实现电光锁存功能的半导体激光器、信息加载/锁存方法与流程

1.本发明属于半导体器件领域，更具体地，涉及一种实现电光锁存功能的半导体激光器、信息加载/锁存方法。


背景技术：

2.半导体激光器可将电信号转换为光信号，提高运算速度，是电光转换的重要器件，特别是其中的直调式激光器，具有成本低、体积小、可批量生产等优势，已经得到广泛应用。随着对计算处理速度提出越来越高的要求，信息处理朝着光转换方向发展，但现有的电光转换用的激光器只能实现信息加载，即输出随着输入的改变而改变，其他的在数电信息处理领域能够实现的类似锁存、触发的逻辑功能暂时无法实现，若想实现上述功能，需在电信号接入激光器之前经过处理，影响运算速度的同时增加了成本。因此，实现半导体电光转换器件的锁存等逻辑功能是研究的重点及难点，目前也鲜有研究，具有重要的现实意义。


技术实现要素：

3.针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种实现电光锁存功能的半导体激光器、信息加载/锁存方法，非线性的pi曲线展示的迟滞现象可作为锁存器使用，减小驱动信号幅值即可锁存激光器的出光状态，实现相应逻辑运算。
4.为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种实现电光锁存功能的半导体激光器，包括器件区和隔离区，所述器件区包括两个分布反馈激光器dfb，每个分布反馈激光器区从上至下包括电极、光栅层、有源区，所述有源区为多量子阱结构；所述隔离区主要实现电隔离功能，实现两个dfb分别加电。
5.更进一步地，注入电流i1由第一分布反馈激光器的电极注入第一分布反馈激光器中，负责驱动第一分布反馈激光器发光，产生的光在第一分布反馈激光器和第二分布反馈激光器构成的激光腔中来回传输、谐振放大后，由第二分部反馈激光器增透膜面输出；注入电流i2注入到第二分布反馈激光器中保持不变，主要负责调整激光腔内出书光的相位。得到输出功率与注入电流i1的关系的pi曲线。
6.更进一步地，所述激光器的pi曲线具有迟滞现象：保持i2固定，注入电流i1从小到大变化时的光功率跳变点i
a
比从大到小变化时的光功率跳变点i
b
大，当注入电流处在i
a
与i
b
之间时，激光器是否出光与前一时间出光状态有关，若前一状态是出光状态，就出光，反之就不出光。
7.按照本发明的另一方面，提供了一种基于本发明第一方面所述的半导体激光器的信息加载方法，将激光器的静态特性用来做电光锁存器应用：保持i2固定，注入电流i1偏置在i
a
与i
b
中间，驱动信号的幅值大于因此可正常加载信息，输出光状态随着输入信号变化而变化。
8.按照本发明的又一方面，提供了一种基于本发明第一方面所述的半导体激光器的
信息锁存方法，如果想暂时锁存激光器某个时间段的状态，只需在这个时间点减小驱动信号幅值，激光器会随之保持这个出光或不出光状态不变，直到驱动信号幅值再次大于正常调制。
9.总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：利用双dfb激光器的非线性静态迟滞特性，可以实现电光锁存功能：正常情况下激光器的输出随着输入改变，可以正常加载信息，在某一时刻减小驱动信号的幅值，激光器即可保留之前时间段的出光状态，实现锁存和暂时缓存的效果。本发明提供的激光器可以实现锁存器的功能，且制作方法比较简单，具有广阔的应用前景。
附图说明
10.图1为本发明提供的半导体激光器的结构示意图；
11.图2为本发明提供的半导体激光器的实测静态pi曲线；
12.图3为本发明一实施例提出的实现电光锁存器功能的的半导体激光器的示意图；
13.图4为本发明另一实施例提出的实现电光锁存器功能的半导体激光器的示意图；
14.在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或者结构，其中：
[0015]1‑
1为第一分布反馈激光器，1
‑
2为第二分布反馈激光器，2为隔离区，10为电极，11为光栅层，12为有源区，13为信号积分器件，14为衰减器，15为非门。
