微光学集成的光发射模块及注入锁定激光器制造技术

本实用新型专利技术公开了微光学集成的光发射模块及注入锁定激光器，包括集成在一起的一个主、从激光器及一个耦合器；所述主、从激光器分别与耦合器的第一、第二端口连接，主、从激光器与耦合器之间通过微光学集成方式耦合通光。不仅解决了光发射单元体积庞大的缺点，同时也提高了光发射单元的可靠性，简化了系统的设计复杂度，同时也有利于降低成本。

Micro optics integrated optical emission module and injection locked laser

【技术实现步骤摘要】
微光学集成的光发射模块及注入锁定激光器
本技术属于量子保密通信领域，尤其涉及微光学集成的光发射模块及注入锁定激光器。
技术介绍
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。目前信息加密通常采用的技术标准是20世纪70年代诞生的RSA算法，即利用大数的质因子分解难以计算来保证密钥的安全性，但这种安全性是基于攻击者计算能力有限得到的结果，无法从根本上保证信息的无条件安全。量子密钥分发(QKD)是基于量子力学和密码学而产生的，它的安全性由量子力学基本原理—海森堡测不准原理和量子不可克隆定理保证，能够确保密钥分发和传输的安全性。使用QKD系统产生的安全密钥，结合“一次一密”的加密方法，可以实现无条件安全的保密通信。自1984年诞生以来，BB84协议作为目前量子密钥分发领域最为成熟和效率最高的协议，已经发展出基于光子的相位和偏振等基本性质的编码方案，如：相位编码，偏振编码，时间比特-相位编码等。在这些方案的工程实践上，由于器件的性能的不完美，使得系统的缺陷被放大，最终影响数据信息的安全性。例如：对于偏振编码系统，光子偏振态对光纤扰动敏感，这直接影响系统误码率；同样对于相位编码和时间比特-相位编码系统，均需要采用基于等臂干涉仪原理的器件进行系统搭建，温度和应力等因素极易影响光脉冲的相位，从而影响等臂干涉仪的干涉效果，最终时间和相位基矢的稳定性和系统成码率变差。如果在以上系统中采用注入锁定技术的光源，不仅可以使得光脉冲单色性更好，从而提高偏振编码态的干涉性能，最终提高成码性能；而且可以提高Z基矢编码时的消光比，同时还可以提供相位关系稳定的X基矢中的两个连续脉冲，最终使得系统成码率和稳定性大幅提升，具体参见中国专利CN107317636A-一种用于量子通信系统的光源及编码装置。专利技术人在研究中发现，在以上系统中，采用注入锁定技术的光源需要用到多个激光器，同时对于每个激光器需要单独设计相应的驱动电路，而且还需要用到环形器或者干涉仪这样复杂而且体积较大的器件，导致光发射单元体积庞大，且光纤器件性能易受环境振动、温度等因素的扰动，从而导致光发射单元的可靠性不高的问题。
技术实现思路
为克服上述现有技术的不足，本技术提供了微光学集成的注入锁定激光器，不仅解决了光发射单元体积庞大的缺点，同时也提高了光发射单元的可靠性，简化了系统的设计复杂度，同时也有利于降低成本。本技术的第一个方面，为实现上述目的，本技术的一个或多个实施例提供了如下技术方案：一种微光学集成的光发射模块，包括集成在一起的一个主、从激光器及一个耦合器；所述主、从激光器分别与耦合器的第一、第二端口连接，主、从激光器与耦合器之间通过微光学集成方式耦合通光；所述集成在一起的一个主、从激光器及一个耦合器采用管壳的方式集成。进一步的技术方案，所述主激光器的光从耦合器的第一端口进入，第二端口出来，最终注入从激光器中，同时还有一部分光从耦合器的第三端口引出，以检测主激光器的出口光强。进一步的技术方案，所述主激光器的光注入从激光器后，当从激光器上电情况下，注入电流受激辐射出与注入光脉冲相位、波长一致的注入锁定光脉冲，注入锁定光脉冲从耦合器第二端口进入，从耦合器的第四端口输出。进一步的技术方案，所述耦合器包括第一分光棱镜、第二分光棱镜、旋光组件及光纤；所述主激光器发出光脉冲经过第一分光棱镜，发生90度偏折传播的光遇到第二分光棱镜，再次发生90度偏折，并通过旋光组件，随后注入至从激光器的谐振腔中，没有发生偏折的主激光器光脉冲则从光纤一端口中输出，从该端口检测主激光器的光强。进一步的技术方案，所述从激光器受激辐射发出光脉冲后，依次通过旋光组件、第二分光棱镜，最后从光纤二端口中输出。进一步的技术方案，所述旋光组件由1/2λ石英波片和法拉第旋转片构成，所述主激光器发出光脉冲经过1/2λ石英波片后，其偏振方向与从激光器输出光的本征偏振方向一致。进一步的技术方案，管壳采用下沉式，管壳的封盖用胶封装。进一步的技术方案，所述主、从激光器使用DML封装结构单独封装，采用TEC来实现温控，采用负温度系数热敏电阻反馈温度。进一步的技术方案，所述光发射模块还包括与所述主、从激光器相应的激光器驱动电路。本技术的第二个方面，本公开的实施例还公开了一种微光学集成的注入锁定激光器，包括上述本技术的第一个方面所提供的任意一种微光学集成的光发射模块。以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：本技术针对采用注入锁定技术的光发射模块中的光发射单元(激光器)和调控单元(驱动电路)分立的情况下同时还需采用光环行器这样体积较大的光学器件的问题，在技术方案上，将激光器驱动和多个激光器光发射芯片集成在一起，通过设计注入锁定光路，多个激光器光发射芯片之间通过微光学集成方式耦合通光，然后封装在一个模块里，这样不仅解决了光发射单元体积庞大的缺点，同时也提高了光发射单元的可靠性，简化了系统的设计复杂度，同时也有利于降低成本。附图说明构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。图1为本技术实施例注入锁定光源的光路图；图2为本技术实施例注入锁定光源主激光器出光图；图3为本技术实施例注入锁定光源从激光器出光图；图4(a)-图4(b)为本技术实施例PBS棱镜工作原理图。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。本技术提出的总体思路：针对采用注入锁定技术的光发射模块中的光发射单元(激光器)和调控单元(驱动电路)分立的情况下同时还需采用光环行器这样体积较大的光学器件的问题，采用：将激光器驱动和多个激光器光发射芯片集成在一起，通过设计注入锁定光路，多个激光器光发射芯片之间通过微光学集成方式耦合通光，然后封装在一个模块里。实施例一本实施例公开了一种微光学集成的光发射模块，为发送端注入锁定光源，参见附图1所示，包括主、从激光器及耦合器。具体实施例中，光纤一端口相当于耦合器的3端口；光纤二端口相当于耦合器的4端口。主、从激光器分别与耦合器的1、2端口连接，主激光器Master-LD的光可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微光学集成的光发射模块，其特征是，包括集成在一起的一个主、从激光器及一个耦合器；/n所述主、从激光器分别与耦合器的第一、第二端口连接，主、从激光器与耦合器之间通过微光学集成方式耦合通光；/n所述集成在一起的一个主、从激光器及一个耦合器采用管壳的方式集成。/n

