[實用新型]可調諧激光器

有效

• 申請號: 201320586985.1
• 申請日: 2013-09-23
• 公開（公告）號: CN203491504U
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發明（設計）人: 齊加勝;欒佳;陳向飛;鄭光輝;孔軒;章宜云;陳婷
• 申請（專利權）人: 南京威寧銳克信息技術有限公司
• 主分類號: H01S5/06
• 分類號: H01S5/06;H01S5/0687;G02B6/42
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱顯國

技術領域

本實用新型屬于激光光源領域，尤其涉及到一種可調諧激光器，適用于通信與傳感的波長可調諧激光器。

背景技術

可調諧激光器是在一定波長范圍內可以連續改變激光輸出波長的激光器，其用途廣泛，可用于光譜學、光化學、醫學、生物學、集成光學、污染監測、半導體材料加工、信息處理和通信等。隨著WDM（波分復用）技術在光纖通信領域越來越多的應用，可調諧激光器將是現在和未來各高校與科研機構的一項研究重點，加之國內光通信企業正面臨著產業技術升級的壓力，這將極大的催生市場對可調諧激光器儀器需求。然而，目前實際情況是該類型產品基本依靠進口，不但價格昂貴且被為數不多的境外企業壟斷。

實現激光波長調諧的原理大致有三種。大多數可調諧激光器都使用具有寬的熒光譜線的工作物質。構成激光器的諧振腔只在很窄的波長范圍內才有很低的損耗。因此，第一種是通過某些元件（如光柵）改變諧振腔低損耗區所對應的波長來改變激光的波長。第二種是通過改變某些外界參數（如磁場、溫度等）使激光躍遷的能級移動。第三種是利用非線性效應實現波長的變換和調諧（見非線性光學、受激喇曼散射、光二倍頻，光參量振蕩）。?

目前國外可調諧半導體激光器的調諧實現原理主要可分為三種：電流調諧、溫度調諧與機械調諧，而所選半導體激光器光源也由調諧方式所決定。

電流調諧是通過改變注入電流來實現波長的調諧，其調諧速度為ns級別，主要應用于SG-DBR（采樣光柵DBR）與GCSR（輔助光柵定向耦合背向取樣反射）激光器。其一般原理是通過改變可調諧激光器內不同位置的光纖光柵和相位控制部分的電流，使光纖光柵的相對折射率會發生變化，產生不同的光譜。通過不同區域光纖光柵產生的不同光譜的疊加進行特定波長的選擇，從而產生需要的特定波長的激光。通過改變前后布拉格光柵區的注入電流來改變反射區材料有效折射率，布拉格波長隨之變化，完成波長的粗調。接著調節相位區的電流使腔模同反射區的反射峰一致實現細調。但是此類型可調諧激光器存在跳模問題，會嚴重影響激光器工作時的穩定性。

溫度調諧是調整激光腔內溫度從而實現波長變化，主要應用于DFB激光器中。模塊內一般內置FP標準具與光功率檢測，另有兩個獨立的TEC一個用來控制激光器的波長，一個用來確保FP標準具與光功率檢測器恒溫工作。工作溫度范圍在-10度到50度時，可調諧6nm左右，但所需調諧時間是秒級別。

機械調諧一般采用MEMS來實現，適用于DFB結構與VCSEL結構。可調諧激光器主要包括DFB激光器陣列或VCSEL激光器陣列與MEMs部分和其他控制與輔助部分。通過控制MEMs部分的來對需要的特定波長進行選擇，從而輸出需要的特定波長的光。基于這種原理的可調諧激光器調諧時間一般為毫秒級別。

發明內容

本實用新型的目的在于提供一種可調諧激光器，本實用新型功耗低、高精準、低成本。

實現本實用新型目的的技術解決方案為：一種可調諧激光器，包括半導體致冷器、過渡熱沉、激光器陣列芯片、微電機、光纖、第一分路器、模式轉換器、單模光纖、第二分路器、波長鎖定器、光探測器、激光器陣列芯片驅動電路、溫控電路、微電機驅動電路和微處理器；微電機上設有可以沿微電機行程方向運動的滑塊，光纖固定在微電機的滑塊上，光纖與滑塊固定的一端為激光入射端，另一端連接模式轉換器；第一分路器通過單模光纖分別與模式轉換器和第二分路器連接，第二分路器的另一端再與波長鎖定器和光探測器連接；過渡熱沉固定在半導體致冷器頂部，激光器陣列芯片固定在過渡熱沉頂部，激光器陣列芯片驅動電路連接激光器陣列芯片為其提供驅動電流，半導體制冷器與激光器陣列芯片連接，溫控電路連接半導體制冷器來控制激光器陣列芯片溫度；激光器陣列芯片驅動電路與溫控電路分別與微處理器連接，激光器陣列芯片驅動電路與溫控電路的電信號由微處理器提供輸出，激光器陣列芯片驅動電路提供偏置電流給激光器陣列芯片工作；微電機驅動電路的電信號由微處理器提供輸出，微電機驅動電路驅動微電機工作；激光器陣列芯片輸出的光信號從第一分路器通過第一端口對外進行數據輸出，再通過第二端口連接第二分路器進行數據檢測；其中，第二分路器第一端口連接波長鎖定器檢測光信號中的波長參數，第二端口連接光探測器檢測光信號中的功率參數，完成對光信號的數據檢測；這些檢測數據又反饋給微處理器，從而維持整個系統的正常工作。

陣列激光器為1×N的巴條型DFB激光器陣列，N為自然數。

微電機綜合運動精度為1um，微電機為直徑小于160mm或額定功率小于750W的電機。

光纖為通信類特種光纖。