具体实施方式
[0016]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0017]
在本发明中，本发明及附图中的术语“第一”、“第二”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
[0018]
本发明提出了一种实现电光锁存功能的半导体激光器，结合说明书附图，对本实施例中的实现电光锁存功能的半导体激光器进行详细说明。
[0019]
如图1所示，实现电光锁存功能的半导体激光器包括分布反馈激光器区和隔离区2，所述器件区包括第一分布反馈激光器区1
‑
1和第二分布反馈激光器1
‑
2，第一分布反馈激光器1
‑
1外侧镀有高反膜，第二分布反馈激光器1
‑
2外侧镀有增透膜，第一分布反馈激光器区1
‑
1和第二分布反馈激光器1
‑
2构成谐振腔，每个分布反馈激光器区从上至下包括电极10、光栅层11、有源区12，所述有源区为多量子阱结构；所述隔离区2主要实现电隔离功能，实现两个dfb分别加电。
[0020]
分布反馈半导体激光器中，注入电流i1由第一分布反馈激光器的电极10注入第一分布反馈激光器中，提供增益，驱动第一分布反馈激光器发光；注入电流i2注入到第二分布反馈激光器中保持不变，主要负责调节相位，所做pi曲线为输出功率与注入电流i1的关系；
[0021]
如图2所示的pi曲线具有迟滞现象：保持i2固定，注入电流i1从小到大变化时的光功率跳变点i
a
比从大到小变化时的光功率跳变点i
b
大，当注入电流处在i
a
与i
b
之间时，激光
器是否出光与前一时间出光状态有关，若前一状态是出光状态，就出光，反之就不出光；
[0022]
如图2所示的静态特性可用来实现电光锁存功能：保持i2固定，注入电流i1偏置在i
a
与i
b
中间，即处，驱动信号的幅值大于因此可正常加载信息，输出光状态随着输入信号变化而变化；如果想暂时锁存激光器某个时间段的状态，只需在这个时间点减小驱动信号幅值，激光器会随之保持这个出光或不出光状态不变，直到驱动信号幅值再次大于正常调制。
[0023]
根据本发明的实施例，如图3所示，利用激光器静态pi曲线展现的迟滞特性，可实现电光锁存功能：保持i2固定，驱动信号i1经过衰减器14注入到第一分布反馈激光器区1
‑
1，将i1偏置点放在i
a
与i
b
中间，即处，正常驱动信号的调制幅度为大于此时激光器的输出随着输入的改变而改变，可正常加载信息，将电信号转化为光信号，当注入电信号为1时，输出为0，注入电信号为0时，输出为1；当control信号输入衰减器时，将信号幅度衰减，此时驱动信号的调制幅度为小于根据如图2所示迟滞现象，激光器的出光状态将保持不变，直到control信号消失，随即恢复正常，即实现了信号的锁存。
[0024]
根据本发明的又一实施例，如图4所示，利用激光器静态pi曲线展现的迟滞特性，可实现电光锁存功能：保持i2固定，驱动信号i1分成两路，一路信号直接输入到第一分布反馈激光器1
‑
1中作为驱动信号，一路经过一个非门输入到激光器中，保证两路信号的时间同步，control信号是非门的开启信号，当未接入control信号时，两路信号同相，和振幅大于激光器的输出随着输入的改变而改变，可正常加载信息，将电信号转化为光信号，当注入电信号为1时，输出为0，注入电信号为0时，输出为1；当control信号接入时，非门启动，两路信号反相，驱动信号的振幅小于根据如图2所示迟滞现象，激光器的出光状态将保持不变，直到control信号消失，随即恢复正常，即实现了信号的锁存。
[0025]
利用双dfb激光器的非线性静态迟滞特性，可以实现电光锁存功能，在某一时刻减小驱动信号的幅值，激光器即可保留这个时间的出光状态，实现锁存和暂时缓存的效果，也可以实现电光锁存器的功能，不需要只在电域上实现且制作方法比较简单，具有广阔的应用前景。
[0026]
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。