[發明專利]一種可調諧窄線寬激光器

在審

• 申請號: 201911143384.1
• 申請日: 2019-11-20
• 公開（公告）號: CN110838673A
• 公開（公告）日: 2020-02-25
• 發明（設計）人: 梁磊;賈鵬;秦莉
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: H01S3/10
• 分類號: H01S3/10;H01S3/08;H01S3/03
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 劉翠香

本申請公開了一種可調諧窄線寬激光器，包括平面光波導和半導體光放大器，平面光波導包括襯底層、下包層、波導芯層、上包層和電極層，波導芯層包括非對稱馬赫增德爾干涉儀、第一平行信道單微環諧振濾波器、第二平行信道單微環諧振濾波器、Y型分束器、第一錐形模式轉換器、直波導芯層、第二錐形模式轉換器和環形反射器，直波導芯層上鍵合有半導體光放大器，電極層包括位于非對稱馬赫增德爾干涉儀的非對稱長臂上面的電極、位于第一平行信道單微環諧振濾波器和第二平行信道單微環諧振濾波器上面的電極和位于環形反射器上面的電極，能夠在保證調諧范圍和邊模抑制比足夠大，滿足激光通信所用的超窄線寬的要求，且保證工藝簡單，性能穩定，成本低。

技術領域

本發明屬于半導體激光器技術領域，特別是涉及一種可調諧窄線寬激光器。

背景技術

硅光子技術具有傳輸速度快、信息容量大、集成度高、成本低、功耗小、與COMS工藝兼容等優點，是解決下一代超高速信息和數據傳輸瓶頸的關鍵技術。隨著數據通信帶寬的日益增長，頻率資源越來越緊張，通常需要提高波長利用率、增加波長調諧范圍的方式應對，而硅是間接帶隙材料，高性能的光源的缺少嚴重制約了硅光子技術的發展。采用鍵合技術能有效結合III-V族半導體激光器和硅光子平臺的優勢，但目前的硅基激光器輸出線寬不夠窄，或調諧范圍不夠寬，難以滿足超高速和超大容量通信對帶寬的要求。

傳統的硅基激光器，當采用微環諧振器實現波長調諧時，由于微環諧振器影響的縱模增益差(即邊模抑制比)與光譜線寬存著一種取舍關系，縱模增益差只與微環諧振器的諧振峰有關，當腔長增加時，縱模間距會變小，縱模增益差減小，很容易產生多模震蕩，一般微環自由光譜區選取要遠大于縱模自由光譜區，使得線寬壓縮在100kHz左右。

因此，如何在保證調諧范圍和邊模抑制比都足夠大的同時，研制一種能夠滿足激光通信所用的超窄線寬單端口輸出可調諧激光器，且保證制造工藝簡單，性能穩定，成本低，這是本領域技術人員亟待解決的問題。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供了一種可調諧窄線寬激光器，能夠在保證調諧范圍和邊模抑制比都足夠大的同時，滿足激光通信所用的超窄線寬的要求，且保證制造工藝簡單，性能穩定，成本低。

本發明提供的一種可調諧窄線寬激光器，包括平面光波導和半導體光放大器，所述平面光波導包括從下至上依次設置的襯底層、下包層、波導芯層、上包層和電極層，其中，所述波導芯層包括依次連接的非對稱馬赫增德爾干涉儀、第一平行信道單微環諧振濾波器、第二平行信道單微環諧振濾波器、Y型分束器、第一錐形模式轉換器、直波導芯層、第二錐形模式轉換器和環形反射器，所述直波導芯層上鍵合有所述半導體光放大器，所述電極層包括位于所述非對稱馬赫增德爾干涉儀的非對稱長臂上面的電極、位于所述第一平行信道單微環諧振濾波器和所述第二平行信道單微環諧振濾波器上面的電極和位于所述環形反射器上面的電極。

優選的，在上述可調諧窄線寬激光器中，所述半導體光放大器的中間呈條形，兩端呈錐形，且其襯底片上具有刻蝕阻擋層。

優選的，在上述可調諧窄線寬激光器中，所述波導芯層為硅基光波導芯層。

優選的，在上述可調諧窄線寬激光器中，所述波導芯層中的各個器件為單模矩形波導或單模脊形波導。

優選的，在上述可調諧窄線寬激光器中，所述襯底層為硅基襯底層，所述下包層為二氧化硅下包層，所述上包層為二氧化硅上包層或苯并環丁烯上包層，所述電極層為金電極層、鋁電極層或鈦電極層。

優選的，在上述可調諧窄線寬激光器中，所述第一平行信道單微環諧振濾波器包括第一環形波導、作為上信道的第一直波導和作為下信道的第二直波導，所述第一直波導與所述非對稱馬赫增德爾干涉儀連接，所述第二直波導與所述Y型分束器的一個輸出端口連接。