[实用新型]一种基于纳米颗粒光热转换效应的激光器热调谐结构

说明书

本实用新型公开了一种基于纳米颗粒光热转换效应的激光器热调谐结构。将光热转换器置于可调谐半导体激光器的调谐波导顶部，将泵浦光照射并聚焦到光热转换器上，通过光热转换器将泵浦光的光能转换为热能，有针对地局部加热调谐波导，改变调谐波导的局部温度，从而改变调谐波导的折射率，实现可调谐半导体激光器的波长调谐。本实用新型利用光热转换效应实现片上加热，以简单的结构实现大范围波长调谐以及高的调谐效率；同时片上光热转换器和可调谐半导体激光器可分别独立设计，在不影响可调谐半导体激光器性能的基础上，增大可调谐半导体的设计自由度。

技术领域

本实用新型涉及了一种半导体激光器调谐结构，尤其涉及了一种基于纳米颗粒光热转换效应的激光器热调谐结构。

背景技术

半导体激光器热调谐方式，目前常用的有电流注入调谐和片上加热器调谐两种。其中，片上加热调谐技术是指在波导上方或者侧面放置一个独立的加热器件，有针对地对局部加热，以达到波长调谐的效果。片上加热的方式在2000年后，被应用于双模式运转的DFB激光器、DFB阵列、基于外腔环结构的激光器等结构。利用这种方案可以有效避免电注入带来的线宽展宽，从而实现高调谐效率，高直调消光比和大的出光功率。

但目前，用于片上加热的器件多为电阻。而利用电阻进行热调谐的方式，需要重新设计激光器结构，同时因为电阻的加入，需增加制作步骤。这将在一定程度上降低半导体激光器的成品率，且增加激光器成本。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供了一种基于纳米颗粒光热转换效应的激光器热调谐结构。

不同于电流注入调谐或者片上电阻焦耳热调谐，本实用新型利用光热转换效应，通过简单工艺即可实现性能良好的局部热效应，从而实现激光器的高速波长调谐。且由于片上加热形式不改变激光器内部载流子浓度的变化，对于激光器快速调制和信噪比的提升也有较大的益处。

本实用新型采用的技术方案是：

本实用新型包括泵浦光、光热转换器和可调谐半导体激光器，可调谐半导体激光器上表面设有调谐波导，光热转换器置于可调谐半导体激光器的调谐波导顶部，泵浦光位于光热转换器上方，泵浦光经聚焦透镜照射并聚焦到光热转换器上。泵浦光照射到光热转换器上后通过光热转换器将泵浦光的光能转换为热能，有针对地局部加热调谐波导，改变调谐波导的局部温度，从而改变调谐波导的折射率，实现可调谐半导体激光器的波长调谐。

所述的光热转换器局部覆盖于或者完整覆盖于调谐波导表面。

所述光热转换器为吸收峰在泵浦光所在波段的纳米颗粒。

所述的纳米颗粒为金纳米棒或者金纳米球。

所述可调谐半导体激光器为热调谐半导体激光器，出射波长随波导温度的变化而改变。

所述光热转换器具有光热效应，且工作波长为泵浦光的出射波长。

所述泵浦光通过聚焦透镜聚焦在光热转换器顶部。

现有技术中利用光热手段作为激光器热调谐的手段还未提出，本实用新型这种方式将金纳米颗粒优秀的光热转换性能应用于激光器片上热调谐，可以满足激光器热调谐的要求，金纳米颗粒的光热转换效率高，其转换速度快。同时制作工艺简单，只需要在激光器制作完成之后，将纳米颗粒涂覆在调谐波导顶部即可。

本实用新型与背景技术相比，具有的有益效果是：

本实用新型利用光热效应代替电阻焦耳热效应实现片上加热，可在不增加可调谐半导体激光器制作步骤的情况下实现波长调谐，调谐效率高。

同时，本实用新型的片上光热转换器和可调谐半导体激光器的结构分别独立设计，增大可调谐半导体的设计自由度，却不影响可调谐半导体激光器性能，比如：激光器的线宽特性、出射功率均衡性、噪声特性以及工作寿命等。