[發(fā)明專利]一種集成外腔窄線寬激光器的微環(huán)反射鏡及其設(shè)計方法

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• 申請日: 2019-11-01
• 公開（公告）號: CN110768103A
• 公開（公告）日: 2020-02-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳明華;李佳琛
• 申請（專利權(quán)）人: 靈芯光電(天津)有限公司
• 主分類號: H01S5/10
• 分類號: H01S5/10;H01S5/14
• 代理公司: 11388 北京市中聞律師事務(wù)所
• 代理人: 馮夢洪

公開了一種集成外腔窄線寬激光器的微環(huán)反射鏡，其有助于壓窄線寬、結(jié)構(gòu)簡單、尺寸小、調(diào)諧簡便、易于獲得高Q值和大的延時、十分適合應(yīng)用在窄線寬外腔激光器、同時也在其他場景中有潛在的應(yīng)用價值。這種集成外腔窄線寬激光器的微環(huán)反射鏡，在單臂耦合型微環(huán)反射鏡的微環(huán)波導(dǎo)上添加一個亞波長大小的微結(jié)構(gòu)來構(gòu)成反射點，激勵起反向傳播的模式，通過反射點引起背向散射耦合，使得部分光能從輸入端口輸出。還提供了設(shè)計方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光通信和光電子的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種集成外腔窄線寬激光器的微環(huán)反射鏡，以及該微環(huán)反射鏡的設(shè)計方法。

背景技術(shù)

微環(huán)反射鏡是集成外腔窄線寬激光器的重要組成部分。通過把高Q微環(huán)反射鏡與半導(dǎo)體增益放大器或者FP、DFB等商用激光器集成在一起，可以有效地壓窄激光器的出射線寬。這主要是因為微環(huán)在諧振點處具有較大的群延時(一般Q值越大，群延時越大)，相當(dāng)于增加了外腔的等效長度。而且，通過調(diào)諧微環(huán)反射鏡的諧振峰位置，還可以改變激光器的出射波長。

已經(jīng)提出的相關(guān)微環(huán)反射鏡結(jié)構(gòu)包括：多環(huán)耦合的單臂耦合型微環(huán)反射鏡、輸入輸出耦合的雙臂耦合型微環(huán)反射鏡、基于微環(huán)波導(dǎo)側(cè)壁本征瑞利散射的反射鏡等。其中多環(huán)耦合的單臂耦合型微環(huán)反射鏡需要對多個微環(huán)分別進行波長調(diào)諧，復(fù)雜度較大；而輸入輸出耦合的雙臂耦合型微環(huán)反射鏡需要雙臂耦合，Q值較單臂耦合型微環(huán)反射鏡難以提升，且會引入不必要的物理現(xiàn)象或損耗；而基于微環(huán)波導(dǎo)側(cè)壁本征瑞利散射的反射鏡只有在微環(huán)的Q值極高的情況下才能實現(xiàn)，不能普遍應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供了一種集成外腔窄線寬激光器的微環(huán)反射鏡，其有助于壓窄線寬、結(jié)構(gòu)簡單、尺寸小、調(diào)諧簡便、易于獲得高Q值和大的延時、十分適合應(yīng)用在窄線寬外腔激光器、同時也在其他場景中有潛在的應(yīng)用價值。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：這種集成外腔窄線寬激光器的微環(huán)反射鏡，在單臂耦合型微環(huán)反射鏡的微環(huán)波導(dǎo)上添加一個亞波長大小的微結(jié)構(gòu)來構(gòu)成反射點，激勵起反向傳播的模式，通過反射點引起背向散射耦合，使得部分光能從輸入端口輸出。

本發(fā)明在單臂耦合型微環(huán)反射鏡的微環(huán)波導(dǎo)上添加一個亞波長大小的微結(jié)構(gòu)來構(gòu)成反射點，激勵起反向傳播的模式，兩種傳播方向的模式(順時針傳播和逆時針傳播)通過反射點引起背向散射耦合，使得部分光能從輸入端口輸出，從而實現(xiàn)光的微環(huán)反射鏡功能，由于只有單臂耦合且添加了反射點，腔的群延時相比于雙臂耦合的情況大約增加了一倍，相當(dāng)于獲得更長的等效腔長，有助于壓窄線寬，易于獲得高Q值和大的延時，十分適合應(yīng)用在窄線寬外腔激光器，同時也在其他場景中有潛在的應(yīng)用價值；由于僅由一個亞波長大小的微結(jié)構(gòu)構(gòu)成，因此可以免去獨立調(diào)諧多腔的困擾，調(diào)諧簡便；由于是在現(xiàn)有微環(huán)波導(dǎo)上添加一個亞波長大小的微結(jié)構(gòu)，所以這種微環(huán)反射鏡結(jié)構(gòu)簡單，尺寸小。

還提供了一種集成外腔窄線寬激光器的微環(huán)反射鏡的設(shè)計方法，該亞波長大小的微結(jié)構(gòu)通過在波導(dǎo)內(nèi)進行版圖設(shè)計，單次曝光刻蝕出來。

附圖說明

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的集成外腔窄線寬激光器的微環(huán)反射鏡的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2a示出了圓形的微結(jié)構(gòu)；圖2b示出了條形的微結(jié)構(gòu)；圖2c示出了斷裂型的微結(jié)構(gòu)。

圖3示出了圓形的微結(jié)構(gòu)與耦合系數(shù)之間的關(guān)系。

圖4示出了圓形的微結(jié)構(gòu)與損耗之間的關(guān)系。

圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的一個具體的集成外腔窄線寬激光器的微環(huán)反射鏡的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6示出了圖5的微環(huán)反射鏡的輸入端和輸出端的傳輸響應(yīng)。

圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的另外一個具體的集成外腔窄線寬激光器的微環(huán)反射鏡的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8示出了圖7的微環(huán)反射鏡的輸入端和輸出端的傳輸響應(yīng)。

具體實施方式