[发明专利]片上集成窄线宽激光器

说明书

本发明提供一种片上集成窄线宽激光器，其中，均匀光栅与第一反射式半导体光放大器构成第一子谐振腔，均匀光栅与第二反射式半导体光放大器、第一微环谐振器、第二微环谐振器、移相器、光耦合器构成第二子谐振腔，第一子谐振腔和第二子谐振腔通过均匀光栅耦合形成耦合谐振腔，将电流同时注入第一反射式半导体光放大器和第二反射式半导体光放大器中，两个反射式半导体光放大器自发辐射产生的光信号在耦合谐振腔中借助均匀光栅的反射特性、第一微环谐振器和第二微环谐振器的游标效应增强了系统的选模作用。此外，利用第一子谐振腔的腔长和第二子谐振腔的腔长不同，进一步增强选模能力，实现单模激光输出。

技术领域

本发明涉及微波光子学技术领域，具体涉及一种片上集成窄线宽激光器。

背景技术

窄线宽激光器由于其高单色性、高频谱纯度、低相位噪声的特性，因而在高分辨率光谱学、光学原子钟、低噪声微波源等领域都有着重要的应用。

传统的窄线宽激光器主要利用光纤布拉格光栅与半导体光放大器组成的谐振系统，使得只有位于反射谱内的谐振频率得到足够的光增益，从而实现单模输出，但是该方法因为光纤的存在，所以对外界温度和震动的影响较为敏感，目前线宽仅能做到kHz量级。

已有的片上窄线宽激光器主要利用双微环或三微环的游标效应对半导体光放大器的宽谱光进行选模，通过高品质因子微环的滤波作用和其独特的光延时作用，可以做到百Hz量级的单模激光输出。但由于多微环对光功率的衰减作用和较大的芯片间耦合损耗，片上窄线宽激光器的输出功率对微环工作状态的调控和耦合工艺的要求较高。

发明内容

(一)要解决的技术问题

针对现有技术的上述不足，本发明的主要目的在于提供一种片上集成窄线宽激光器，以期至少部分地解决上述技术问题中的至少之一。

(二)技术方案

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提出了一种片上集成窄线宽激光器，包括：

耦合谐振腔和马赫曾德干涉结构300；

所述耦合谐振腔包括第一子谐振腔100和第二子谐振腔200，所述第一子谐振腔100和所述第二子谐振腔200通过均匀光栅2耦合；

所述第一子谐振腔100与所述第二子谐振腔200连接，所述第二子谐振腔200与所述马赫曾德干涉结构300连接；

所述第一子谐振腔100，用于选择满足所述第一子谐振腔100传播条件的光信号进行放大；

所述第二子谐振腔200，用于选择满足所述第二子谐振腔200传播条件的光信号进行放大；

所述耦合谐振腔，用于选择同时满足所述第一子谐振腔100和所述第二子谐振腔200传播条件的光信号；

所述马赫曾德干涉结构300，用于输出所述耦合谐振腔选择出的同时满足所述第一子谐振腔100和所述第二子谐振腔200传播条件的光信号。

在进一步的实施方案中，所述第一子谐振腔100包括：第一反射式半导体光放大器1和所述均匀光栅2，所述第一反射式半导体光放大器1和所述均匀光栅2是所述第一子谐振腔100的两端，所述第一反射式半导体光放大器1和所述均匀光栅2相连；

所述第一反射式半导体光放大器1，用于在驱动电流的作用下发生自发辐射，所述第一反射式半导体光放大器1自发辐射产生的光信号部分在所述第一子谐振腔100中来回传播，部分通过所述均匀光栅2透射到所述第二子谐振腔200；

所述均匀光栅2，用于对到达所述均匀光栅2的光信号进行选择，将特定波长范围内的光信号进行部分反射或完全反射，将所述特定波长范围外的光信号全部透射。