[发明专利]一种高功率双端口输出的硅基可调谐外腔激光器

说明书

本发明涉及一种高功率双端口输出的硅基可调谐外腔激光器，其采用混合集成方案，使用低成本低损耗的硅基微环波导芯片作为外腔中波长调节单元，与III‑V族反射型半导体增益管芯通过两个准直透镜实现端面耦合，结构简单，克服了单片集成半导体激光器复杂的工艺限制，外腔中无活动部件，有效地提高了可靠性和稳定性。通过对硅基微环波导芯片结构的优化设计，大大降低了激光在硅基波导微环谐振腔中非线性光学效应产生机率，提高了该结构激光器允许输出的最大光功率。外腔准直光路中带通滤波器的加入，有效地降低了对硅基微环波导芯片的技术要求，可提高耦合封装的效率、适合于低成本批量生产。

技术领域

本发明涉及一种光通信器件，尤其涉及一种高功率双端口输出的硅基可调谐外腔激光器，具体而言是涉及一种将III-V族的激光器增益芯片与硅基微环光波导芯片混合集成的双端口输出的外腔可调谐激光器的实现方案，该可调谐外腔激光器适用于灵活波长栅格的相干光通信网络，属于光通信技术领域。

背景技术

相干光通信技术具有接收灵敏度带宽高、中继距离长、波长选择性好、通信容量大等纵多优点，近年来，已逐渐成为干线传输网的主要技术。在高速相干通信系统中，高性能的可调谐激光器不可或缺。高速相干通信系统对可调谐激光器提出了宽调谐范围、高频率稳定性、窄线宽、大功率、低功耗、小体积，低成本等特性指标要求。

当前，能够满足相关光通信系统要求的可调谐激光器技术方案按波长调谐机构与有源放大区的组合方式可大致分为单片集成型和外腔型两大类。其中，单片集成型主要有SGDBR(Sampled grating distributed bragg reflector，取样光栅分布布拉格反射)、阵列DFB(Distributed Feed Back，分布反馈)和Y波导等方案。单片集成结构的可调谐激光器需要采用高精度的光刻技术，工艺难度高，难以实现低成本高成品率的生产。外腔型包括传统的外腔调谐方案和混合集成外腔方案。传统的外腔可调谐激光器波长调谐机构采用外部体光学元件与有源放大区共同构成，通过机械控制方式，如旋转光栅、反射镜或平移反射镜等选择不同的振荡波长，具有调谐范围大、相位噪声低、线宽窄等优点，也已有商用产品成功的运用于高速多通道相干通信系统，但是传统外腔结构激光器体积较大，不利于小型化，为了满足应用的需求近些年提出了微机械调谐的器件，体积大大缩小，调谐速度提高，但机械稳定性较差。

近年来，硅光子集成技术发展迅速，利用成熟的CMOS半导体规模化制造工艺可制作各种光子集成平台，被证实不仅可以制造小型化、低损耗波导和各种低成本光无源器件，还在光的调制、探测、交换等方面展现出了优异的性能和实用化的前景。但由于硅是间接带隙材料，发光效率非常低，在硅基发光器件的研究上有着很难逾越的困难。如何利用低成本、低功耗和小尺寸的硅光波导芯片制作低成本高功率高性能的混合集成可调谐激光器成为当前研究的热点。目前业界普遍认同的方案是将III-V族的激光器增益管芯与硅基光波导芯片混合集成构成外腔激光器。