生的光进行选模，以得到具有第三波长的第三输出光。应理解，控制第三激光器315产生激光的实现方式与上述图4介绍的方式类似，具体此处不再赘述。优选地，为了减少光子的吸收，输出波长最短的第三激光器315距离出光端面最近。也就是说，第一波长大于第二波长，且第二波长大于第三波长。第一光栅304的光栅周期大于第二光栅305的光栅周期，并且第二光栅305的光栅周期大于第三光栅314的光栅周期。
在一种可能的实现方式中，本申请提供的激光器芯片还可以包括光放大器。下面集合一个具体的示例进行说明。
图11为本申请实施例中激光器芯片的第七种结构示意图。如图11所示，激光器芯片还可以包括光放大器317。光放大器317同样采用衬底303。光放大器317与第二激光器302电隔离。具体地，可以通过在光放大器317的电极317a上注入电流，以对第一激光器301和/或第二激光器302输出的光进行放大。应理解，光放大器317除了不包括光栅之外，其他各层的材料结构与上述介绍的激光器类似，具体此处不再赘述。需要说明的是，本申请不限定光放大器317设置的具***置。例如，光放大器317可以如图11所示放置在第二激光器203右侧。又例如，光放大器317还可以放置在第一激光器301左侧。再例如，光放大器317也可以放置在第一激光器301和第二激光器302之间。优选地，为了使光放大效果最佳，光放大器317应当如图11所示放置在离激光器芯片出光端面最近的位置。
本申请提供的激光器芯片集成了多个激光器。通过一个激光器芯片即可实现多波长输出。多个激光器可以共用同一衬底和有源区，使用的材料种类较少，无需采用复杂的单片集成技术和电路控制。激光器芯片中各激光器的波导在光输出方向上串连，光耦合更加简单。进而，对该激光器芯片进行封装得到的TOSA即可实现多波长发射，达到了多组TOSA才能实现的效果。使得采用这种TOSA的光模块的整体结构更加简单。
基于上面对激光器芯片的介绍，下面对结合激光器芯片的激光生成方法进行介绍。需要说明的是，该激光生成方法对应的装置结构可以如上述装置实施例的描述。但是，并不限于上述描述的激光器芯片。
图12为本申请实施例中激光生成方法的一个实施例示意图。在该示例中，激光生成方法包括如下步骤。
1201、确定输出波长。
本实施例中，激光器芯片包括多个激光器。其中，多个激光器共用同一衬底并且电隔离。多个激光器的波导在激光器芯片的光输出方向上串连。由于每个激光器所采用的光栅的光栅周期不同。因此，每个激光器输出光的波长不同。进而，根据需要输出的波长即可确定激光器芯片中的激光器。下面具体以选中的第一激光器为例进行介绍。
应理解，该激光器芯片的具体结构可参照上述装置实施例的相关描述，此处不再赘述。
1202、通过第一电流源将第一电流加载到激光器芯片中与输出波长对应的第一激光器上。
由于第一激光器的输出波长与需要输出的波长一致。那么，可以通过第一电流源将第一电流加载到第一激光器上，以使第一激光器工作。以图4为例，控制器306控制第一开关309闭合。使得第一电流源307输出的电流加载在第一激光器301上。第一激光器301将产生第一光信号。应理解，为了产生激光，加载在第一激光器301上的电流应当大于或等于第一激光器301的电流阈值。
可选地，在一种可能的实现方式中，该激光生成方法还包括步骤1203。
1203、通过第二电流源将第二电流加载到激光器芯片的第二激光器上，以对第一激光器产生的光信号进行放大。
以图4为例，控制器306还可以控制第二开关310闭合。使得第二电流源308输出的电流加载在第二激光器302上。若第二电流源308输出的电流小于第二激光器的302的电流阈值，则第二激光器302只用于对第一激光器产生的第一光信号进行放大，并不会产生光信号。若第二电流源308输出的电流大于或等于第二激光器的302的电流阈值，则第二激光器302除了对第一激光器产生的第一光信号进行放大外，还将产生第二光信号。应理解，本申请提供的激光器芯片具有多种工作模式，具体可以参照上述装置实施例的相关描述，此处不再赘述。
可选地，在另一种可能的实现方式中，本申请中的激光器芯片还可以包括光放大器，例如上述图11所示。那么，还可以通过在光放大器上加载电流对需要输出的光进行放大，具体此处不再赘述。
1204、输出第一激光器产生的光信号。
需要说明的是，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本申请进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (14)
1.一种激光器芯片，其特征在于，所述激光器芯片至少包括第一激光器和第二激光器，其中：
