波长转换器／反相器制造技术

一种环形腔激光器（２０）具有至少两个小面（３２，３４），且设置一种机构以产生第一波长下的单向传播和光发射。将第二波长下的激光源（６０）注入到该腔中以使传播反向并产生第二波长下的发射。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】波长转换器/反相器
技术介绍
本专利技术一般涉及用于提供波长转换器的方法和设备，尤其涉及用于将具有第 一波长的激光束转换成具有第二波长的相应激光束的单片半导体环形激光器组件。 当前单片半导体集成技术的进步使得复杂几何结构的固态激光器可以制造，包括例如具有各种谐振腔配置的环形激光器。这种配置的示例在美国专利No. 5,132,983中描述，该专利的公开内容通过引用结合于此。这些进步拓宽了集成半 导体激光器的潜在应用，增加了工艺性改进以及成本降低的吸引力，并且为开发可 结合在激光腔内外的新颖部件提供机会。过去几年中，主要得益于因特网的流行，对增加带宽的需求得到了爆发式增 长。一些运营公司及其供应商通过安装允许多个光波长通过单股光纤传输的波分复 用(WDM)系统来解决该需求。使之成为可能的技术的重要部分是能够将具有一 个光波长的光信号转换成具有另一波长的相应光信号能力，因此对有效、便宜的波 长转换器的需要不断增长。
技术实现思路
本专利技术涉及能够提供光信号中预定或可变波长移动的单片半导体波长转换班 益o在其较佳形式之一中，本专利技术包括具有至少两个小面的环形固态激光器。将 第一光信号提供给第一小面上的激光腔输入，其中该信号是在与第一小面成第一角 度的波长为、的光束形式。该输入信号导致环形激光腔内的逆时针(ccw)模式的 激光传播，以在第二或输出小面产生波长为、的激光输出R。根据本专利技术，波长 为？w的激光的第二光输入信号A在与第一小面成第二角度被导入激光腔。如果第 二光输入比第一光输入强，且第一和第二角度关于第一小面的垂线对称，则产生顺 时针(cw)模式的注入锁定和光传播，从而基本上消除输出R。这样，波长为人2 的输出信号R分别通过波长为、的输入信号的消失或出现而打开或关闭，从而将 、下的输入信号转换成、下的反相输出信号。上述转换器/反相器的用途之一是波分复用，其中多个诸如、的单波长的多个 输入光信号通过单条光纤传输。这样，各个输入信号都可被提供给不同的相应转换 器，各个转换器通常在不同波长M、人3等工作。将波长为、的第一输入信号提供 给第一转换器会将该第一信号改变成入2下的第一反相信号。类似地，将、下的第 二输入信号提供给第二转换器会将该第二信号变成X3下的第二反相信号，对附加 输入信号依此类推。然后，反相输出信号、、^等可通过(例如)单条光纤传输并 在传输线的另一端恢复，并且通过相应转换器/反相器按需转换回初始波长、。根据本专利技术，环形激光器可使用直波导部分和小面，但较佳地结合弯波导部 分以消除不需要的小面。虽然可使用各种环形激光器来形成波长转换器，但是较佳的环形激光器是AlexBehfar的2001年8月1日提交的题为"Curved Waveguide Ring Laser (弯波导环形激光器)"的共同待批美国专利申请No. 09/918,544中公开的固 态弯波导激光器，该申请的公开内容通过引用结合于此。如所公知的，环形激光器 可在顺时针(cw)或逆时针(ccw)模式下工作，且本领域中存在许多方法来迫使 这些激光器在一个方向或另一方向上传播，如AlexBehfar的2001年8月1日提交 的题为"Unidirectional Curved Ring Lasers (单方向弯曲环形激光器)"的共同待批 美国专利申请No. 09/918,548中所公开的，该申请的公开内容通过引用结合于此。 在本专利技术的第二实施方式中，波长可调谐源将第一光输入提供给上述的环形 激光器波长转换器以允许不同的波长移动。