[發(fā)明專利]一種功率可調的窄線寬、寬波長調諧硅基外腔激光器

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• 申請日: 2022-05-26
• 公開（公告）號: CN114937921A
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發(fā)明（設計）人: 龔攀;俞本立;汪輝;王瑞
• 申請（專利權）人: 安徽至博光電科技股份有限公司
• 主分類號: H01S5/068
• 分類號: H01S5/068;H01S5/14;H04B10/50;H04B10/556
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種功率可調的窄線寬、寬波長調諧硅基外腔激光器，屬于光電通信技術領域。包括光源和硅基外腔芯片，所述硅基外腔芯片包括耦合器、相位調制器、等效微環(huán)調制器與第三分束器。通過硅基襯底的SOI、SiN、SiON或SiO₂材料工藝平臺實現硅基外腔芯片的片上集成，達到機械性能佳、抗振性好，同時實現外腔激光器的小型化和低成本的技術效果；通過熱調諧使得等效微環(huán)調制器結構和硅基微環(huán)調制器的自由光譜范圍移動來選擇波長，達到寬波長調諧范圍的技術效果；通過等效微環(huán)調制器結構和硅基微環(huán)調制器輸出高Q值，以達到窄線寬輸出的技術效果。

技術領域

本發(fā)明涉及光電通信技術領域，特別是一種功率可調的窄線寬、寬波長調諧硅基外腔激光器。

背景技術

近年來，隨著相干光通信技術以及光電傳感等技術的發(fā)展，高性能的可調諧激光器變得越來越不可或缺，對可調諧激光器提出了寬調諧范圍、窄線寬、小體積、低成本等諸多特性指標要求。當前，能夠滿足上述特性要求的可調諧激光器技術方案主要分為單片集成型（內腔型）和外腔型兩大類。

單片集成型（內腔型）指構成光腔的反射鏡以及濾波結構與增益區(qū)間都集成在一塊III-V族芯片上， 在III-V族芯片上常用的濾波以及反射結構為布拉格光柵。這種類型的激光器的集成工藝難度較大、反饋控制較為復雜導致成本非常高昂，而且內腔式窄線寬激光器的輸出功率普遍較低，線寬較寬。

外腔型窄線寬激光器指反射鏡以及濾波結構與增益介質分別為獨立的部件，通過耦合封裝的方式實現激光輸出，當前市場上的外腔式窄線寬激光器輸出線寬普遍小于內腔式激光器，另外，外腔式窄線寬激光器對于增益介質的工藝要求較低，僅依靠半導體光放大器芯片即可制作。

為解決上述問題，本發(fā)明申請?zhí)岢龅墓杌馇患す馄骺梢詫崿F反射、濾波、調節(jié)波長的各器件都集成到硅基襯底上，可達到實現片上集成的窄線寬、寬波長調諧范圍且不發(fā)生跳模現象的技術效果，在極大減小外腔激光器體積的同時，實現了寬調諧范圍和窄線寬硅基外腔激光器。同時，由于采用集成芯片的方案，因此其機械性能佳，抗振性好。此外，硅基外腔激光器可以進一步實現與硅基光電芯片進行單片集成或其它芯片實現異質集成，大大提高系統(tǒng)的集成度，達到保護信息的目的。

發(fā)明內容

針對上述問題，提供一種功率可調的窄線寬、寬波長調諧硅基外腔激光器，包括光源和硅基外腔芯片，所述硅基外腔芯片包括耦合器、相位調制器、等效微環(huán)調制器與第三分束器。通過硅基襯底的SOI、SiN、SiON或SiO₂材料工藝平臺實現硅基外腔芯片的片上集成，達到機械性能佳、抗振性好，同時實現外腔激光器的小型化和低成本的技術效果；通過熱調諧使得等效微環(huán)調制器結構和硅基微環(huán)調制器的自由光譜范圍移動來選擇波長，達到寬波長調諧范圍的技術效果；通過等效微環(huán)調制器結構和硅基微環(huán)調制器輸出高Q值，以達到窄線寬輸出的技術效果。

為達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案是。

一種功率可調的窄線寬、寬波長調諧硅基外腔激光器，包括光源和硅基外腔芯片，所述硅基外腔芯片包括耦合器、相位調制器、等效微環(huán)調制器、硅基微環(huán)調制器和第三分束器；所述耦合器通過波導依次與相位調制器、等效微環(huán)調制器結構、硅基微環(huán)調制器和第三分束器相連；所述硅基微環(huán)調制器采用上下話路結構；所述第三分束器末端的兩個輸出端通過波導直接相連構成閉合薩格納克反射器結構，所述第三分束器右側輸入端作為硅基外腔芯片輸出端。

優(yōu)選的，所述等效微環(huán)調制器結構包括馬赫-曾德爾結構和第三相移器；所述馬赫-曾德爾結構與第三相移器通過波導并聯。

優(yōu)選的，所述馬赫-曾德爾結構包括第一分束器、第二分束器、上下兩臂波導和相移器；所述上下臂波導至少有一臂與所述相移器相連；所述第一分束器兩個輸出端通過上下臂波導與對應相移器相連或通過波導直接相連，并最終與第二分束器兩個輸入端相連。

優(yōu)選的，所述硅基外腔芯片采用硅基襯底的SOI、SiN、SiON或SiO₂材料工藝平臺。