一种基于量子点锁模激光器芯片的光频梳发生器的制作方法

本技术属于半导体器件，特别是涉及一种基于量子点锁模激光器芯片的光频梳发生器。

背景技术：

1、随着半导体技术的持续演进，对芯片处理性能的要求日益提高，推动芯片结构进一步向小型化与高集成度方向发展。在电芯片领域，通过在晶粒(die)外部进行金属引线等封装互连，可实现与外围分立器件之间的电信号交互，完成数据处理功能。由于此类封装方式所占面积较小，电芯片在高度集成化与微型化方面取得了显著进展。

2、相比之下，光芯片同样面临低成本、小型化与高集成化的迫切需求。然而，传统光芯片封装结构通常占用较大面积，导致系统成本上升。并且，目前光芯片的集成应用通常先进行传统的结构封装，将其内部电极引出为独立引脚，随后将已完成封装的激光器芯片整体贴装于外部电路板上，并使引脚与电路板对应连接。因此传统结构封装存在两方面显著局限：其一，会引入较大的寄生电感和热阻，制约器件的高频性能与散热能力；其二，封装流程较为繁复，导致制造成本难以有效控制。

技术实现思路

1、针对以上技术问题，本实用新型提供一种基于量子点锁模激光器芯片的光频梳发生器。

2、本实用新型解决技术问题采用的技术方案是：

3、一种基于量子点锁模激光器芯片的光频梳发生器，包括：

4、量子点锁模激光器芯片，用于产生光频梳；

5、tec温度控制装置，包括半导体制冷器、热敏电阻和tec驱动单元，用于调节并维持量子点锁模激光器芯片的工作温度；

6、激光器芯片控制单元，包括电泵浦源，用于调节量子点锁模激光器芯片的输出参数；

7、输出单元，包括单模光纤，用于将目标光频梳的光耦合至外部光学设备，以进行性能表征；

8、其中，量子点锁模激光器芯片、tec温度控制装置、激光器芯片控制单元与输出单元采用一体化集成封装结构。

9、优选地，量子点锁模激光器芯片采用量子点材料作为有源增益介质，量子点材料为砷化铟/铟镓砷量子点材料。

10、优选地，tec温度控制装置中的热敏电阻用于实时监测激光器芯片的温度，并通过tec驱动单元调节半导体制冷器，并对工作温度进行实时调节，使激光器工作温度维持在-20℃至85℃范围内。

11、优选地，tec温度控制装置的工作电流范围为-1.2a至+1.2a，工作电压范围为-4v至+4v，温度分辨率不低于0.001℃，温度稳定性控制在0.005℃以下。

12、优选地，激光器芯片控制单元通过驱动芯片调节电泵浦源的电压和电流实现对光频梳的输出通道数、光功率及波长范围的控制，其中电压调节范围为0至-6v，电压分辨率最小为0.01v；电流调节范围为0至500ma，电流分辨率最小为0.01ma。

13、优选地，还包括热沉，量子点锁模激光器芯片焊接在热沉上，热沉固定在tec温度控制装置上，用于提升散热性能。

14、优选地，热沉上设有导电区域，通过金属导线与量子点锁模激光器芯片的电极及电泵浦源连接，实现电信号传输与参数调节。

15、优选地，热敏电阻通过金属导线与热沉连接，用于检测量子点锁模激光器芯片的温度并反馈至tec温度控制装置，以形成闭环温度控制。

16、优选地，输出单元中单模光纤的输入端口与量子点锁模激光器芯片的出光口耦合，耦合损耗控制在3db以内。

17、优选地，量子点锁模激光器芯片为被动锁模激光器芯片，能够直接产生多波长光频梳，且频梳梳齿等间距、重复频率高。

18、上述一种基于量子点锁模激光器芯片的光频梳发生器，通过电泵浦注入即可灵活调控量子点锁模激光器光频梳的输出通道数、光功率及波长范围，从而大幅提升了装置的可控性与适应性。更重要的是，其单芯片实现多波长输出的能力，摒弃了传统多芯片级联的方案，采用光芯片、tec温度控制装置、激光器芯片控制单元和外部耦合输出的一体化集成封装设计，显著降低了微组装成本与功耗，有效提高了集成度与系统可扩展性。

1.一种基于量子点锁模激光器芯片的光频梳发生器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的光频梳发生器，其特征在于，量子点锁模激光器芯片(2)采用量子点材料作为有源增益介质，量子点材料为砷化铟/铟镓砷量子点材料。

3.根据权利要求1所述的光频梳发生器，其特征在于，tec温度控制装置(3)中的热敏电阻用于实时监测量子点锁模激光器芯片(2)的温度，并通过tec驱动单元调节半导体制冷器，并对工作温度进行实时调节，使激光器工作温度维持在-20℃至85℃范围内。

4.根据权利要求3所述的光频梳发生器，其特征在于，tec温度控制装置(3)的工作电流范围为-1.2a至+1.2a，工作电压范围为-4v至+4v，温度分辨率不低于0.001℃，温度稳定性控制在0.005℃以下。

5.根据权利要求1所述的光频梳发生器，其特征在于，激光器芯片控制单元调节电泵浦源的电压和电流实现对光频梳的输出通道数、光功率及波长范围的控制，其中电压调节范围为0至-6v，电压分辨率最小为0.01v；电流调节范围为0至500ma，电流分辨率最小为0.01ma。

6.根据权利要求1所述的光频梳发生器，其特征在于，还包括热沉(5)，量子点锁模激光器芯片(2)焊接在热沉(5)上，热沉(5)固定在tec温度控制装置(3)上，用于提升散热性能。

7.根据权利要求6所述的光频梳发生器，其特征在于，热沉(5)上设有导电区域，通过金属导线(6)与量子点锁模激光器芯片(2)的电极及电泵浦源连接，实现电信号传输与参数调节。

8.根据权利要求7所述的光频梳发生器，其特征在于，热敏电阻通过金属导线(6)与热沉连接，用于检测量子点锁模激光器芯片(2)的温度并反馈至tec温度控制装置(3)，以形成闭环温度控制。

9.根据权利要求1所述的光频梳发生器，其特征在于，输出单元(7)中单模光纤的输入端口与量子点锁模激光器芯片(2)的出光口耦合，耦合损耗控制在3db以内。

10.根据权利要求1所述的光频梳发生器，其特征在于，量子点锁模激光器芯片(2)为被动锁模激光器芯片，能够直接产生多波长光频梳，且频梳梳齿等间距、重复频率高。