用于相干传输系统的可调谐激光器技术方案

描述了一种可调谐激光器装置。在一个示例中，可调谐激光器装置包括自适应环形镜、增益波导、环路镜波导和升压放大器波导。增益波导和升压放大器波导可以形成在可调谐激光器装置的半导体光放大器(SOA)区域中，并且自适应环形镜和环路镜波导可以形成在可调谐激光器装置的硅光子区域中。自适应环形镜包括光学地耦合在多个MMI耦合器之间的移相器。通过使用移相器来引起相移，可调谐激光器装置的输出的波长可以被改变或调整，以用于例如除其他应用外的相干光纤通信。

Tunable laser for coherent transmission system

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于相干传输系统的可调谐激光器相关申请的交叉引用本申请要求2017年9月20日提交的美国临时申请第62/560,960号的权益，其全部内容在此通过引用并入本文中。
技术介绍
在硅光子学(SiPh)中，光学器件使用半导体材料与电子部件集成，并且使用半导体制造技术进行单片处理。除了其他用途，可以在光纤通信中依赖SiPh装置在光发送器与接收器之间传送数据。在光发送器中，数据被用来调制光，例如由光或激光发射二极管产生的光，并且经调制的光可以通过波导、光纤线缆等传输至光接收器。与在电子域中传输的数据相比，经调制的光流(例如，光数据流)更适合于长距离、低损耗的数据传输。
技术实现思路
描述了一种可调谐激光器装置。在一个示例中，可调谐激光器装置包括自适应环形镜、增益波导、环路镜波导和升压放大器波导。增益波导和升压放大器波导可以形成在可调谐激光器装置的半导体光放大器(SOA)区域中，并且自适应环形镜和环路镜波导可以形成在可调谐激光器装置的硅光子区域中。自适应环形镜包括光学地耦合在多个MMI耦合器之间的移相器。通过使用移相器来引起相移，可调谐激光器装置的输出的波长可以被改变或调整，以用于例如除其他应用外的相干光纤通信。附图说明参照以下附图可以更好地理解本公开内容的方面。注意，附图中的元件不一定按比例绘制，而是着重于清楚地示出实施方式的原理。在附图中，贯穿若干视图，相似的附图标记表示相似或相应但不一定相同的元件。图1示出了根据本文中描述的各种实施方式的示例可调谐激光器。图2A和图2B示出了根据本文中描述的各种实施方式的图1所示的可调谐激光器的自适应环形镜的示例峰值波长反射特征。图3示出了根据本文中描述的各种实施方式的图1所示的可调谐激光器的自适应环形镜的示例反射功率特征。图4示出了根据本文中描述的各种实施方式的图1所示的可调谐激光器的自适应环形镜的示例反射差功率特征。图5A和图5B示出了根据本文中描述的各种实施方式的图1所示的可调谐激光器的自适应环形镜随波长的示例功率反射特征。图6示出了根据本文中描述的各种实施方式的另一示例可调谐激光器。图7示出了根据本文中描述的各种实施方式的用于通信的激光输出调谐的过程，该过程可以由本文中描述的可调谐激光器来执行。具体实施方式在光纤通信中，波分复用(WDM)是如下技术：在该技术中，将激光的多个光载波复用到单个光纤上。作为示例，WDM可以在一根单模光纤上使用波长为1310和1550的两个信道以进行数据通信。WDM的扩展包括稀疏WDM(CWDM)和密集WDM(DWDM)。例如，CDWM可能使用16个信道，而DWDM可能使用40个信道。频率网格是通信系统中允许的信道的中心频率(和相应的波长)的表。例如，对于DWDM，按照ITU-TG.694.1定义的，使用约1550nm的波长。网格是相对于193.1THz定义的并且以100GHz的间隔从191.7THz扩展到196.1THz。频率网格通常以波长表示。在这种情况下，用于DWDM的示例频率网格可以以大约0.8nm的信道间隔覆盖从1528.77nm至1563.86nm的波长范围，但是其他网格已经被扩展和划分以覆盖更大的范围。在使用WDM、CWDM和DWDM的常规光纤通信中，强度调制(IM)或开/关键控(OOK)已经用于使用光的脉冲在任何给定信道上传递数据。IM已经被证明适用于相对低吞吐量、短距离的光通信。然而，IM在谱利用方面不是特别有效并且容易受到诸如色散(CD)和偏振模色散(PMD)等的光纤损伤的影响。为了在较长距离的光通信系统中增加数据传送的吞吐量和/或信噪比，正在考虑除了IM之外的其他调制技术。例如，对于长距离，正在考虑高带宽相干光传输、光双二进制(ODB)、差分正交相移键控(DQPSK)和包括更高阶相干调制方案的其他调制方案。然而，对于DQPSK和其他更高阶相干调制方案，半导体激光输出的波长和相位控制特别重要。因此，依赖半导体激光器作为光纤通信系统中的关键部件。半导体激光器可以使用反射器或镜来限定光激射区域，在该区域中光子被反射以激发来自增益介质的发射。已知包括劈裂面、蚀刻面、蚀刻镜和光栅反射器等的各种结构，以实现适于提供来自半导体器件的激光输出的反射。也可以将涂层添加到劈裂面和蚀刻面以控制反射。在一些情况下，会需要多个涂层来控制多个波长的反射。光栅的反射特征与波长有关，并且需要对光栅进行仔细的设计和校准以实现宽的调谐范围。在以上概述的上下文中，描述了一种新的可调谐半导体激光器装置。可以针对包括光纤通信的各种应用控制装置的激光输出的波长。在一个示例中，可调谐激光器装置包括自适应环形镜、增益波导、环路镜波导和升压放大器波导。增益波导和升压放大器波导可以形成在可调谐激光器装置的半导体光放大器(SOA)区域中，而自适应环形镜和环路镜波导可以形成在可调谐激光器装置的硅光子区域中。自适应环形镜包括光学地耦合在多个MMI耦合器之间的移相器。通过使用移相器引起相移，可调谐激光器装置的输出的波长可以被改变或调整，以用于例如除其他应用外的相干光纤通信。转到附图，图1示出了根据本文中描述的各种实施方式的示例可调谐激光器10。可调谐激光器10呈现为根据本文中描述的实施方式的一个代表性示例。可调谐激光器10不一定按比例绘制，并且与图1所示的可调谐激光器相比，可以在尺寸和比例方面变化。例如，环路镜和自适应环形镜、波导和其他元件的尺寸和比例可以变化或调整，以生成特定波长或波长范围的光输出。另外，可调谐激光器10的元件的结构或布置上的变化在实施方式的范围内，并且图7示出了与本文中描述的概念一致的另一种可调谐激光器配置。如图1所示，可调谐激光器10包括：自适应环形镜20、光学地耦合至自适应环形镜20的增益波导30、光学地耦合至增益波导30的环路镜40以及在一个端处光学地耦合至环路镜40并在另一端处适于提供可调谐激光器10的激光输出的升压放大器50。增益波导30和升压放大器50可以在可调谐激光器10的半导体光放大器(SOA)区域60中形成为波导，而自适应环形镜20和环路镜40可以形成在可调谐激光器10的硅光子(SiPh)区域70中。可调谐激光器10还包括控制驱动器80以控制功率偏置并将功率偏置提供给可调谐激光器10的元件。控制驱动器80还可以向可调谐激光器10提供控制和其他相关信号并且从可调谐激光器10获得反馈。可调谐激光器10可以提供在一个或更多个波长处具有峰值功率的激光输出。由可调谐激光器10输出的激光的波长可以随时间而改变或调整。在一个示例中，由可调谐激光器10输出的激光的波长可以基于提供给控制驱动器80的数据81的流而被改变。换言之，由可调谐激光器10输出的激光的波长可以基于数据81的流而随时间被调制。因此，可以依赖可调谐激光器10的输出以用于例如除其他实际应用外的相干光纤通信。可调谐激光器10的操作在下面进一步详细描述。形成有增益波导30和升压放大器50的半导体光放大器(SOA)区域60为光的产生提供增益，导致可调谐激光器10的激光输出。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可调谐激光器装置，包括：/n自适应环形镜；/n增益波导，其光学地耦合至所述自适应环形镜；/n环路镜，其光学地耦合至所述增益波导；以及/n升压放大器，其在一个端处光学地耦合至所述环路镜并且在另外的端处适于提供所述可调谐激光器装置的激光输出，其中：/n所述增益波导和所述升压放大器形成在所述可调谐激光器装置的半导体光放大器(SOA)区域中；以及/n所述自适应环形镜和所述环路镜形成在所述可调谐激光器装置的硅光子区域中。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170920 US 62/560,9601.一种可调谐激光器装置，包括：
自适应环形镜；
增益波导，其光学地耦合至所述自适应环形镜；
环路镜，其光学地耦合至所述增益波导；以及
升压放大器，其在一个端处光学地耦合至所述环路镜并且在另外的端处适于提供所述可调谐激光器装置的激光输出，其中：
所述增益波导和所述升压放大器形成在所述可调谐激光器装置的半导体光放大器(SOA)区域中；以及
所述自适应环形镜和所述环路镜形成在所述可调谐激光器装置的硅光子区域中。