【技术特征摘要】
1.一种微光学集成的光发射模块，其特征是，包括集成在一起的一个主、从激光器及一个耦合器；
所述主、从激光器分别与耦合器的第一、第二端口连接，主、从激光器与耦合器之间通过微光学集成方式耦合通光；
所述集成在一起的一个主、从激光器及一个耦合器采用管壳的方式集成。


2.如权利要求1所述的一种微光学集成的光发射模块，其特征是，所述主激光器的光从耦合器的第一端口进入，第二端口出来，最终注入从激光器中，同时还有一部分光从耦合器的第三端口引出。


3.如权利要求2所述的一种微光学集成的光发射模块，其特征是，所述主激光器的光注入从激光器后，当从激光器上电情况下，注入电流受激辐射出与注入光脉冲相位、波长一致的注入锁定光脉冲，注入锁定光脉冲从耦合器第二端口进入，从耦合器的第四端口输出。


4.如权利要求1所述的一种微光学集成的光发射模块，其特征是，
所述耦合器包括第一分光棱镜、第二分光棱镜、旋光组件及光纤；
所述主激光器发出光脉冲经过第一分光棱镜，发生90度偏折传播的光遇到第二分光棱镜，再次发生90度偏折，并通过旋光组件，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张石宝，刘建宏，冯斯波，刘军，
申请(专利权)人：山东国迅量子芯科技有限公司，
类型：新型
国别省市：山东;37