[發(fā)明專利]一種基于模式變換器的硅基可調(diào)諧激光器及其實現(xiàn)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611205957.5
• 申請日: 2016-12-23
• 公開（公告）號: CN106785901B
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王磊;肖希;陳代高;李淼峰;楊奇;余少華
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢郵電科學研究院
• 主分類號: H01S5/065
• 分類號: H01S5/065
• 代理公司: 北京捷誠信通專利事務(wù)所(普通合伙) 11221
• 代理人: 王衛(wèi)東

本發(fā)明公開了一種基于模式變換器的硅基可調(diào)諧激光器及其實現(xiàn)方法，該硅基可調(diào)諧激光器包括半導(dǎo)體光放大器、SOI晶圓以及設(shè)置在SOI晶圓上依次相互連接的耦合器、TE₀模波導(dǎo)、模式變換器、第一取樣光柵和第二取樣光柵，第一、第二取樣光柵間隔連接；耦合器將半導(dǎo)體光放大器輸出的光場傳輸至TE₀模波導(dǎo)，得到TE₀模的光場；模式變換器將TE₀模的光場變換為有效折射率小于TE₀模的新模式的光場；第一、第二取樣光柵將新模式的光場反射回半導(dǎo)體光放大器。本發(fā)明不需要采用更精密的加工手段，大大降低了工藝成本，而且工藝穩(wěn)定性更高，同時，第一、第二取樣光柵在同一條波導(dǎo)上，可省去光分路器，降低復(fù)雜度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光通信集成器件領(lǐng)域，具體涉及一種基于模式變換器的硅基可調(diào)諧激光器及其實現(xiàn)方法。

背景技術(shù)

可調(diào)諧激光器是光通信系統(tǒng)中的重要器件，傳統(tǒng)的可調(diào)諧激光器主要基于微機械轉(zhuǎn)鏡和衍射光柵實現(xiàn)，體積較大，不適合集成。硅基光子集成技術(shù)是近年來出現(xiàn)的新技術(shù)，具有與半導(dǎo)體工藝兼容、成本低和集成度高等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用在可調(diào)諧激光器的集成方面，形成硅基可調(diào)諧激光器。

目前，硅基可調(diào)諧激光器主要采用工藝穩(wěn)定性較差的微環(huán)實現(xiàn)，而其硅基反射光柵的穩(wěn)定性雖然高于微環(huán)，但是由于硅基光波導(dǎo)的有效折射率比較高，而且硅基反射光柵的最小尺寸小于180nm，使其只能采用昂貴的高精度加工工藝，導(dǎo)致加工工藝的成本較高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是解決現(xiàn)有的硅基可調(diào)諧激光器的工藝復(fù)雜度較高和成本較高的問題。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是提供一種基于模式變換器的硅基可調(diào)諧激光器，包括半導(dǎo)體光放大器、SOI晶圓以及設(shè)置在所述SOI晶圓上依次相互連接的耦合器、TE₀模波導(dǎo)、模式變換器、第一取樣光柵和第二取樣光柵，所述第一、第二取樣光柵間隔連接；

所述耦合器將所述半導(dǎo)體光放大器輸出的光場傳輸至所述TE₀模波導(dǎo)，得到TE₀模的光場；所述模式變換器將所述TE₀模的光場變換為有效折射率小于TE₀模的新模式的光場；所述第一、第二取樣光柵將所述新模式的光場反射回所述半導(dǎo)體光放大器。

在上述技術(shù)方案中，所述半導(dǎo)體光放大器在光傳播方向上的兩個面分別為部分反射面和透射面，所述透射面與所述耦合器對準，所述第一、第二取樣光柵將所述新模式的光場反射回所述部分反射面，所述部分反射面將所述新模式的光場一部分反射回所述硅基可調(diào)諧激光器的內(nèi)部形成振蕩，另一部分以激光形式出射。

在上述技術(shù)方案中，所述TE₀模波導(dǎo)上還設(shè)有用于精調(diào)的調(diào)相器。

在上述技術(shù)方案中，所述第一、第二取樣光柵上分別設(shè)有用于調(diào)節(jié)反射光譜的第一、第二調(diào)諧器。

在上述技術(shù)方案中，所述第一、第二取樣光柵的反射光譜中重疊的譜峰為所述硅基可調(diào)諧激光器的出射激光波長。

在上述技術(shù)方案中，所述第一、第二取樣光柵的模式為新模式，所述新模式的有效折射率小于λ/4d，所述第一、第二取樣光柵的周期大于2×d；

其中，d為最小的加工精度；λ為所述硅基可調(diào)諧激光器的工作波長。

本發(fā)明還提供了一種基于模式變換器的硅基可調(diào)諧激光器的實現(xiàn)方法，其特征在于，包括以下步驟：

通過耦合器將半導(dǎo)體光放大器輸出的光場傳輸至TE₀模波導(dǎo)，得到TE₀模的光場；

通過模式變換器將TE₀模的光場變換為有效折射率小于TE₀模的新模式的光場；