[发明专利]基于单个回音壁模式光学微腔双波长激光的可调谐微波源

说明书

本发明公开了一种基于单个回音壁模式光学微腔双波长激光的可调谐微波源，包括：基于单个回音壁模式光学微腔的双波长激光器，用于产生间距可调、线宽窄以及阈值低的双波长激射；光纤或光波导放大器，用于放大光信号；光滤波器，用于滤去其它光信号及噪声；高速探测器，用于产生带宽窄、可调谐的微波信号；其中，所述基于单个回音壁模式光学微腔的双波长激光器包括：泵浦光源、光波导或锥形光纤、衬底、单个回音壁模式光学微腔和金电极对；通过调节金电极对的外加电压大小实现间距可调的双波长激射。本发明提供了一种间距可调的双波长激光器实现方案，结构简单，基于该激光器拍频后可获得可调谐的微波源。

技术领域

本发明涉及光通信、半导体光电子学、集成光子学和微波光子学领域，主要涉及一种基于单个回音壁模式光学微腔双波长激光的可调谐微波源，更具体的是本发明提出了结构简单、尺寸小、间距可调的基于单个回音壁模式光学微腔的双波长激光器，以及基于此的可调谐微波源产生系统。

背景技术

以回音壁模式微腔激光器为代表的光学微腔激光器是利用光在光滑侧壁上的连续全内反射来实现对光场的强束缚，具有模式品质因子很高、模式体积很小、泵浦功率低、易于集成的优点。但回音壁模式很密集，存在模式竞争，难以在获得高效增益的前提下实现单模激射或稳定的双波长乃至多波长输出。借助双波长光信号的拍频获取低噪声、高强度、可调谐的微波信号，通常需要利用独立的两个激光器进行拍频。与独立的两个激光器相比，在单个回音壁模式光学微腔实现稳定的双波长激光输出，其产生于同一个微腔内，通过拍频可获得稳定性好、线宽很窄的微波信号，而且受外界环境影响较小，结构简单，制作工艺简单，尺寸小，成本低，易于集成，稳定性高。双波长的频率间距由微腔模式间距决定，可以从几GHz覆盖到几百GHz，拍频后产生的微波信号范围宽。但利用单个回音壁模式光学微腔实现稳定的双波长激光器，进而拍频产生可调谐微波源面临一个问题：如何实现稳定、间距可调谐的窄线宽双波长激光器。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于单个回音壁模式光学微腔双波长激光的可调谐微波源，克服现有的片上双波长微激光器制备的挑战，提供一种基于单个回音壁模式光学微腔双波长激光的可调谐微波源。与独立的双激光系统相比，该双波长激光器只需要一个回音壁模式光学微腔，具有制备工艺简单、尺寸小、品质因子高、泵浦阈值低、易于集成的特点，拍频所产生的微波源具有信号范围宽、带宽窄、可调谐和频率稳定的优点。

实现本发明目的的具体技术方案是：

一种基于单个回音壁模式光学微腔双波长激光的可调谐微波源，包括：

基于单个回音壁模式光学微腔的双波长激光器，用于产生间距可调、线宽窄以及阈值低的双波长激射；

光纤或光波导放大器，其输入端与所述双波长激光器输出端相连，用于将光信号放大；

光滤波器，其输入端与光纤或光波导放大器输出端相连，用于滤去其它光信号及噪声；

高速探测器，其输入端与光滤波器输出端相连，用于产生带宽窄、可调谐的微波信号，其特点是：所述的基于单个回音壁模式光学微腔的双波长激光器包括：

泵浦光源；

单个回音壁模式光学微腔；

光波导或锥形光纤，与单个回音壁模式光学微腔直接相连或者通过消逝波侧向耦合或垂直耦合，用于输入泵浦光，并输出激光，同时引入模式微扰，引起几何特征接近的准简并回音壁模式相干重组，分别在泵浦光和激射光光波段产生空间分布特征相似的准简并多边形模式，准简并多边形模式包含一个多边形模式组成的局域化周期轨道和至少一个多边形模式组成的多重局域化周期轨道；

衬底；

金电极对。

所述衬底的材料是掺杂稀土离子或量子点的铌酸锂、硅、二氧化硅、氮化硅、碳化硅、IV族半导体材料及其化合物、III-V族化合物、II-VI族化合物、IV-VI族化合物、有机半导体材料或蓝宝石。