[发明专利]半导体环形激光器、光子集成电路及光电系统

说明书

本发明涉及一种半导体环形激光器(1)，其包括闭环激光腔(2)和与闭环激光腔光学互连的光学增益装置(3)。光学增益装置包括第一光学增益段(4)和第二光学增益段(5)。第一光学增益段和所述第二光学增益段不相同，彼此光学互连，并且彼此电隔离。本发明还涉及一种包括根据本发明的半导体环形激光器的PIC(100)以及包括该PIC的光电系统(200)。光电系统可以是发射器、接收器、收发器、相干发射器、相干接收器和相干收发器中的任意一种。例如，光电系统可用于但不限于电信应用、激光雷达或传感器应用。

技术领域

本发明涉及一种半导体环形激光器。本发明还涉及一种包括根据本发明的半导体环形激光器的光子集成电路(PIC)。本发明还涉及一种包括根据本发明的PIC的光电系统。根据本发明的光电系统可以用于例如但不限于电信应用、光探测和测距(LIDAR)或传感器应用。

背景技术

在许多可用于例如但不限于，电信应用、光探测和测距(LIDAR)或传感器应用的光电系统中，半导体激光器是产生具有窄光谱的稳定光辐射束的关键因素。许多不同类型的半导体激光器是已知的。应用环形激光器而不是分布式布拉格反射器激光器或法布里-珀罗激光器的一个优点是，环形激光器不需要片上或面反射器。相反，环形激光器包括闭环激光腔。这对于制造和设计需要半导体激光器的先进PIC和光电系统具有一定的优势。闭环激光器腔具有光学输出耦合器，它作为功率抽头，可以提取闭环激光器腔中由于光子的刺激发射而产生的部分光功率。

一般来说，在半导体环形激光器的闭环激光腔内，顺时针(CW)和逆时针(CCW)传播的光波的往返条件是相同的。因此，半导体环形激光器在CW和CCW方向都能提供光功率。这种效果与法布里-珀罗激光器的前表面和后表面的光功率发射相媲美。在许多应用中，控制反向传播光波(即沿CW和CCW方向传播的光波)的光功率比非常重要。

反向传播光波的光功率的平衡可能会受到闭环激光器腔光路的非故意不对称的影响。这种不对称可能是由于小的制造误差、外部反馈或散射回闭环激光器腔内的光辐射造成的。因为反向传播的光波之间有功率交换，反向传播的光波的光功率的脆弱平衡会导致半导体环形激光器的光学性能不稳定。

基于上述情况，有必要提供一种半导体环形激光器，由于改进了对反向传播光波的光功率平衡的控制而具有更好的光学性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种半导体环形激光器，它可以更好地控制反向传播的光波的光功率之间的平衡，其结果是根据本发明的半导体环形激光器可以预先阻止或至少减少与已知半导体环形激光器相关的上述和/或其他缺点中的至少一个。

本发明的另一个目的是提供一种包括根据本发明的半导体环形激光器的PIC。

本发明的还一个目的是提供一种包括根据本发明的PIC的光电系统。根据本发明的光电系统可用于例如，但不限于电信应用、LIDAR或传感器应用。

本发明的各方面在所附的独立和从属权利要求中陈述。从属权利要求的特征可以适当地与独立权利要求的特征组合，而不仅仅是如权利要求中明确阐述的那样。此外，所有特征都可以替换为其他技术上等效的特征。

上述目的中的至少一个是通过一种半导体环形激光器实现的，所述半导体环形激光器包括：

闭环激光腔；和

与所述闭环激光腔光学互连的光学增益装置，所述光学增益装置包括：

第一光学增益段；和

第二光学增益段；

所述第一光学增益段和所述第二光学增益段不相同，彼此光学互连，并且彼此电隔离。

通过提供具有上述光学增益装置的半导体环形激光器，可以更好地控制在闭环激光腔中沿CW和CCW方向传播的光波的光功率之间的平衡。因此，可以实现对半导体环形激光器的定向操作的改进控制。