一种可调谐窄线宽激光器制造技术

本申请公开了一种可调谐窄线宽激光器，包括平面光波导和半导体光放大器，平面光波导包括衬底层、下包层、波导芯层、上包层和电极层，波导芯层包括非对称马赫增德尔干涉仪、第一平行信道单微环谐振滤波器、第二平行信道单微环谐振滤波器、Y型分束器、第一锥形模式转换器、直波导芯层、第二锥形模式转换器和环形反射器，直波导芯层上键合有半导体光放大器，电极层包括位于非对称马赫增德尔干涉仪的非对称长臂上面的电极、位于第一平行信道单微环谐振滤波器和第二平行信道单微环谐振滤波器上面的电极和位于环形反射器上面的电极，能够在保证调谐范围和边模抑制比足够大，满足激光通信所用的超窄线宽的要求，且保证工艺简单，性能稳定，成本低。

A tunable narrow linewidth laser

【技术实现步骤摘要】
一种可调谐窄线宽激光器
本专利技术属于半导体激光器
，特别是涉及一种可调谐窄线宽激光器。
技术介绍
硅光子技术具有传输速度快、信息容量大、集成度高、成本低、功耗小、与COMS工艺兼容等优点，是解决下一代超高速信息和数据传输瓶颈的关键技术。随着数据通信带宽的日益增长，频率资源越来越紧张，通常需要提高波长利用率、增加波长调谐范围的方式应对，而硅是间接带隙材料，高性能的光源的缺少严重制约了硅光子技术的发展。采用键合技术能有效结合III-V族半导体激光器和硅光子平台的优势，但目前的硅基激光器输出线宽不够窄，或调谐范围不够宽，难以满足超高速和超大容量通信对带宽的要求。传统的硅基激光器，当采用微环谐振器实现波长调谐时，由于微环谐振器影响的纵模增益差(即边模抑制比)与光谱线宽存着一种取舍关系，纵模增益差只与微环谐振器的谐振峰有关，当腔长增加时，纵模间距会变小，纵模增益差减小，很容易产生多模震荡，一般微环自由光谱区选取要远大于纵模自由光谱区，使得线宽压缩在100kHz左右。因此，如何在保证调谐范围和边模抑制比都足够大的同时，研制一种能够满足激光通信所用的超窄线宽单端口输出可调谐激光器，且保证制造工艺简单，性能稳定，成本低，这是本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了一种可调谐窄线宽激光器，能够在保证调谐范围和边模抑制比都足够大的同时，满足激光通信所用的超窄线宽的要求，且保证制造工艺简单，性能稳定，成本低。本专利技术提供的一种可调谐窄线宽激光器，包括平面光波导和半导体光放大器，所述平面光波导包括从下至上依次设置的衬底层、下包层、波导芯层、上包层和电极层，其中，所述波导芯层包括依次连接的非对称马赫增德尔干涉仪、第一平行信道单微环谐振滤波器、第二平行信道单微环谐振滤波器、Y型分束器、第一锥形模式转换器、直波导芯层、第二锥形模式转换器和环形反射器，所述直波导芯层上键合有所述半导体光放大器，所述电极层包括位于所述非对称马赫增德尔干涉仪的非对称长臂上面的电极、位于所述第一平行信道单微环谐振滤波器和所述第二平行信道单微环谐振滤波器上面的电极和位于所述环形反射器上面的电极。优选的，在上述可调谐窄线宽激光器中，所述半导体光放大器的中间呈条形，两端呈锥形，且其衬底片上具有刻蚀阻挡层。优选的，在上述可调谐窄线宽激光器中，所述波导芯层为硅基光波导芯层。优选的，在上述可调谐窄线宽激光器中，所述波导芯层中的各个器件为单模矩形波导或单模脊形波导。优选的，在上述可调谐窄线宽激光器中，所述衬底层为硅基衬底层，所述下包层为二氧化硅下包层，所述上包层为二氧化硅上包层或苯并环丁烯上包层，所述电极层为金电极层、铝电极层或钛电极层。优选的，在上述可调谐窄线宽激光器中，所述第一平行信道单微环谐振滤波器包括第一环形波导、作为上信道的第一直波导和作为下信道的第二直波导，所述第一直波导与所述非对称马赫增德尔干涉仪连接，所述第二直波导与所述Y型分束器的一个输出端口连接。优选的，在上述可调谐窄线宽激光器中，所述第二平行信道单微环谐振滤波器包括第二环形波导、作为上信道的第三直波导和作为下信道的第四直波导，所述第三直波导与所述非对称马赫增德尔干涉仪的另一端连接，所述第四直波导与所述Y型分束器的另一个输出端口连接。优选的，在上述可调谐窄线宽激光器中，所述第一环形波导和所述第二环形波导为圆环形波导、椭圆环形波导或跑道圆环形波导。优选的，在上述可调谐窄线宽激光器中，所述环形反射器包括第三环形波导、第四环形波导、第五直波导和第六直波导，其中，所述第三环形波导和所述第五直波导定向耦合，所述第四环形波导和所述第六直波导非定向耦合。优选的，在上述可调谐窄线宽激光器中，所述第三环形波导为四分之三圆环形波导、四分之三椭圆环形波导或四分之三跑道圆环形波导；所述第四环形波导为半圆环加四分之一圆环形波导、半椭圆环加四分之一圆环形波导或半跑道圆环加四分之一圆环形波导。通过上述描述可知，本专利技术提供的上述可调谐窄线宽激光器中，所述波导芯层包括依次连接的非对称马赫增德尔干涉仪、第一平行信道单微环谐振滤波器、第二平行信道单微环谐振滤波器、Y型分束器、第一锥形模式转换器、直波导芯层、第二锥形模式转换器和环形反射器，所述直波导芯层上键合有所述半导体光放大器，所述电极层包括位于所述非对称马赫增德尔干涉仪的非对称长臂上面的电极、位于所述第一平行信道单微环谐振滤波器和所述第二平行信道单微环谐振滤波器上面的电极和位于所述环形反射器上面的电极，能够在保证调谐范围和边模抑制比都足够大的同时，满足激光通信所用的超窄线宽的要求，且保证制造工艺简单，性能稳定，成本低。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，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地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本申请提供的一种可调谐窄线宽激光器的示意图；图2为本申请提供的一种可调谐窄线宽激光器的局部细节示意图。具体实施方式本专利技术的核心是提供一种可调谐窄线宽激光器，能够在保证调谐范围和边模抑制比都足够大的同时，满足激光通信所用的超窄线宽的要求，且保证制造工艺简单，性能稳定，成本低。下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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。本申请提供的一种可调谐窄线宽激光器的实施例如图1和图2所示，图1为本申请提供的一种可调谐窄线宽激光器的示意图，图2为本申请提供的一种可调谐窄线宽激光器的局部细节示意图，该可调谐窄线宽激光器包括平面光波导1和半导体光放大器2，平面光波导1包括从下至上依次设置的衬底层11、下包层12、波导芯层13、上包层14和电极层15，其中，波导芯层13包括依次连接的非对称马赫增德尔干涉仪131、第一平行信道单微环谐振滤波器132、第二平行信道单微环谐振滤波器133、Y型分束器134、第一锥形模式转换器135、直波导芯层136、第二锥形模式转换器137和环形反射器138，直波导芯层136上键合有半导体光放大器2，电极层15包括位于非对称马赫增德尔干涉仪131的非对称长臂上面的电极151、位于第一平行信道单微环谐振滤波器132和第二平行信道单微环谐振滤波器133上面的电极152和位于环形反射器138上面的电极153。需要说明的是，上述波导芯层13可以但不限于为硅基光波导芯层，环形反射器138通过定向耦合，将一部分光反射回光路，将另一部分光作为输出，作为激光器的前腔面，通过其上面的电极153加热，可以调节反射波长，Y型分束器134、第一平行信道单微环谐振滤波器132、第二平行信道单微环谐振滤波器133和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可调谐窄线宽激光器，其特征在于，包括平面光波导和半导体光放大器，所述平面光波导包括从下至上依次设置的衬底层、下包层、波导芯层、上包层和电极层，其中，所述波导芯层包括依次连接的非对称马赫增德尔干涉仪、第一平行信道单微环谐振滤波器、第二平行信道单微环谐振滤波器、Y型分束器、第一锥形模式转换器、直波导芯层、第二锥形模式转换器和环形反射器，所述直波导芯层上键合有所述半导体光放大器，所述电极层包括位于所述非对称马赫增德尔干涉仪的非对称长臂上面的电极、位于所述第一平行信道单微环谐振滤波器和所述第二平行信道单微环谐振滤波器上面的电极和位于所述环形反射器上面的电极。/n