2.根据权利要求1所述的可调谐激光器装置，其中，所述自适应环形镜包括：
多个多模干涉(MMI)耦合器，每个多模干涉耦合器包括单输入双输出MMI耦合器，其中：
所述MMI耦合器当中的第一MMI耦合器的第一输出光学地耦合至所述MMI耦合器当中的第二MMI耦合器的输入；以及
所述第一MMI耦合器的第二输出光学地耦合至所述MMI耦合器当中的第三MMI耦合器的输入。


3.根据权利要求2所述的可调谐激光器装置，其中，所述自适应环形镜还包括：
多个线性波导，所述多个线性波导光学地耦合至所述第二MMI耦合器和所述第三MMI耦合器的输出；
第一环形波导，其在所述自适应环形镜中定位在第一对所述线性波导之间；以及
第二环形波导，其在所述自适应环形镜中定位在第二对所述线性波导之间。


4.根据权利要求2所述的可调谐激光器装置，其中，所述自适应环形镜还包括移相器，所述移相器光学地耦合在所述第二MMI耦合器和所述第三MMI耦合器中至少之一与所述第一MMI耦合器之间。


5.根据权利要求1所述的可调谐激光器装置，其中：
所述自适应环形镜包括第一环形波导、所述第一环形波导的第一加热器、第二环形波导和所述第二环形波导的第二加热器；以及
所述可调谐激光器装置还包括控制驱动器，所述控制驱动器被配置成控制所述第一环形波导和所述第二环形波导中至少之一的温度，以调整所述自适应环形镜的至少一个反射特征。


6.根据权利要求5所述的可调谐激光器装置，其中，所述控制驱动器被配置成使用所述第一加热器或所述第二加热器中至少之一来控制所述第一环形波导和所述第二环形波导中至少之一的温度，以调整所述可调谐激光器装置的所述激光输出的波长以用于光纤通信。


7.根据权利要求1所述的可调谐激光器装置，其中：
所述自适应环形镜包括移相器；以及
所述可调谐激光器装置还包括控制驱动器，所述控制驱动器被配置成...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾田晴久，
申请(专利权)人：镁可微波技术有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US