[发明专利]混合集成单纵模窄线宽复合腔激光器及工作方法

说明书

公开了一种混合集成单纵模窄线宽复合腔激光器，混合集成单纵模窄线宽复合腔激光器，其包括：分布式反馈增益芯片(1)、微环谐振腔；分布式反馈增益芯片的两端分别镀第一抗反射膜(5)、第二抗反射膜(6)，内部反射结构为沿腔的连续的周期性光栅(3)，分布式反馈增益芯片为连续均匀光栅的分布式反馈增益介质(4)；微环谐振腔为具有反射作用的微环谐振腔。还提供了工作方法。

技术领域

本发明涉及光通信和光电子的技术领域，尤其涉及一种混合集成单纵模窄线宽复合腔激光器，以及这种混合集成单纵模窄线宽复合腔激光器的工作方法。

背景技术

窄线宽半导体激光器广泛应用于高速光通信、相干检测、长距离传感等领域。分布式反馈半导体激光器(Distributed-feedback laser,DFB)是集成微系统中常用的窄线宽半导体光源，它在内部增益介质区域或波导区域设置分布式反馈光栅，利用光栅的选模特性实现窄线宽输出。为了打破模式简并实现单纵模激射，光栅的设计中通常引入四分之一波长的相移或在背向反射端镀上高反射(High reflectivity,HR)膜。DFB激光器的这些设计实现了约500kHz线宽的单纵模输出，但是这仍然不能满足目前通信、传感领域的应用。

目前已经实现的复合腔激光器包括:1.半导体光放大器/反射型半导体光放大器与多微环谐振腔耦合，利用游标效应，复合腔在增益带宽内为等效单通带，实现单模输出，线宽往往在10kHz～100kHz量级。2.DFB激光器与高Q外腔耦合，外腔引入反馈自注入，在强自注锁定条件下，DFB激光器线宽被压窄至Hz量级。这一方法由于要将DFB输出光的一部分(约10％)反馈注入，牺牲了输出光功率。

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混合集成单纵模窄线宽复合腔激光器，其可实现大于60dB的边摸抑制比单纵模输出，线宽1.5kHz。

本发明的技术方案是：这种混合集成单纵模窄线宽复合腔激光器，其包括：分布式反馈增益芯片(1)、微环谐振腔；分布式反馈增益芯片的两端分别镀第一抗反射膜(5)、第二抗反射膜(6)，内部反射结构为沿腔的连续的周期性光栅(3)，分布式反馈增益芯片为连续均匀光栅的分布式反馈增益介质(4)；微环谐振腔为具有反射作用的微环谐振腔。

还提供了一种混合集成单纵模窄线宽复合腔激光器的工作方法，从第一抗反射膜的激射谱为简并的双纵模λ₁、λ₂；通过调谐复合腔的谐振波长，使得其中一个反射谐振峰与简并模式中的λ₁对齐，则波长为λ₁的纵模被选择，另一个波长为λ₂的纵模被抑制，在腔内模式竞争下，输出纵模仅为波长为λ₁的纵模。

本发明分布式反馈增益芯片的两端分别镀第一抗反射膜、第二抗反射膜，内部反射结构为沿腔的连续的周期性光栅，分布式反馈增益芯片为连续均匀光栅的分布式反馈增益介质；微环谐振腔为具有反射作用的微环谐振腔；从第一抗反射膜的激射谱为简并的双纵模λ₁、λ₂；通过调谐复合腔的谐振波长，使得其中一个反射谐振峰与简并模式中的λ₁对齐，则波长为λ₁的纵模被选择，另一个波长为λ₂的纵模被抑制，在腔内模式竞争下，输出纵模仅为波长为λ₁的纵模。因此可实现大于60dB的边摸抑制比单纵模输出，线宽1.5kHz。

附图说明

图1示出了根据本发明的混合集成单纵模窄线宽复合腔激光器的第一实施例的结构示意图。

图2示出了窄线宽单模激光器实现原理。

图3示出了外腔反射光谱示意图。

图4示出了分布式反馈增益芯片激射光谱。

图5示出了复合腔激光器输出光谱。

图6示出了复合腔线宽。