[發明專利]一種1xN型單片集成式半導體主振蕩放大器

在審

• 申請號: 201710882586.2
• 申請日: 2017-09-26
• 公開（公告）號: CN109560464A
• 公開（公告）日: 2019-04-02
• 發明（設計）人: 李召松;徐洋;王鵬飛;張冶金;于紅艷;潘教青;王慶飛;田林巖
• 申請（專利權）人: 北京萬集科技股份有限公司
• 主分類號: H01S5/50
• 分類號: H01S5/50
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩;李相雨

本發明公開一種1xN型單片集成式半導體主振蕩放大器。其中，所述主振蕩放大器包括：基于半導體激光器的主振蕩器，用于產生基橫模和單縱模的種子激光；基于1xN多模干涉耦合器的半導體功率放大器，用于對所述種子激光進行功率放大，并將經過功率放大后的所述種子激光分成多路激光光束輸出。本發明提供的1xN型單片集成式半導體主振蕩放大器，主振蕩器和半導體功率放大器集成在半導體襯底上，主振蕩器產生的種子激光通過半導體功率放大器進行功率放大，并在經過功率放大后分成多路激光光束輸出，有源區的面積增加，增加了功率放大器的飽和輸出功率，降低熱效應對器件的影響，能夠提高主振蕩放大器與光纖的耦合效率。

技術領域

本發明涉及光電子技術領域，具體涉及一種1xN型單片集成式半導體主振蕩放大器。

背景技術

自由空間光通信結合了微波通信與光纖通信的特點，具有高速率、大容量的優點。同時，由于傳輸不需要鋪設光纖，降低了系統的成本。大功率激光器是自由空間光通信的核心器件，常用的自由空間光通信激光器主要包含He-Ne激光器、CO₂激光器和Nd：YAG固體激光器等類型，但是其成本高，體積大，可靠性低，制約了自由空間光通信的發展。大功率半導體激光器由于轉換效率高，可以直接調制以及可靠性高等優點在自由空間光通信中具有極大的發展和應用潛力。

由此看來，普通的大功率半導體激光器的輸出功率一般在百毫瓦級別，對于瓦級別甚至更高的輸出功率，單段式的半導體激光器很難做到。因此，人們提出了單片集成的主振蕩放大器結構，即包括一個產生單縱模、基橫模的主振蕩器和一個可以將光功率放大的光功率放大器。目前主振蕩放大器主要分為兩種類型，一種是分布反饋式(DistributedFeedback Diode，以下簡稱DFB)半導體激光器或者分布布拉格反射(Distributed BraggReflector，以下簡稱DBR)半導體激光器與Taper型的光放大器單片集成，一種是DFB激光器或者DBR激光器與直波導型半導體激光放大器(Semiconductor Optical Amplifier，以下簡稱SOA)單片集成。對于對于上述兩種類型的主振蕩放大器，其輸出端輸出的不是單模波導，降低了光纖與器件的耦合效率；對于DFB激光器或者DBR激光器與直波導型SOA集成的方案，由于直波導型SOA有源區面積有限，會出現散熱問題，并限制了最大飽和輸出功率。此外，上述主振蕩放大器輸出的是單束激光，當需要多束激光時，需要連接分束器。

因此，如何提出一種主振蕩放大器，能夠增加功率放大器的飽和輸出功率和提高主振蕩放大器與光纖的耦合效率，成為業界亟待解決的重要課題。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明提供1xN型單片集成式半導體主振蕩放大器。

本發明提出一種1xN型單片集成式半導體主振蕩放大器，包括：

基于半導體激光器的主振蕩器，用于產生基橫模和單縱模的種子激光；

基于1xN多模干涉耦合器的半導體功率放大器，用于對所述種子激光進行功率放大，并將經過功率放大后的所述種子激光分成多路激光光束輸出。

其中，所述半導體功率放大器包括一個1xN多模干涉耦合器，N大于等于2，或者預設級聯層數i的1xM_i多模干涉耦合器，第1級聯層包括一個1xM₁多模干涉耦合器，M₁大于等于2，第i級聯層的1xM_i多模干涉耦合器的數量其中，i≥2且i為正整數，j≥2且j為正整數，M_i≥2，所述1xM₁多模干涉耦合器的輸入端與所述主振蕩器的輸出端相連，第i-1級聯層的1xM_i-1多模干涉耦合器的輸出端與第i級聯層的1xM_i多模干涉耦合器的輸入端相連。

其中，所述半導體功率放大器采用普通干涉多模干涉耦合器。