所述第一激光器和所述第二激光器共用同一衬底，所述第一激光器的波导和所述第二激光器的波导在所述激光器芯片的光输出方向上串连，所述第一激光器和所述第二激光器电隔离，所述第一激光器包括第一光栅，所述第二激光器包括第二光栅，所述第一光栅的光栅周期和所述第二光栅的光栅周期不同；
所述第一光栅用于对所述第一激光器产生的光进行选模，以得到具有第一波长的第一输出光；
所述第二光栅用于对所述第二激光器产生的光进行选模，以得到具有第二波长的第二输出光；
所述第一激光器和所述第二激光器共用同一有源层，所述第一波长的取值和所述第二波长的位于所述有源层的增益峰值对应的波长取值的两侧。
2.根据权利要求1所述的激光器芯片，其特征在于，所述第一激光器和所述第二激光器共用同一出光端面。
3.根据权利要求1或2所述的激光器芯片，其特征在于，所述第一波长大于所述第二波长，所述第一激光器的波导与出光端面之间的距离大于所述第二激光器的波导与所述出光端面之间的距离。
4.根据权利要求1或2所述的激光器芯片，其特征在于，所述激光器芯片还包括光放大器，所述光放大器采用所述衬底，所述第一激光器、所述第二激光器和所述光放大器电隔离；
所述光放大器用于对所述第一输出光和/或所述第二输出光进行光放大。
5.根据权利要求1或2所述的激光器芯片，其特征在于，所述激光器芯片还包括控制器、第一开关、第二开关、第一电流源和第二电流源，所述第一开关的一端与所述第一激光器的电极连接，所述第一开关的另一端与所述第一电流源连接，所述第二开关的一端与所述第二激光器的电极连接，所述第二开关的另一端与所述第二电流源连接；
所述控制器用于通过控制所述第一开关将所述第一电流源输出的电流加载到所述第一激光器的电极上；和/或，
所述控制器用于通过控制所述第二开关将所述第二电流源输出的电流加载到所述第二激光器的电极上。
6.根据权利要求1或2所述的激光器芯片，其特征在于，所述第一激光器和所述第二激光器之间通过设置凹槽以实现电隔离。
7.根据权利要求6所述的激光器芯片，其特征在于，所述凹槽内注入有质子或惰性离子。
8.根据权利要求1或2所述的激光器芯片，其特征在于，所述第一激光器的电极和所述第二激光器的电极之间注入有质子或惰性离子。
9.根据权利要求1或2所述的激光器芯片，其特征在于，所述第一波长为1310nm，所述第二波长为1270nm，或者，所述第一波长为1577nm,所述第二波长为1490nm，或者，所述第一波长为1342nm,所述第二波长为1310nm或1270nm。
10.一种激光生成方法，其特征在于，包括：
确定输出波长；
通过第一电流源将第一电流加载到激光器芯片中与所述输出波长对应的第一激光器上，所述激光器芯片包括多个激光器，所述多个激光器的波导在所述激光器芯片的光输出方向上串连，所述多个激光器电隔离，所述多个激光器的输出波长不同，所述第一电流大于或等于所述第一激光器的电流阈值，所述多个激光器共用同一有源层，所述多个激光器中不同激光器的输出波长位于所述有源层的增益峰值对应的波长两侧；
输出所述第一激光器产生的第一光信号。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
通过第二电流源将第二电流加载到所述激光器芯片的第二激光器上，以对所述第一光信号进行放大，所述第二电流小于所述第二激光器的电流阈值。
12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
通过第二电流源将第三电流加载到所述激光器芯片的第二激光器上，以输出所述第二激光器产生的第二光信号，所述第三电流大于或等于所述第二激光器的电流阈值。
13.一种光发射组件TOSA，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项所述的激光器芯片、监控激光二极管MPD和封装结构，所述封装结构包括底座、管帽和透镜，所述激光器芯片和所述MPD设置在所述底座上，所述MPD用于监测所述激光器芯片输出的光功率，所述管帽套设在所述底座上，所述透镜设置在所述管帽上，所述透镜用于对所述激光器芯片发射的光进行汇聚。
14.一种光模块，其特征在于，包括如权利要求13所述的TOSA、壳体、光接收组件ROSA、波分复用WDM滤波片和光纤连接端口，所述TOSA、所述ROSA和所述光纤连接端口设置在所述壳体上，所述WDM滤波片设置在所述壳体内；
所述WDM滤波片用于将所述TOSA发射的光透射至所述光纤连接端口，并将来自所述光纤连接端口的光反射至所述ROSA。
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