[发明专利]一种窄线宽可调谐激光器

说明书

本申请提出一种窄线宽可调谐激光器，涉及可调谐激光器技术领域，包括：波长锁定装置、第一半导体光放大器、激光器硅基外腔、通信光芯片、第二半导体光放大器和光纤耦合输出装置；激光器硅基外腔产生的光束经过第一半导体光放大器反射回所述激光器硅基外腔形成光束震荡；激光器硅基外腔产生的光束经过波长锁定装置进行波长锁定；经过波长锁定的光束经过通信光芯片输出至第二半导体光放大器经过放大后由光纤耦合输出装置输出。实现将激光线宽控制在较小水平。

技术领域

本发明涉及可调谐激光器技术领域，具体涉及一种窄线宽可调谐激光器。

背景技术

可调谐激光器作为相干通信光模块的四大核心器件之一，具备不可替代性，其性能、成本、集成度对相干光模块有着至关重要的影响。目前在硅光相干光通信领域，要求信号光的线宽小于100KHz；而由于硅光芯片插损较大的原因又要求信号光的输入光功率达到18dBm左右。

窄线宽可调谐激光器的设计原理如图1所示。其中101、114为反馈探测器；102为标准具；103为分光器；104为反射镜；105、106为滤波器；107、109为聚焦透镜；108为增益材料；110为光隔离器；111为输出光纤；112、113为电阻。增益区受激辐射产生的光在104和108的端面不断震荡被放大而产生激光；通过游标卡尺效应，使用105和106两个滤波器减小输出激光的线宽，通过控制112，113两个电阻的发热功率改变105和106两个滤波器的滤波特性可以改变激光器的输出波长。

目前市场上常见的窄线宽激光器分为内腔式和外腔式两大类。内腔式指构成光腔的反射镜以及滤波结构与增益区间都集成在一块III-V芯片上，在III-V芯片上常用的滤波以及反射结构为布拉格光栅。内腔式窄线宽激光器的工艺难度较大、反馈控制较为复杂，而且内腔式窄线宽激光器的输出功率较低，线宽较宽。外腔式指反射镜以及滤波结构与增益介质为独立的部件，通过耦合封装的方式实现激光输出，当前市场上的外腔式窄线宽激光器输出线宽普遍小于内腔式激光器，另外外腔式窄线宽激光器对于增益介质的工艺要求较低，仅依靠半导体光放大器芯片即可制作。外腔式窄线宽激光器传统制作方法是在半导体放大器芯片外部贴合反射镜，透镜以及光栅来实现，这类方法制作出来的激光器体积较大，不利于芯片集成。而硅基外腔激光器可以将实现反射、滤波、调节波长的器件都集成到硅片上，极大的减小了外腔激光器的体积，另外得益于硅光技术的发展，硅基外腔激光器可以进一步与硅光芯片进行集成。

硅基外腔窄线宽可调谐激光器，为了增加输出的激光功率，使用了半导体光放大器用于放大激光，但由于半导体光放大器端面存在反射，且反射光反向传播时会被继续放大并且耦合进入激光器光腔中，会使得激光器线宽被展宽。

发明内容

本发明提供一种窄线宽可调谐激光器，将激光线宽控制在较小水平。

为了实现上述发明目的，本发明采取的技术方案如下：

第一方面，本发明提供一种窄线宽可调谐激光器，包括：波长锁定装置、第一半导体光放大器、激光器硅基外腔、通信光芯片、第二半导体光放大器和光纤耦合输出装置；

激光器硅基外腔产生的光束经过第一半导体光放大器反射回所述激光器硅基外腔形成光束震荡；

激光器硅基外腔产生的光束经过波长锁定装置进行波长锁定；

经过波长锁定的光束经过通信光芯片输出至第二半导体光放大器经过放大后由光纤耦合输出装置输出。

优选地，所述波长锁定装置包括：第一探测器、标准具、第一分光器、第一聚焦透镜和第二探测器；

所述激光器硅基外腔产生的光束经过第一聚焦透镜汇聚后输入至第一分光器，经过第一分光器透射的第一分光光束经过标准具后输入至第一探测器，所述第一探测器用于检测第一分光光束的光功率，经过第一分光器反射的第二分光光束反射至第二探测器，所述第二探测器用于检测第二分光光束的光功率，利用第一探测器和第二探测器的光电流关系反馈锁定波长。