附图说明通过以下较佳实施方式的详细描述并结合附图，本专利技术的上述以及其它目标、 特性和优点对本领域技术人员将变得显而易见，在附图中图1是自激环形激光器的光输出光谱的功率对波长的曲线图，包括在大于产 生激光的阈值电流的偏置电流下可见的纵模；图2(a)和2(b)是根据本专利技术的波长变换环形激光器的第一实施方式的两种状 态的俯视简图3(a)和3(b)是根据本专利技术能够将输入光信号转变成多个波长的波长转换环 形激光器的第二实施方式的两种状态的俯视简图4是引入弱信号输入、后的图2环形激光器光谱的功率对波长的曲线以及图5(a)和5(b)是两级环形激光器波长转换器的简图，以及各个环形激光器的相应增益曲线。具体实施例方式现在对本专利技术进行更详细的描述，如图1中由典型自激的固态激光器的光谱 10所示，环形激光器具有某些容许的纵模，由叠加在顺时针和逆时针模式的光谱峰上的光谱峰12和14示出，其中峰12对应于顺时针模式而峰14对应于逆时针模 式。如图所示，ccw和cw峰基本上出现在相同的波长处。对于自激双向环形激光 器，对应于cw和ccw模式的光输入可能相等，但是通过试验发现在许多情形中输出趋于不相等。通常，这种激光器以这些容许纵模的一个或多个振荡。图1是在高 于环形激光器阈值电流的偏置电流下观察到的该激光器的实际纵模的曲线。多个模在由…、、.2、 ；b Wn、 ？W1、 、+2、 、+3、…表示的光谱峰值位置处出现，且这 些峰对应于该激光器的容许模。这些模的绝对位置(即各个峰的实际波长)可通过 各种方法控制和调节，包括如本领域内公知的热学方法和电学方法。图2(a)和2(b)涉及本专利技术的第一实施方式，其中波长转换环形激光器20包括 在衬底26上集成制造以形成激光腔的第一和第二弯曲半导体波导22和24。这种 半导体激光器的制造是本领域中公知的，并在例如美国专利No. 4,851,368中描述。 如图2(a)和2(b)中所示，激光器20的波导22和24分隔开并较佳地向内弯曲以在 上下接合点28和30处接合。小面32和34以公知的方式分别在上下接合点28和 30处形成，且臂的曲率选择成允许诸如光束36的外部光束以临界角导向小面34、 并且该外部光束具有对应于激光腔20的纵模之一的波长、从而在该激光器以已知 方式适当偏置时进入并围绕环形激光器内部传播。取决于入射光束36的角度，该 光将在激光腔内顺时针或逆时针方向地传播；在所示示例中，光束36在腔20中产 生逆时针光传播，如箭头40所示。在激光腔20中传播的光束40主要从小面32和34的内表面向内反射，且该 光的选定部分以一角度入射到图2(a)中出口小面32的内表面，以产生对应于输入 光束36的波长为人2的输出光束42。应该理解，如果输入光束36相对于小面34的角度偏移，使得小面34的输入 在光束46的方向(如图2(a)中虚线所示)上，则腔20中得到的光传播应为顺时针 方向，如虚线光束48所示，且小面32的输出应在由虚线光束50所示的方向上。本专利技术的转换器/反相器在图2(a)和(b)中被示为结合了具有第一光输入信号或 光束36的环形激光器20。在所示实施方式中，该信号可以是由诸如激光器的适当光源60产生的波长为与环形激光器的纵模匹配的M、幅值基本上恒定的激光束。光束36入射到小面34上并进入激光器20的谐振腔，其中该光束在适当偏置下逆 时针方向传播以发射波长同样为、、可称为输出"R"的输出光束42。在激光器的 "正常"状态，输出R出现，所以R^。如上关于虚线光束46所述，第二输入位置对于激光器20的小面34可用。可 称为输入"A"的第二输入与输入光束36关于小面34的表面的垂线对称，但在图 2(a)所示的装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种波长转换器，包括：环形激光器，至少具有输入小面和输出小面，所述激光器在被激活时产生具有波长λ↓［２］的输出光束，所述输出光束在所述输入小面处接收到波长为λ↓［１］的输入光束时被关闭。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：AA贝法，
申请(专利权)人：宾奥普迪克斯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]