具有自動對準特性之行波式雷射放大器

Abstract

半導體雷射放大器(semiconductor laser amplifier ,SLA ) 很適合作為光纖傳訊系 統中的再生器(repeater)，它較一般的電子再生器 (光偵測→電子放大→光源) ，有 速度快、放大效率高、體積小、雜訊干擾小等優點，是屬於一種全光學式的再生器。 通常SLA 分為Fabry-perot 放大器(FPA) 與行波放大器(Travelling wave Amplifier ,TWA)兩類。前者乃直接使用一般的雷射二極體(Laser Diode) 當放大器的結構，後 者則在雷射二極體兩個反射鏡面鍍上抗反射膜。因為TWA 鏡面作抗反射膜蒸鍍 (AR c oating) ，減低了光在鏡面間的共振效應，所以不似FPA 受限於入射光的頻率必須為 其共振頻率，它有較大的增益頻寬(gain bandwidth)，而且具有高飽和輸出功率、增 益較不受溫度影響的優點。 然而在操作這些放大器時，往往會有入射光不易對準放大器作用層(active layer)的 困擾。本文的目的乃利用矽晶片的非等向性蝕刻的特性，在矽晶片上蝕刻出U 及V 谷 (U,V-groove)，U 谷放入TWA 晶片，使其定位，V 谷則架放光纖 (圖1)，不同的 V谷 寬度，可導致光纖的高度隨之變化，經由計算可得到適當的V 谷寬，讓光纖出來的光 正好對準作用層。另本文利用e-gun 在0.78μm ALGaAs電射二極體的鏡面上，作雙層 抗反射膜蒸鍍，達到高效益之TWA 結構。 吾人實驗的現階段結果顯示，此種行波式雷射放大器具有1×10 之鏡面反射率，電流 在92mA時，最大增益可達15dB，而飽和輸出功率為-10.5dBm，至於溫度影響方面，發 現在共振與反共振之間的信號增益起伏最大不超過4dB。