一种垂直腔半导体光放大器及光放大系统技术方案

本发明专利技术公开了一种垂直腔半导体光放大器，包括光放大芯片、傅里叶变换透镜、衍射光学元件和顶腔镜；光放大芯片包括有源区和位于有源区一侧表面的底腔镜；有源区背向底腔镜一侧沿远离底腔镜的方向依次设置有傅里叶变换透镜、衍射光学元件以及顶腔镜。信号光会在光放大芯片表面形成二维信号光点阵，极大的增加光放大芯片中信号光以及泵浦光的工作面积，有利于降低光放大芯片中光能量密度和发热密度，有利于信号光更加充分的抽取泵浦光功率；根据自适应效应通过相干光束合成最终输出一束高增益的信号光，从而可以在保证基模输出的前提下获得很高的信号光增益与饱和输出光功率。本发明专利技术还提供了一种垂直腔半导体光放大系统，同样具有上述有益效果。

A Vertical Cavity Semiconductor Optical Amplifier and Optical Amplifier System

【技术实现步骤摘要】
一种垂直腔半导体光放大器及光放大系统
本专利技术涉及光放大器
，特别是涉及一种垂直腔半导体光放大器及一种垂直腔半导体光放大系统。
技术介绍
垂直腔半导体光放大器不仅具有传统边发射半导体光放大器体积小、重量轻等优点，而且还具有输出圆对称光斑易于光纤耦合等天然优势，具有很好的应用前景。但是在现有技术中，垂直腔半导体光放大器的饱和输出光功率仍相对较低，所以如何提高垂直腔半导体光放大器的饱和输出光功率是本领域技术人员急需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种垂直腔半导体光放大器，具有较高的饱和输出光功率；本专利技术的另一目的在于提供一种垂直腔半导体光放大系统，具有较高的基模饱和输出光功率。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种垂直腔半导体光放大器，包括光放大芯片、傅里叶变换透镜、衍射光学元件和顶腔镜；所述光放大芯片包括有源区和位于所述有源区一侧表面的底腔镜；所述有源区背向所述底腔镜一侧沿远离所述底腔镜的方向依次设置有所述傅里叶变换透镜、所述衍射光学元件以及所述顶腔镜；信号光束依次经过所述顶腔镜、所述衍射光学元件、所述傅里叶变换透镜和所述有源区照射至所述底腔镜，并在所述底腔镜与所述顶腔镜之间发生振荡；所述衍射光学元件用于将所述信号光束与呈角度分布的第一信号光束阵列相互转换；所述傅里叶变换透镜用于将所述第一信号光束阵列与呈位置分布的第二信号光束阵列相互转换。可选的，所述信号光为单横模信号光。可选的，所述顶腔镜朝向所述衍射光学元件一侧表面设置有反射膜。可选的，所述顶腔镜朝向所述衍射光学元件一侧表面为凹面，所述衍射光学元件位于所述凹面球心所在横截面。可选的，所述傅里叶变换透镜为平凸透镜或双凸透镜。可选的，所述光放大芯片位于所述傅里叶变换透镜的后焦面。可选的，所述光放大芯片还包括底热沉和第一缓冲区，所述底热沉与所述第一缓冲区固定连接；所述底腔镜位于所述第一缓冲区背向所述底热沉一侧表面；所述有源区位于所述底腔镜背向所述底热沉一侧表面。可选的，所述光放大芯片还包括顶热沉和第二缓冲区；所述第二缓冲区位于所述有源区背向所述底腔镜一侧表面，所述顶热沉位于所述第二缓冲区背向所述有源区一侧表面。本专利技术还提供了一种垂直腔半导体光放大系统，包括信号光源，泵浦光源以及如上述任一项所述的垂直腔半导体光放大器；所述信号光源用于产生所述信号光束，所述泵浦光源用于产生泵浦光并将所述泵浦光照射至所述有源区。本专利技术所提供的一种垂直腔半导体光放大器，包括光放大芯片、傅里叶变换透镜、衍射光学元件和顶腔镜；光放大芯片包括有源区和位于有源区一侧表面的底腔镜；有源区背向底腔镜一侧沿远离底腔镜的方向依次设置有傅里叶变换透镜、衍射光学元件以及顶腔镜。外界的泵浦光会照射至有源区，而外界的信号光在透过衍射光学元件时会转换成呈角度分布的第一信号光束阵列，该第一信号光束阵列在透过傅里叶变换透镜时会转换成呈位置分布的第二信号光束阵列，该第二信号光束阵列会在光放大芯片表面形成二维信号光点阵，极大的增加光放大芯片中信号光以及泵浦光的工作面积，有利于降低光放大芯片中光能量密度和发热密度，有利于信号光更加充分的抽取泵浦光功率；由底腔镜、顶腔镜及其中间结构构成增益谐振腔，信号光在增益谐振腔中会振荡放大，同时信号光在增益谐振腔内反复振荡过程中可以通过自适应效应建立稳定的相位分布，从而信号光在从傅里叶变换透镜传输并透过衍射光学元件时可以实现相干光束合成，从而产生一束高增益的信号光作为垂直腔半导体光放大器输出的最终信号光。该垂直腔半导体光放大器可以使信号光通过信号光点阵的形式更加充分的抽取泵浦光功率，并根据自适应效应通过相干光束合成最终输出一束高增益的信号光，从而可以在保证基模输出的前提下获得很高的信号光增益与饱和输出光功率，提高光放大器的光转换效率。本专利技术还提供了一种垂直腔半导体光放大系统，同样具有上述有益效果，在此不再进行赘述。附图说明为了更清楚的说明本专利技术实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例所提供的一种垂直腔半导体光放大器的结构框图；图2为本专利技术实施例所提供的一种垂直腔半导体光放大器的结构示意图；图3为本专利技术实施例所提供的一种具体的垂直腔半导体光放大器的结构示意图；图4为本专利技术实施例所提供的一种具体的光放大芯片的结构示意图。图中：1.顶腔镜、11.反射膜、2.衍射光学元件、3.傅里叶变换透镜、4.光放大芯片、41.有源区、42.底腔镜、43.底热沉、44.顶热沉、45.第一缓冲区、46.第二缓冲区。具体实施方式本专利技术的核心是提供一种垂直腔半导体光放大器。在现有技术中，传统垂直腔半导体光放大器的增益谐振腔体长度很短，基模光斑尺寸也很小，因此光放大器内光损伤阈值低，发热密度高，这导致传统垂直腔半导体光放大器的基模饱和输出光功率很低。而本专利技术所提供的一种垂直腔半导体光放大器，包括光放大芯片、傅里叶变换透镜、衍射光学元件和顶腔镜；光放大芯片包括有源区和位于有源区一侧表面的底腔镜；有源区背向底腔镜一侧沿远离底腔镜的方向依次设置有傅里叶变换透镜、衍射光学元件以及顶腔镜。外界的泵浦光会照射至有源区，而外界的信号光在透过衍射光学元件时会转换成呈角度分布的第一信号光束阵列，该第一信号光束阵列在透过傅里叶变换透镜时会转换成呈位置分布的第二信号光束阵列，该第二信号光束阵列会在光放大芯片表面形成二维信号光点阵，极大的增加光放大芯片中信号光以及泵浦光的工作面积，有利于降低光放大芯片中光能量密度和发热密度，有利于信号光更加充分的抽取泵浦光功率；由底腔镜、顶腔镜及其中间结构构成增益谐振腔，信号光在增益谐振腔中会振荡放大，同时信号光在增益谐振腔内反复振荡过程中可以通过自适应效应建立稳定的相位分布，从而信号光在从傅里叶变换透镜传输并透过衍射光学元件时可以实现相干光束合成，从而产生一束高增益的信号光作为垂直腔半导体光放大器输出的最终信号光。该垂直腔半导体光放大器可以使信号光通过信号光点阵的形式更加充分的抽取泵浦光功率，并根据自适应效应通过相干光束合成最终输出一束高增益的信号光，从而可以在保证基模输出的前提下获得很高的信号光增益与饱和输出光功率，提高光放大器的光转换效率。为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参考图1以及图2，图1为本专利技术实施例所提供的一种垂直腔半导体光放大器的结构框图；图2为本专利技术实施例所提供的一种垂直腔半导体光放大器的结构示意图。参见图1和图2，在本专利技术实施例中，垂直腔半导体光放大器包括光放大芯片4、傅里叶变换透镜3、衍射光学元件2和顶腔镜1；所述光放大芯片4包括有源区41和位于所述有源区41一侧表面的底腔镜42；所述有源区41背向所述底腔镜42一侧沿远离所述底腔镜42的方向依次设置有所述傅里叶变换透镜3、所述衍射光学元件2以及所述顶腔镜本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种垂直腔半导体光放大器，其特征在于，包括光放大芯片、傅里叶变换透镜、衍射光学元件和顶腔镜；所述光放大芯片包括有源区和位于所述有源区一侧表面的底腔镜；所述有源区背向所述底腔镜一侧沿远离所述底腔镜的方向依次设置有所述傅里叶变换透镜、所述衍射光学元件以及所述顶腔镜；信号光束依次经过所述顶腔镜、所述衍射光学元件、所述傅里叶变换透镜和所述有源区照射至所述底腔镜，并在所述底腔镜与所述顶腔镜之间发生振荡；所述衍射光学元件用于将所述信号光束与呈角度分布的第一信号光束阵列相互转换；所述傅里叶变换透镜用于将所述第一信号光束阵列与呈位置分布的第二信号光束阵列相互转换。