【技术特征摘要】
1.一种可调谐窄线宽激光器，其特征在于，包括平面光波导和半导体光放大器，所述平面光波导包括从下至上依次设置的衬底层、下包层、波导芯层、上包层和电极层，其中，所述波导芯层包括依次连接的非对称马赫增德尔干涉仪、第一平行信道单微环谐振滤波器、第二平行信道单微环谐振滤波器、Y型分束器、第一锥形模式转换器、直波导芯层、第二锥形模式转换器和环形反射器，所述直波导芯层上键合有所述半导体光放大器，所述电极层包括位于所述非对称马赫增德尔干涉仪的非对称长臂上面的电极、位于所述第一平行信道单微环谐振滤波器和所述第二平行信道单微环谐振滤波器上面的电极和位于所述环形反射器上面的电极。


2.根据权利要求1所述的可调谐窄线宽激光器，其特征在于，所述半导体光放大器的中间呈条形，两端呈锥形，且其衬底片上具有刻蚀阻挡层。


3.根据权利要求1所述的可调谐窄线宽激光器，其特征在于，所述波导芯层为硅基光波导芯层。


4.根据权利要求1所述的可调谐窄线宽激光器，其特征在于，所述波导芯层中的各个器件为单模矩形波导或单模脊形波导。


5.根据权利要求1所述的可调谐窄线宽激光器，其特征在于，所述衬底层为硅基衬底层，所述下包层为二氧化硅下包层，所述上包层为二氧化硅上包层或苯并环丁烯上包层，所述电极层为金电极层、铝电极层或钛电极层。


6.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁磊，贾鹏，秦莉，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：吉林;22