[发明专利]一种基于DBR的外腔式波长可调谐激光器

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体激光器，特别涉及一种基于DBR的外腔式波长可调谐激光器。

背景技术

波分复用技术(WDM)在光纤光通讯系统中已广泛应用。波分复用的光电转调器包含一个激光器，一个调制器，一个接收器和相关的电子设备。波分复用转换器的运行可通过一个近红外波长在1550nm的固定波长激光器实现。由于很易于操作和高度可靠性，分布反馈式(DFB)激光器在波分复用传输系统广泛地应用。在DFB激光器中，提供光学反馈的衍射光栅位于整个增益共振腔的上方，这样激光会在固定波长下获得一个稳定的单模振荡。并且，低数字速率的信息传输也可通过直接对DFB激光器调制实现。

波分多路系统的构成实施是通过在每个ITU(国际电信联盟)规定的每一波长通道格点上使用一个激光器。然而，DFB激光器不具有较宽的波长调谐范围，因此，必须对每个波长使用不同的激光器，这便导致了昂贵的波长管理的成本，同时要求很大的余料库存来随时解决激光器故障等问题。

为了克服现有DFB激光器的这一缺点同时获得大范围波长单模运行，可调谐激光器应运而生。可调谐激光器就是单个激光器的波长变化可覆盖很多ITU规定的波长通道，并在应用中根据需要可随时变化到所需波长通道。因此，一个可调谐激光器可以为很多波长通道做光源备份，需要作为WDM转换器库存备件的激光器会大量减少。可调谐激光器还可在波分复用的定位中提供灵活的方案，即可以根据需要将某些波长通道从光网中添补加或移除。相应地，可调谐激光器可以帮助运营商在整个光纤网络中有效地进行波长管理。

但传统的可调谐激光器方案的代表为分布布拉格反射镜(DBR)激光器，它的特点是产生增益的有源区和产生反射的DBR区在同一个激光元件中形成，有源增益区用于通过电光转换在某一中心波长附近产生宽带自发辐射光子；反射光栅区用于有选择地将特定波长的光子反射回到有源波导区；但是它的可调谐范围很窄，一般不超过10nm。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于DBR的外腔式波长可调谐激光器，可以持续地或有选择地改变输出波长，并可覆盖很宽的波长范围。

本发明的目的通过以下技术方案实现：一种基于DBR的外腔式波长可调谐激光器，它包括用于提供激发光源的光子芯片，该光子芯片内具有光波导，所述光波导包括增益区段和反射光栅区段，每个区段的两侧均设有对应的电极；其特征在于：在位于导出反射光栅发射光的光波导端口一侧，依次设置用于扩束准直光子芯片所产生激发光源的光学透镜、用于对光子芯片所产生激发光源产生梳状透射峰分布的光学标准具、用于对光学标准具所滤波生成的梳状透射峰进行反射的反射镜；所述光学透镜、光学标准具、反射镜构成外腔反馈区；所述外腔反馈区与光子芯片形成激光共振腔；

通过改变光波导的折射率来改变反射光栅区的梳状最大反射峰分布的波长位置，选择性地使梳状最大反射峰分布中的某一波长的反射最大峰与光学标准具的透射最大峰在相同波长处重叠，光子在该重叠处波长获得最大反馈，并经激光共振腔内的多次反射后获得所需波长的激光，实现激光波长的步幅式调谐。

本发明所述光波导还包括用来控制光子的路径长度来提供产生激光所需的共振相位条件的相位区段，该相位区段的两侧设有电极，所述相位区段位于增益区段和反射光栅区段之间或者位于增益区段与波导端面之间。

本发明所述光波导的两端面上设有抗反射膜；所述反射镜为全反射镜或半透半反射镜。

本发明所述光波导的折射率采用通过加热光波导两侧的电极或调节改变电极的电流进行载流子注入来进行改变。

本发明所述反射光栅区采用取样光栅或超结构光栅；通过反射光栅区的取样光栅或超结构光栅的光谱与光学标准具的光谱耦合调谐，来实现激光器真正的单一波长输出。

本发明所述光学标准具的透射最大峰的波长分布和自由光谱范围兼容国际电信联盟光网通讯对波长格点和间隔的要求标准。

本发明所述可调谐激光器还包括用于所述可调谐激光器保持恒温工作环境的恒温装置，该恒温装置位于所述可调谐激光器的下方或外围。