[發(fā)明專利]注入鎖定半導(dǎo)體激光器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810793288.0
• 申請日: 2018-07-18
• 公開（公告）號: CN108963751B
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮琛;張靖;林靈;段利華;吳寸雪
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團(tuán)公司第四十四研究所
• 主分類號: H01S5/065
• 分類號: H01S5/065;H01S5/12
• 代理公司: 重慶樂泰知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 50221
• 代理人: 劉佳

本發(fā)明提供一種注入鎖定半導(dǎo)體激光器，包括：主激光器、第一準(zhǔn)直透鏡、全反鏡、半反半透鏡、第二準(zhǔn)直透鏡、從激光器、聚焦透鏡和光纖；主激光器發(fā)出的激光經(jīng)過第一準(zhǔn)直透鏡整形為第一平行光束，第一平行光束通過全反鏡入射到半反半透鏡上，半反半透鏡的反射光經(jīng)過第二準(zhǔn)直透鏡注入鎖定至從激光器內(nèi)部，注入鎖定后的從激光器激光經(jīng)過第二準(zhǔn)直透鏡整形為第二平行光束，第二平行光束經(jīng)過半反半透鏡后的透過光經(jīng)過聚焦透鏡耦合進(jìn)光纖中，并通過光纖輸出。本發(fā)明更加集成化、小型化，更具備工程化應(yīng)用價值；本發(fā)明通過空間光學(xué)元件進(jìn)行耦合，可以高度保持激光器本身的偏振態(tài)，以及固定的主從激光器的光程差，激光器的輸出更加穩(wěn)定。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體激光器制造技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種注入鎖定半導(dǎo)體激光器。

背景技術(shù)

目前工程化的量子保密通信網(wǎng)絡(luò)中多采用弱相干光源進(jìn)行量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)構(gòu)建，這些弱相干光源工作在增益開關(guān)模式下，經(jīng)由窄脈沖電信號進(jìn)行驅(qū)動，輸出激光，再經(jīng)衰減器等將光能量衰減至單光子水平。這類光源雖然不是理想的單光子源，但是其高效實(shí)用，適合目前量子保密通信工程化發(fā)展需求。

目前適用于量子保密通信網(wǎng)絡(luò)的增益開關(guān)半導(dǎo)體激光器多基于高速DFB激光器。對此類激光器的性能要求之一就是激光時間脈沖的抖動小。但一般單個DFB激光器的時間脈沖抖動約為十幾個皮秒，通常利用外部光注入方式，也就是采用主、從兩個激光器，通過主激光器的受激輻射抑制從激光器的自發(fā)輻射，從而降低從激光器由自發(fā)輻射引起的非相關(guān)時間抖動。這種注入鎖定方式實(shí)現(xiàn)的激光器時間脈沖抖動約為幾個皮秒，脈沖抖動的減小有利于提升量子保密通信系統(tǒng)的最遠(yuǎn)通信距離和成碼率。

現(xiàn)有的注入鎖定半導(dǎo)體激光器是基于兩個DFB激光器，主從激光器之間為單向注入，利用環(huán)形器進(jìn)行連接才能實(shí)現(xiàn)。這樣就涉及三個器件的連接使用，不利于集成化、小型化的工程化應(yīng)用需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種注入鎖定半導(dǎo)體激光器，與現(xiàn)有的基于分立器件的注入鎖定增益開關(guān)半導(dǎo)體激光器相比，更加集成化、小型化，更具備工程化應(yīng)用價值；本發(fā)明中主從激光器是通過空間光學(xué)元件進(jìn)行耦合，可以高度保持激光器本身的偏振態(tài)，以及固定的主從激光器的光程差，激光器的輸出更加穩(wěn)定。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的第一方面，提供一種注入鎖定半導(dǎo)體激光器，包括主激光器、第一準(zhǔn)直透鏡、全反鏡、半反半透鏡、第二準(zhǔn)直透鏡、從激光器、聚焦透鏡和光纖，所述第一準(zhǔn)直透鏡和全反鏡位于第一激光的光路上，所述第二準(zhǔn)直透鏡、半反半透鏡、聚焦透鏡和光纖位于第二激光的光路上；7

主激光器發(fā)出的激光經(jīng)過第一準(zhǔn)直透鏡整形為第一平行光束，第一平行光束通過全反鏡入射到半反半透鏡上，半反半透鏡的反射光經(jīng)過第二準(zhǔn)直透鏡注入鎖定至從激光器內(nèi)部，注入鎖定后的從激光器激光經(jīng)過第二準(zhǔn)直透鏡整形為第二平行光束，所述第二平行光束經(jīng)過半反半透鏡后的透過光經(jīng)過聚焦透鏡耦合進(jìn)光纖中，并通過光纖輸出。

本發(fā)明與現(xiàn)有的基于分立器件的注入鎖定增益開關(guān)半導(dǎo)體激光器相比，更加集成化、小型化，更具備工程化應(yīng)用價值；本發(fā)明中主從激光器是通過空間光學(xué)元件進(jìn)行耦合，可以高度保持激光器本身的偏振態(tài)，以及固定的主從激光器的光程差，激光器的輸出更加穩(wěn)定。

在另一種可選的實(shí)現(xiàn)方式中，所述注入鎖定半導(dǎo)體激光器還包括第一光隔離器和第二光隔離器，所述第一光隔離器位于第一準(zhǔn)直透鏡與全反鏡之間，所述第二光隔離器位于半反半透鏡與聚焦透鏡之間。

在另一種可選的實(shí)現(xiàn)方式中，所述注入鎖定半導(dǎo)體激光器還包括外殼，所述主激光器、第一準(zhǔn)直透鏡、全反鏡、半反半透鏡、第二準(zhǔn)直透鏡、從激光器、聚焦透鏡和光纖被封裝于所述外殼內(nèi)，所述外殼設(shè)有兩個SMP高頻電接口，分別通過兩根共面的微帶線加載至主激光器和從激光器上。

在另一種可選的實(shí)現(xiàn)方式中，所述主激光器采用高速DFB激光器芯片、波長可調(diào)諧的高速DFB激光器芯片或連續(xù)工作的窄線寬半導(dǎo)體激光器。