[发明专利]一种窄线宽激光器

说明书

本发明公开了一种窄线宽激光器，可利用硅纳米波导的四波混频效应产生增益，可有效的避免在激光谐振腔内引入噪声较高的半导体增益介质，提高了输出光信号的频率稳定性；同时激光发射部和滤波器位于激光谐振腔的外部，从而半导体中载流子引起的相位噪声不会对输出光信号有影响，使输出光信号的频率稳定性远远高于其他芯片级窄线宽激光器。并且蛇形排布的硅纳米线波导的传输和弯曲损耗远小于常规的硅基波导，从而可有效地增加激光谐振腔的长度，有利于缩小输出光信号的线宽。另外，硅纳米线波导的非线性增益高于SIN微环等常规硅基非线性增益器件，从而该激光器的转换效率会高于常规硅基非线性激光器，进而使输出光信号具有更高的功率。

技术领域

本发明涉及激光器领域，特别涉及一种窄线宽激光器。

背景技术

目前400G及以上的光模块已经开发完毕，其中的可调谐窄线宽激光器通常为外腔结构外腔结构的激光器，其能够达到相干光模块对于激光信号线宽的要求(即小于100kHz)。但是，由于外腔激光器涉及精密光路设计和制作，在机械稳定性、尺寸和成本上都不如芯片级的可调谐窄线宽激光器。

现有芯片级的窄线宽激光器，需在半导体材料注入载流子产生光增益，但是，注入载流子会引入的相位噪声和随机噪声，从而导致激光信号线宽较宽，且频率稳定性差。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种窄线宽激光器，主要目的在于解决以上现有技术中至少一项技术问题。

根据本发明的实施例，提供了一种窄线宽激光器，包括激光谐振腔及位于所述激光谐振腔外部的激光发射部与滤波器；

所述激光谐振腔包括第一微环反射器、第二微环反射器、硅纳米线波导、第一连接波导及第二连接波导；所述第一微环反射器与所述第二微环反射器的反射率不同，所述第一微环反射器正对所述第二微环反射器，所述硅纳米线波导位于所述第一微环反射器与所述第二微环反射器之间且呈蛇形排布；所述硅纳米线波导靠近所述第一微环反射器的一端通过所述第一连接波导与所述激光发射部连接；所述硅纳米线波导靠近所述第二微环反射器的一端通过所述第二连接波导与所述滤波器连接；

所述激光发射部，用于发射具有第一预设功率及第一预设波长的第一光信号，且所述第一光信号透过所述第一微环反射器并经由所述第一连接波导输入至所述硅纳米线波导；

所述硅纳米线波导，用于利用四波混频效应，使所述第一光信号产生多个不同波长的光信号，且所述多个不同波长的光信号及第一光信号通过所述第二连接波导达到所述第二微环反射器，其中，所述多个不同波长的光信号包括具有第二预设波长的第二光信号；

所述第二微环反射器，用于对第二光信号进行反射，经由所述第二连接波导、硅纳米线波导及第一连接波导传送至所述第一微环反射器，并再由所述第一微环反射器进行反射后经由所述第一连接波导、硅纳米线波导及第二连接波传导送至所述第二微环反射器，以使所述第二光信号在所述激光谐振腔内谐振，为所述第二光信号提供增益并产生具有第二预设波长的激射光信号；

所述滤波器，用于输出所述激射光信号，并将剩余光信号经由所述第二连接波导反射回所述硅纳米线波导，为所述第二光信号提供增益。

具体地，所述窄线宽激光器还包括位于所述激光谐振腔外部的双臂干涉器、微环耦合器、波导探测器及温控器；所述双臂干涉器与所述波导探测器的输入端连接，所述波导探测器的输出端与所述温控器连接；

所述微环耦合器，用于将所述部分的激射光信号进行耦合处理；

所述双臂干涉器，用于将所述耦合处理后的激射光信号分束成第三光信号及第四光信号，并分别经由所述双臂干涉器的两个不同长度的干涉臂进行传送后，再进行合束处理并根据第三光信号和第四光信号的相位差的不同而产生不同的合束光强，所述第三光信号及第四光信号具有相同的能量；

所述波导探测器，用于根据所述合束光强的变化量，确定所述第三光信号及第四光信号的相位差改变量；