一种基于硅基的窄线宽可调外腔激光器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于硅基的窄线宽可调外腔激光器，涉及光通信的集成光学领域。该激光器的光源通过硅基光耦合器与第一MMI相连；第一MMI分别与非对称马赫-曾德干涉仪的2个臂的输入端相连，2个臂的输出端通过第二MMI与第三MMI相连；第三MMI分别与硅基微环滤波器上下话路的输入端相连；上下话路的输出端分别与第一光栅耦合器、第二光栅耦合器相连。硅基微环滤波器的自由光谱范围为5～50nm，非对称马赫-曾德干涉仪的自由光谱范围为硅基微环滤波器的自由光谱范围的1～4倍。本发明专利技术能够增大宽波长的调谐范围，保证激光得到窄线宽；本发明专利技术为小型化腔激光器，不仅制造成本较低，而且易于集成，工艺容差较小，适于推广。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及光通信的集成光学领域，具体设及一种基于娃基的窄线宽可调外腔激 光器。
技术介绍
近年来，光通信系统中的谱效率不断增加，相干光传输系统被认为是一种非常好 的解决谱效率增加的方案。窄线宽可调激光器是相干光传输系统中非常重要的元件。目 前，现有的可调激光器一般为：（1)采用SGDBR(Sampledgratingdistributedbragg reflecto;r取样光栅分布布拉格反射）、DFB值ist;ributedF'eedBack，分布反馈）阵列和 Y波导等单片集成的可调谐激光器，单片集成的激光器需要高精度的光刻技术。（2) -种 15曲Z线宽的基于MEMSWicro-Electro-MechanicalSystem,微机电系统）的外腔可调谐 激光器，该激光器的机械控制结构比较复杂。 近年来，娃光子技术由于其低成本、低功耗和小尺寸等特点受到了社会的极大关 注。目前，市面上已报道了 一种直接与SOA(Semicon化Ctor化ticalAmplifier，半导体光 放大器）对接的混合集成型娃基双环激光器。 但是，混合集成型娃基双环激光器需要亚微米级超高精度的无源对准工艺；为了 在混合集成型娃基双环激光器中实现窄线宽，通常采用较长的长腔结构。考虑到娃波导的 传播损耗为2. 4地/cm,长的无源波导会在光路中引入更多的损耗；而在=五族增益忍片和 娃基忍片间采用自由空间结构能够避免上述损耗高的问题，自由空间结构能够非常容易地 调整腔长从而得到窄的线宽、且损耗很低。 窄线宽可调激光器除了对线宽的要求高，另外一个关键参数为波长的可调范围。 光通讯系统中需要能覆盖C波段的波长，甚至更宽。但是采用单个娃基微环对工艺要求高， 损耗较大，难W实现如此宽的调谐范围。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术解决的技术问题为：增大宽波长的调谐范围， 保证激光得到窄线宽。本专利技术为小型化腔激光器，不仅制造成本较低，而且易于集成，工艺 容差较小，适于推广。 为达到W上目的，本专利技术提供的基于娃基的窄线宽可调外腔激光器，包括光源、娃 基光禪合器、娃基微环滤波器和2个光栅禪合器：第一光栅禪合器和第二光栅禪合器；所述 可调外腔激光器还包括非对称马赫-曾德干设仪、W及3个MMI:第一MMI、第二MMI和第= MMI;所述非对称马赫-曾德干设仪上设置有2个不对称的臂，所述娃基微环滤波器采用上 下话路型微环谐振腔，娃基微环滤波器设置有2个监测端口； 所述光源的输出端与娃基光禪合器的输入端相连，娃基光禪合器的输出端与第一 MMI的输入端相连；第一MMI的输出端分别与非对称马赫-曾德干设仪的2个臂的输入端 相连，2个臂的输出端与第二匪I的输入端相连；第二匪I的输出端与第S匪I的输入端相 连，第=MMI的输出端分别与娃基微环滤波器上下话路的输入端相连；上下话路的输出端 分别与第一光栅禪合器、第二光栅禪合器相连；第一光栅禪合器和第二光栅禪合器分别位 于娃基微环滤波器的2个监测端口； 所述娃基微环滤波器的自由光谱范围为5~50nm，所述非对称马赫-曾德干设仪 的自由光谱范围为娃基微环滤波器的自由光谱范围的1~4倍。 在上述技术方案的基础上，所述可调外腔激光器进行激光输出时，光源发出的激 光经娃基光禪合器禪合进至第一匪I，第一匪I将禪合的光分为两路；两路光经非对称马 赫-曾德干设仪的2个臂传输后，通过第二MMI合波；合波后的光通过第=MMI分为2路，2 路光分别经娃基微环滤波器的上下话路滤波，经上话路滤波得到的光输出至第一光栅禪合 器监测激光输出，经下话路滤波得到的光输出至第二光栅禪合器监测激光输出。 在上述技术方案的基础上，所述娃基微环滤波器的自由光谱范围FS%w的计算公 式为： 上述计算公式中A为娃基微环滤波器的波长，AA为娃基微环滤波器的相邻谐 振峰的波长间隔，C为光速，n,为娃基微环滤波器的波导群折射率，为圆周率，R为娃基 微环滤波器的微环半径。 