本发明属于半导体激光器领域，涉及一种混合集成多波长窄线宽半导体激光器阵列。
背景技术：
1、针对短距离密集数据通信、超高带宽光学互连、高速空间光通信、光纤水听阵列、高精度光谱探测等应用，需要多波长窄线宽半导体激光器阵列提供低相位噪声、高相干性、多波长的光源信号，以满足系统波分复用、梳状谱的需求。
2、目前多波长窄线宽激光器阵列有多种方式实现，基于dfb/dbr激光器阵列、基于注入锁定激光器阵列等方式。有些直接利用微腔光频梳来实现梳状谱。但是这些方案目前均存在一定缺陷。
3、其中，基于dfb/dbr激光器阵列实现多波长窄线宽激光器阵列，该类方案单波长激光器受限于有源材料本身的高损耗特性，线宽一般为mhz量级，极窄线宽目前在几十khz，难以实现khz及亚khz量级线宽。虽然dfb/dbr激光器很容易实现片上的阵列集成，但是其实现线宽的量级限制了其进一步应用于超窄线宽多波长激光器阵列的可能性。且随着集成阵列规模的增大，相邻激光器之间的热串扰、光串扰、电串扰等都会引起激光器性能的恶化，加大阵列性能的控制难度。因此该种方案目前在超大集成规模的激光阵列中应用受限。
4、基于注入锁定技术手段实现窄线宽激光器，也是目前较为流行的方式。该方案利用单模激光器外加外部反馈元件实现自注入锁定，或者由主、从两个激光器进行注入锁定，来压缩线宽，或者可在已有dfb/dbr阵列的基础上增加外部反馈元件，利用注入锁定进一步压窄激光器线宽，以期达到khz，甚至亚khz量级。但是因为涉及到外部反馈，实现阵列较为复杂，无论是通过体反馈元件，还是通过芯片反馈元件，阵列体积都会较大。在激光器阵列信道数增加的时候，阵列规模的局限性尤为突出。主、从激光器的注入锁定方案亦面临大面积芯片制造问题。因此该方案亦面临难以适配大面积阵列的问题。除此之外，该方案还要求种子源激光器是单纵模，随着阵列规模的增大，难以保证每一路种子源的单模特性，注入锁定后容易出现失谐现象，从而恶化线宽等性能。
5、基于半导体微腔光频梳实现多波长激光器是另辟蹊径。虽然目前微腔光频梳逐渐从实验室走向工程化，但是实现稳定的光频梳需要保持增益、损耗、色散、非线性各方面的平衡，实际使用时有诸多局限。并且目前微腔光频梳的输出功率都较小，目前在几mw量级，单信道输出功率在mw量级。
技术实现思路
1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种适合大规模集成的多波长窄线宽激光器阵列，用于解决目前窄线宽激光器阵列难以同时实现khz线宽、较大输出光功率、大面积集成的难题。
2、为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
3、一种混合集成多波长窄线宽半导体激光器阵列，其包括依次连接的增益芯片阵列、调相区、阵列波导光栅和反馈区。
4、所述增益芯片阵列包括至少两个增益芯片，每个增益芯片为一路波长激光提供光学增益。其中，增益芯片为反射型增益芯片，基于gaas或者inp三五族化合物半导体材料体系。
5、所述调相区用于调节每一路波长激光的相位。
6、所述阵列波导光栅提供选模功能以及分束和合束功能。
7、所述反馈区作为激光器阵列的谐振腔，提供光反馈功能。反馈区可选用环形镜，其具有全波段偏振无关特性，用于固定反射率，保证多波长激光信号输出的一致性。在反射光谱带宽要求不高、偏振度相关的需求下，反馈区可以采用光栅反馈。
8、进一步的，增益芯片阵列中的增益芯片具有相同的结构，所述增益芯片从下到上的结构依次为n面电极、n面衬底、n面限制层、n面波导层、多量子阱结构、p面波导层、p面限制层、波导结构和p面电极。
9、其中，波导结构包括直波导和弯曲波导，弯曲波导用于减少波导结构出射面的反射率。
10、进一步的，阵列波导光栅包括两个输入/输出波导、两个自由传输区以及一个阵列波导。一自由传输区经其中一输入/输出波导与所述调相区连接，另一自由传输区经另一输入/输出波导与所述反馈区连接；所述阵列波导设置在两自由传输区之间，分别与两自由传输区连接。
11、其中，所述阵列波导包括至少两个波导，相邻的波导具有固定长度差和固定信道中心间距。
12、进一步的，调相区与自由传输区之间的连接处的波导配置有锥形耦合器，降低耦合损耗。
13、进一步的，调相区、阵列波导光栅和反馈区集成在一芯片上，该芯片的光入射端设置模斑转换器与所述增益芯片阵列对准耦合，降低耦合损耗。该芯片可基于绝缘硅/氮化硅/氧化硅等材料体系。
14、本发明的有益效果在于：本发明基于反射型增益芯片阵列和阵列波导光栅组合的方案，利用反射型增益芯片提供激光器所需光学增益，利用阵列波导光栅提供波分复用通道，其中增益芯片的光谱半高全宽(fwhm)在几十纳米量级，激光器的频率选择完全依赖于阵列波导光栅，而阵列波导光栅作为无源器件，控制其稳定工作较为容易。此外，本发明通过调相控制，可以使每一路窄线宽激光输出稳定的光信号。本发明仅涉及到两种异质材料芯片的对接耦合，无需多余的光学元件对接，整个器件集成度高、稳定性好，能够解决现有多波长窄线宽半导体激光器阵列难以同时实现超窄线宽、较大输出光功率、大面积集成的问题。
15、本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
1.一种混合集成多波长窄线宽半导体激光器阵列，其特征在于：包括依次连接的增益芯片阵列、调相区、阵列波导光栅和反馈区；所述增益芯片阵列包括至少两个增益芯片，每个所述增益芯片为一路波长激光提供光学增益；所述调相区用于调节每一路波长激光的相位；所述阵列波导光栅提供选模功能以及分束和合束功能；所述反馈区作为该激光器阵列的腔镜提供光反馈功能。
2.根据权利要求1所述的激光器阵列，其特征在于：所述增益芯片阵列中的增益芯片具有相同的结构，所述增益芯片从下到上的结构依次为n面电极、n面衬底、n面限制层、n面波导层、多量子阱结构、p面波导层、p面限制层、波导结构和p面电极。
3.根据权利要求2所述的激光器阵列，其特征在于：所述增益芯片的波导结构包括直波导和弯曲波导，所述弯曲波导用于减小波导结构出射面的反射率。
4.根据权利要求1所述的激光器阵列，其特征在于：所述阵列波导光栅包括两个输入/输出波导、两个自由传输区以及一个阵列波导；一自由传输区经其中一输入/输出波导与所述调相区连接，另一自由传输区经另一输入/输出波导与所述反馈区连接；所述阵列波导分别与两个自由传输区连接。
5.根据权利要求4所述的激光器阵列，其特征在于：所述阵列波导包括至少两个波导，且相邻的波导具有固定长度差和固定信道中心间距。
6.根据权利要求4所述的激光器阵列，其特征在于：所述调相区与自由传输区之间的连接处的波导配置有锥形耦合器，降低耦合损耗。
7.根据权利要求1所述的激光器阵列，其特征在于：所述调相区、阵列波导光栅和反馈区集成在一芯片上，该芯片的光入射端设置模斑转换器与所述增益芯片阵列对准耦合，降低耦合损耗。
