[發(fā)明專利]一種產(chǎn)生超高頻脈沖的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910389117.6
• 申請日: 2019-05-10
• 公開（公告）號: CN110137797B
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 焦哲晶
• 申請（專利權(quán)）人: 上海電力學(xué)院
• 主分類號: H01S5/00
• 分類號: H01S5/00
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 徐穎

本發(fā)明涉及一種產(chǎn)生超高頻脈沖的方法，將量子點(diǎn)激光器與法布里?布拉格光柵相結(jié)合，量子點(diǎn)激光器作為增益介質(zhì)提供增益和基本的縱模，法布里?布拉格光柵放置在外腔中進(jìn)行模式選擇。被光柵選中的縱模獲得增益得到放大，未被選中的縱模受到抑制。通過控制外腔中光柵的個數(shù)和間距，獲得不同的重復(fù)頻率。這種方法不受量子點(diǎn)激光器本身腔長的限制，通過靈活的外腔結(jié)構(gòu)，獲得高重復(fù)頻率脈沖。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種光通信技術(shù)，特別涉及一種量子點(diǎn)激光器結(jié)合法布里-布拉格光柵產(chǎn)生超高頻脈沖的方法。

背景技術(shù)

超高頻光脈沖在高速率光通信和高速數(shù)字信號處理中有著很重要的應(yīng)用。半導(dǎo)體激光器因其體積小、易操作和高效率的特點(diǎn)，在產(chǎn)生高頻光脈沖方面有一定的優(yōu)勢。特別是量子點(diǎn)半導(dǎo)體激光器，因其增益譜寬和載流子動力學(xué)快的性能特點(diǎn)，使得它在產(chǎn)生超高頻脈沖方面吸引了越來越多的關(guān)注。

在量子點(diǎn)激光器中，產(chǎn)生的脈沖的頻率與激光器的腔長成反比，腔長越短，頻率越高。但是因?yàn)楣馇辉鲆娴南拗疲话闱闆r下產(chǎn)生的脈沖頻率在100GHz以下。為了產(chǎn)生更高頻率的脈沖，增加增益并縮短腔長是最直接的方法。這種方法在量子線結(jié)構(gòu)得到了實(shí)現(xiàn)，獲得了最高重復(fù)頻率為346GHz的脈沖。但是在量子線結(jié)構(gòu)中，進(jìn)一步的提高脈沖頻率仍然會受到增益的限制。諧波鎖模是一種有效增加脈沖頻率卻不受短腔增益限制的方法。這種方法在設(shè)計(jì)時使用了多區(qū)結(jié)構(gòu)并通過將飽和吸收體放在腔中不同的位置獲得不同的鎖模頻率，得到了最高重復(fù)頻率為238GHz的脈沖。但是這種方法在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上比較復(fù)雜，需要較高的成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是針對現(xiàn)在量子線結(jié)構(gòu)中，進(jìn)一步的提高脈沖頻率受限的問題，提出了一種產(chǎn)生超高頻脈沖的方法，將量子點(diǎn)激光器與法布里-布拉格光柵相結(jié)合，用法布里-布拉格光柵作為外腔可以獲得更高重復(fù)頻率的脈沖。外腔的使用既可以克服激光腔內(nèi)增益的限制，又不會增加激光器設(shè)計(jì)上的復(fù)雜度。而且還可以通過控制外腔中的光柵，獲得不同的高重復(fù)頻率的脈沖。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種產(chǎn)生超高頻脈沖的方法，具體包括如下步驟：

1)確定所選量子點(diǎn)激光器的中心波長和模式間距：量子點(diǎn)激光器的中心波長選擇在通信波段，量子點(diǎn)激光器模式間距為Δv＝c/2nL，其中n是量子點(diǎn)激光器腔體的折射率；L為量子點(diǎn)激光器的腔長；c為真空中的光速；

2)法布里-布拉格光柵的個數(shù)和反射頻率的確定：光柵的反射頻率間距與最終獲得的脈沖頻率一致，并為激光器模式間距的整數(shù)倍；光柵的個數(shù)與頻率間距的乘積小于量子點(diǎn)的增益譜寬，并接近量子點(diǎn)的增益譜寬；

3)搭建獲取超高頻脈沖的光通路：法布里-布拉格光柵放置在外腔，將所選量子點(diǎn)激光器和法布里-布拉格光柵外腔通過光纖耦合器連接起來；法布里-布拉格光柵放置在外腔，量子點(diǎn)激光器輸出的光通過耦合器的一個出口入射在法布里-布拉格光柵上后，在光柵反射譜帶寬內(nèi)的激光器的縱模被反射回來，并通過耦合器回到激光器，得到了進(jìn)一步放大，循環(huán)往復(fù)，最終從耦合器的另一個出口得到高重復(fù)頻率的脈沖；

所述所選K個法布里-布拉格光柵的反射波長均不同，但均在所選通信波段；K個法布里-布拉格光柵采用并列的方式，分別寫在每個單模光纖上，通過雙向1×K的波分復(fù)用器與耦合器的出口相連，并控制K個法布里-布拉格光柵外腔長度相等，偏振控制器放置在每個光柵的前面。

將所選布里-布拉格光柵光柵固定在鋁板上，用溫控裝置進(jìn)行控溫，以控制外腔反射波長的穩(wěn)定性，防止波長漂移。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明一種產(chǎn)生超高頻脈沖的方法，將量子點(diǎn)激光器與法布里-布拉格光柵相結(jié)合，在量子線結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的重復(fù)高頻率的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提高產(chǎn)生的脈沖頻率，并克服了激光腔內(nèi)增益的限制，又具有一定的靈活性，降低了高頻率脈沖對激光器設(shè)計(jì)上的要求。

附圖說明

圖1為本發(fā)明用外腔結(jié)合量子點(diǎn)激光器產(chǎn)生超高頻脈沖的原理圖；