在上述技术方案的基础上，所述非对称马赫-曾德干设仪的2个臂长 差AL与非对称马赫-曾德干设仪的自由光谱范围FSRw^的计算公式表示为：上述计算公式中M为非对称马赫-曾德干设仪的波长，AM为非对称马赫-曾 德干设仪的相邻谐振峰的波长间隔，n,i为非对称马赫-曾德干设仪的波导群折射率。 在上述技术方案的基础上，所述娃基微环滤波器和非对称马赫-曾德干设仪上各 加载有热电阻，通过热电阻调节谐振峰的位置W选择谐振波长。 在上述技术方案的基础上，所述非对称马赫-曾德干设仪的自由光谱范围为娃基 微环滤波器的自由光谱范围的2倍。 在上述技术方案的基础上，所述光源采用SOA忍片或LD忍片。 在上述技术方案的基础上，所述娃基光禪合器采用端面禪合器或光栅禪合器。与现有技术相比，本专利技术的优点在于： (1)本专利技术的娃基微环滤波器和非对称马赫-曾德干设仪的自由光谱范围错开， 用W选择波长。本专利技术输出激光时，两路光经非对称马赫-曾德干设仪的2个臂传输时，非 对称马赫-曾德干设仪输出的光波为2个臂中光场相互叠加的结果，通过改变其中一个臂 的折射率，可W在两个臂间引入一定的光程差，从而调节两束光之间的相位差，相位差决定 了第二MMI干设叠加之后的光场分布。因此，本专利技术的最大波长调谐范围取决于非对称马 赫-曾德干设仪的自由光谱范围。 有鉴于此，本专利技术的娃基微环滤波器的自由光谱范围为5~50nm，非对称马赫-曾 德干设仪的自由光谱范围为娃基微环滤波器的的自由光谱范围的1~4倍，不仅能够增大 宽波长的调谐范围，而且使得光进入娃基微环滤波器的上下话路时，娃基微环滤波器的Q 值较高，W保证激光得到窄线宽。 (2)本专利技术为小型化腔激光器，不仅制造成本较低，而且易于集成，工艺容差较小， 适于推广。【附图说明】 图1为本专利技术实施例中基于娃基的窄线宽可调外腔激光器的结构示意图； 图2为本专利技术实施例中第一光栅禪合器监测的光谱图。 阳02引 图中：101-光源，202-娃基光禪合器，103-第一匪1,104-非对称马赫-曾德干设 仪，105-第二MMI，106-第SMMI，107-娃基微环滤波器，108-第一光栅禪合器，109-第二光 栅禪合器。【具体实施方式】 W下结合附图及实施例对本专利技术作进一步详细说明。 参见图1所示，本专利技术实施例中的基于娃基的窄线宽可调外腔激光器，包括光源 101、娃基光禪合器102、非对称马赫-曾德干设仪104、娃基微环滤波器107、3个MMI(IX2 的多模干设仪）：第一MMI103、第二MMI105和第SMMI106、W及2个光栅禪合器：第一光栅 禪合器108和第二光栅禪合器109。光源101可W采用SOA忍片或LD(半导体激光器）忍 片，娃基光禪合器102可W采用端面禪合器或光栅禪合器。[002引参见图1所示，非对称马赫-曾德干设仪104上设置有2个不对称（即臂长不等） 的波导（臂），娃基微环滤波器107采用上下话路型微环谐振腔（Add-Drop型谐振腔，Add 端和化OP端为滤波器的上下话路），其设置有2个监测端口。娃基微环滤波器107的自由 光谱范围为5~50nm，非对称马赫-曾德干设仪104的自由光谱范围为娃基微环滤波器107 的自由光谱范围的1~4倍。 参见图1所示，光源1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于硅基的窄线宽可调外腔激光器，包括光源(101)、硅基光耦合器(102)、硅基微环滤波器(107)和2个光栅耦合器：第一光栅耦合器(108)和第二光栅耦合器(109)；其特征在于：所述可调外腔激光器还包括非对称马赫‑曾德干涉仪(104)、以及3个MMI：第一MMI(103)、第二MMI(105)和第三MMI(106)；所述非对称马赫‑曾德干涉仪(104)上设置有2个不对称的臂，所述硅基微环滤波器(107)采用上下话路型微环谐振腔，硅基微环滤波器(107)设置有2个监测端口；所述光源(101)的输出端与硅基光耦合器(102)的输入端相连，硅基光耦合器(102)的输出端与第一MMI(103)的输入端相连；第一MMI(103)的输出端分别与非对称马赫‑曾德干涉仪(104)的2个臂的输入端相连，2个臂的输出端与第二MMI(105)的输入端相连；第二MMI(105)的输出端与第三MMI(106)的输入端相连，第三MMI(106)的输出端分别与硅基微环滤波器(107)上下话路的输入端相连；上下话路的输出端分别与第一光栅耦合器(108)、第二光栅耦合器(109)相连；第一光栅耦合器(108)和第二光栅耦合器(109)分别位于硅基微环滤波器(107)的2个监测端口；所述硅基微环滤波器(107)的自由光谱范围为5～50nm，所述非对称马赫‑曾德干涉仪(104)的自由光谱范围为硅基微环滤波器(107)的自由光谱范围的1～4倍。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邱英，肖希，陈代高，王磊，李淼峰，
申请(专利权)人：武汉邮电科学研究院，
类型：发明
国别省市：湖北;42