[发明专利]一种芯片级调频激光装置

说明书

本发明实施例公开了一种芯片级调频激光装置。该芯片级调频激光装置包括集成于同一光学芯片的种子光源、耦合单元和调制单元；种子光源用于输出种子光束；耦合单元设置于种子光源与调制单元之间，用于将种子光束耦合入调制单元；调制单元用于在外部调制信号的控制下，将种子光束调制为线性调频激光，并输出线性调频激光。本发明实施例提供的芯片级调频激光装置中所有光学器件均集成在一片光学芯片上，具有体积小、成本低、损耗小、性能可靠的优点。

技术领域

本发明实施例涉及激光技术，尤其涉及一种芯片级调频激光装置。

背景技术

窄线宽大范围的快速线性调频激光器在激光雷达、光谱、射频信号发生、原子测量等前沿基础学科和高科技应用领域有重要和广泛的应用需求。目前窄线宽激光器主要有固体、光纤、外腔半导体等类型，其线宽可以达到千赫兹(kHz)甚至更低。产生线性调频激光可以分为两类，第一类是调制激光器的有效腔长，由于激光频率反比于有效腔长，通过调节腔长即可调制激光频率。激光腔内直接调制主要通过电流(如半导体激光器)，压电陶瓷PZT(如外腔激光器，光纤激光器，固体激光器等)，温度(如半导体激光器)等方法，速度最高能到数十kHz量级，但线性度难以保证。另一类是通过光电反馈技术实现激光线性调频，但系统较为复杂，调频的频率通常被限制在kHz量级。

为了获得更快速的重复线性调频，使用激光腔外调制器，结合线性调频微波信号源，将高速线性调频的微波信号转换为高速线性调频的激光信号，被验证是可行的方案。现有技术中，都采用光纤耦合的分立元器件，光纤耦合的分立元器件虽然很方便连接，但每个元器件(如激光源，调制器，滤波器，放大器)需要两次与光纤耦合，还需要独立封装测试，显著增加了总的成本、耦合损耗、体积等，使得上述的方案停留于实验室难以推广形成产品。

发明内容

本发明实施例提供一种芯片级调频激光装置，该芯片级调频激光装置中所有光学器件均集成在一片光学芯片上，具有体积小、成本低、损耗小、性能可靠的优点。

本发明实施例提供一种芯片级调频激光装置，包括集成于同一光学芯片的种子光源、耦合单元和调制单元；

所述种子光源用于输出种子光束；

所述耦合单元设置于所述种子光源与所述调制单元之间，用于将所述种子光束耦合入所述调制单元；

所述调制单元用于在外部调制信号的控制下，将所述种子光束调制为线性调频激光，并输出所述线性调频激光。

可选的，所述种子光源包括分布反馈半导体激光器、分布布拉格反射半导体激光器、外腔反馈半导体激光器、光栅反馈半导体激光器、微环反馈半导体激光器或量子点激光器的任意一种。

可选的，所述耦合单元包括片上集成波导、片上集成透镜或片上集成光栅的至少一种。

可选的，所述调制单元包括相位调制器、强度调制器、电吸收调制器、载波抑制双边带调制器或微环调制器中的任意一种；

所述芯片级调频激光装置还包括滤波单元，所述滤波单元用于使所述调制单元输出光谱中多个边带的某一边带透射。

可选的，所述滤波单元包括基于波导的单个微环形成的单阶滤波器、基于波导的多个微环耦合的高阶滤波器、单级马赫-曾德尔滤波器、级联马赫-曾德尔滤波器或波导光栅滤波器的任意一种。

可选的，所述调制单元包括载波抑制单边带调制器。

可选的，还包括光放大器，位于所述调制单元的输出端，所述光放大器用于将所述线性调频激光放大后输出。

可选的，所述外部调制信号为线性调频微波信号；

所述线性调频微波信号由压控振荡器产生或直接数字合成器产生。

可选的，所述压控振荡器或所述直接数字合成器与所述光学芯片单片集成或混合集成。