【技术特征摘要】
1.一种垂直腔半导体光放大器，其特征在于，包括光放大芯片、傅里叶变换透镜、衍射光学元件和顶腔镜；所述光放大芯片包括有源区和位于所述有源区一侧表面的底腔镜；所述有源区背向所述底腔镜一侧沿远离所述底腔镜的方向依次设置有所述傅里叶变换透镜、所述衍射光学元件以及所述顶腔镜；信号光束依次经过所述顶腔镜、所述衍射光学元件、所述傅里叶变换透镜和所述有源区照射至所述底腔镜，并在所述底腔镜与所述顶腔镜之间发生振荡；所述衍射光学元件用于将所述信号光束与呈角度分布的第一信号光束阵列相互转换；所述傅里叶变换透镜用于将所述第一信号光束阵列与呈位置分布的第二信号光束阵列相互转换。2.根据权利要求1所述的垂直腔半导体光放大器，其特征在于，所述信号光为单横模信号光。3.根据权利要求1所述的垂直腔半导体光放大器，其特征在于，所述顶腔镜朝向所述衍射光学元件一侧表面设置有反射膜。4.根据权利要求3所述的垂直腔半导体光放大器，其特征在于，所述顶腔镜朝向所述衍射光学元件一侧表面为凹面，所述衍射光学元件位于所述凹面球心...

【专利技术属性】
技术研发人员：张星，吴昊，
申请(专利权)人：长春中科长光时空光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：吉林,22