[發明專利]具有高線性度輸出的激光系統

有效

• 申請號: 201611024431.7
• 申請日: 2010-08-19
• 公開（公告）號: CN107017555B
• 公開（公告）日: 2018-11-06
• 發明（設計）人: S.莫爾迪克;E.齊比克;H.U.普菲菲爾;B.斯維爾德洛夫
• 申請（專利權）人: II-VI激光企業有限責任公司
• 主分類號: H01S5/14
• 分類號: H01S5/14;G02B6/26;H01S5/10;G02B6/30;G02B6/42
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 王星;姜甜

具有通過使用成角度的變形光纖透鏡(28)光耦合到光纖(14)的半導體增益元件(12)并且包括波長選擇前反射器(26)的激光器設備。激光器設備具有提高的輸出特性，如高線性度激光發射輸出，即使當放大部分產生大量增益也是如此。這樣的激光源也可以被用于不同的應用中，如用于光纖放大器或倍頻系統的泵浦激光器。半導體增益元件(12)具有彎曲波導，以腔內面(18)和傾斜光纖透鏡頂端(30)基本平行，以防止外腔LD波長和強度不穩定。

本申請是申請日為2010年8月19日、申請號為2010800652768、發明名稱為“具有高線性度輸出的激光系統”的專利申請的分案申請。

相關申請數據

本申請要求于2010年1月8日提交的序號為61/293,236的美國臨時專利申請的利益，其通過引用以其整體結合于此。

技術領域

本發明總體上涉及激光器的穩定，更具體涉及通常用在光電子器件中的類型的半導體激光器設備。

背景技術

半導體激光二極管已成為光通信技術中的重要組成部件，特別是因為這樣的激光二極管可以被用來通過光學手段直接放大光信號。這為全光光纖通信系統的設計創造條件，避免了待傳輸信號的復雜轉換。后者在這樣的通信系統中提高速度和可靠性。

在一種光纖通信系統中，激光器被用于激勵(pumping)摻鉺光纖放大器，因此被叫作EDFAs，這已經在本領域的技術人員所知的各種專利和出版物中被描述過了。具有一些技術重要性的例子是輸出功率為100mW或更高的980nm激光器，其與980nm鉺吸收線波長匹配因此達到低噪聲放大。

圖1示出了激光器設備1的傳統設計。這里半導體激光器11包含波導20，后面16，和前面18。該半導體激光器11與光纖14組合以有效引導光通過部分反射、波長選擇反射器26到光放大器(未示出)。光纖14包含光纖透鏡22和其透鏡頂端24。來自波導20的光入射到光纖透鏡22上透鏡頂端24處。光纖14產生百分之幾的反饋，并把激光器設備1鎖定在波長選擇反射器26的指定波長。這樣的設計的說明可以在例如序號為7,099,361的美國專利和序號為2008/0123703的美國專利申請公開中找到。由于被構成為光柵布拉格光纖(FBG)的波長選擇反射器26產生波長變化的低溫度敏感的穩定性，通常在大約7pm/°K，所以這種設計提供激光器不需要主動溫度穩定元件，而這是通過半導體激光器11內部的光柵(DBR或DFB結構)所不能實現的。

對如圖1所示但沒有波長選擇反射器26的激光器設備1的激光器前面18和光纖透鏡22之間剩余反射的積極和消極干擾的效果之前已經在2004年4月的IEEE的量子電子學雜志，第40卷，第4期，第354-363頁的“近端剩余反射率對大功率泵浦激光器的譜性能的影響”中被研究過了。該研究揭示了，即使對于都具有遠低于1％的AR涂層的標準透鏡和激光器面，來自組合的反射的有效激光器前反射率隨不同的操作條件而改變，即隨溫度和激光器電流變化。因此，可以觀察到激光光譜中的不連續。對于在該研究時最先進的具有較短的腔長度，即較小的往返增益和較少的相干性的激光器，當應用了由FBG的波長穩定時這些效果可被忽略。

但發明人發現如圖1所示出的具有一帶有較長腔(如，超過3mm)的半導體激光器11且產生高增益量的傳統激光器設備1更容易受到在光徑中任何反射器的剩余反射和/或反饋的效果，以及多個反射器之間形成的額外的法布里-珀羅(Fabry-Perot FP)腔的效果的影響。如圖6A所示，這種效果會在光功率與電流特性的關系曲線中產生大量不期望的波紋。即使來自涂有AR的透鏡頂端24或涂有AR的前面18的進入了半導體激光器11的少量的背反射，其產生高增益量，可具有很大的影響。激光器輸出也會變得對光耦合的微小變化非常敏感。