[发明专利]一种集成外腔窄线宽激光器的微环反射镜及其设计方法

说明书

公开了一种集成外腔窄线宽激光器的微环反射镜，其有助于压窄线宽、结构简单、尺寸小、调谐简便、易于获得高Q值和大的延时、十分适合应用在窄线宽外腔激光器、同时也在其他场景中有潜在的应用价值。这种集成外腔窄线宽激光器的微环反射镜，在单臂耦合型微环反射镜的微环波导上添加一个亚波长大小的微结构来构成反射点，激励起反向传播的模式，通过反射点引起背向散射耦合，使得部分光能从输入端口输出。还提供了设计方法。

技术领域

本发明涉及光通信和光电子的技术领域，尤其涉及一种集成外腔窄线宽激光器的微环反射镜，以及该微环反射镜的设计方法。

背景技术

微环反射镜是集成外腔窄线宽激光器的重要组成部分。通过把高Q微环反射镜与半导体增益放大器或者FP、DFB等商用激光器集成在一起，可以有效地压窄激光器的出射线宽。这主要是因为微环在谐振点处具有较大的群延时(一般Q值越大，群延时越大)，相当于增加了外腔的等效长度。而且，通过调谐微环反射镜的谐振峰位置，还可以改变激光器的出射波长。

已经提出的相关微环反射镜结构包括：多环耦合的单臂耦合型微环反射镜、输入输出耦合的双臂耦合型微环反射镜、基于微环波导侧壁本征瑞利散射的反射镜等。其中多环耦合的单臂耦合型微环反射镜需要对多个微环分别进行波长调谐，复杂度较大；而输入输出耦合的双臂耦合型微环反射镜需要双臂耦合，Q值较单臂耦合型微环反射镜难以提升，且会引入不必要的物理现象或损耗；而基于微环波导侧壁本征瑞利散射的反射镜只有在微环的Q值极高的情况下才能实现，不能普遍应用。

发明内容

为克服现有技术的缺陷，本发明要解决的技术问题是提供了一种集成外腔窄线宽激光器的微环反射镜，其有助于压窄线宽、结构简单、尺寸小、调谐简便、易于获得高Q值和大的延时、十分适合应用在窄线宽外腔激光器、同时也在其他场景中有潜在的应用价值。

本发明的技术方案是：这种集成外腔窄线宽激光器的微环反射镜，在单臂耦合型微环反射镜的微环波导上添加一个亚波长大小的微结构来构成反射点，激励起反向传播的模式，通过反射点引起背向散射耦合，使得部分光能从输入端口输出。

本发明在单臂耦合型微环反射镜的微环波导上添加一个亚波长大小的微结构来构成反射点，激励起反向传播的模式，两种传播方向的模式(顺时针传播和逆时针传播)通过反射点引起背向散射耦合，使得部分光能从输入端口输出，从而实现光的微环反射镜功能，由于只有单臂耦合且添加了反射点，腔的群延时相比于双臂耦合的情况大约增加了一倍，相当于获得更长的等效腔长，有助于压窄线宽，易于获得高Q值和大的延时，十分适合应用在窄线宽外腔激光器，同时也在其他场景中有潜在的应用价值；由于仅由一个亚波长大小的微结构构成，因此可以免去独立调谐多腔的困扰，调谐简便；由于是在现有微环波导上添加一个亚波长大小的微结构，所以这种微环反射镜结构简单，尺寸小。

还提供了一种集成外腔窄线宽激光器的微环反射镜的设计方法，该亚波长大小的微结构通过在波导内进行版图设计，单次曝光刻蚀出来。

附图说明

图1示出了根据本发明的集成外腔窄线宽激光器的微环反射镜的结构示意图。

图2a示出了圆形的微结构；图2b示出了条形的微结构；图2c示出了断裂型的微结构。

图3示出了圆形的微结构与耦合系数之间的关系。

图4示出了圆形的微结构与损耗之间的关系。

图5示出了根据本发明的一个具体的集成外腔窄线宽激光器的微环反射镜的结构示意图。

图6示出了图5的微环反射镜的输入端和输出端的传输响应。

图7示出了根据本发明的另外一个具体的集成外腔窄线宽激光器的微环反射镜的结构示意图。

图8示出了图7的微环反射镜的输入端和输出端的传输响应。

具体实施方式