可调式激光光源及其波长撷取方法技术

一种可调式激光光源，其特征在于：　　　　一激光光学放大芯片，用以产生一输入光及该可调式激光光源的一输出光；　　　　一准直透镜，置于该输入光的行进光路以将其准直为平行光；　　　　一衍射光栅，置于该平行光的行进光路，该平行光经过该衍射光栅后使不同波长产生依不同衍射角分布的光束；　　　　一聚焦透镜，用以将依不同衍射角分布的不同波长光束转换为带状分布的多个会聚光斑；及　　　　一波长撷取装置，包含一遮光板及一反射镜，该遮光板形成有仅容许一会聚光斑通过的一狭缝，且通过该狭缝的该会聚光斑经该反射镜反射回该激光光学放大芯片，使该会聚光斑的中心波长形成为该可调式激光光源的输出波长。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术提供一种可调式激光光源，特别是一种利用波长撷取装置快速调制所需波长的可调式激光光源。现有技术附图说明图1为一现有可调式激光光源100的示意图。如图1所示，该可调式激光光源100包含一激光光学放大芯片102、准直透镜104、衍射光栅106及一可旋转的反射镜108。如图1所示，激光光学放大芯片102一端发出的入射光，经由准直透镜104准直后以一定的掠角(Grazing Angle)入射至衍射光栅106时，产生的一阶衍射光(First-order Diffraction)110会依波长不同产生不同的衍射角。此时若将反射镜108旋转至与欲输出的波长的行进方向垂直，则该波长的一阶衍射光束110会经由反射镜108反射后再回到激光光学放大芯片102，激发以该波长为中心的放大增益而形成一外部共振腔，而能于零阶反射光112(Zeroth-order Reflection)处输出该所需波长。因此，调整该反射镜108的倾角，可达到激光光源波长可调的目的。然而，现有的可调式激光光源需用一个构件众多的旋转机构来精确调整反射镜的倾角，另外其旋转中心跟准直透镜104及反射镜108有相对关系，其尺寸精度要求相当高，相对地温度控制十分困难，且反射镜的面积需足以截取各个于不同衍射角出现的分光波长，一旦所需的输出波长范围较广时，包含反射镜在内的整个旋转机构将体积庞大而难以将其小型化，且不易提高其波长调制速度，故难以符合现今快速调变且小型化的光通信组件需求。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种可调式激光光源，其能快速调制出所需波长且易于小型化。依本专利技术的设计，一种可调式激光光源包含激光光学放大芯片、准直透镜、衍射光栅、聚焦透镜及一波长撷取装置。激光光学放大芯片一端的输入光经由准直透镜准直后入射至衍射光栅，由于不同波长的光线经衍射光栅后会产生不同的衍射角度，这些不同衍射角度的光线再经由一聚焦透镜将不同衍射角分布的光束聚焦形成一带状分布的多个会聚光斑，而此带状分布的光斑则代表了不同波长光束的聚焦位置，而波长撷取装置包含一遮光板及一反射镜，遮光板上形成有一道仅容许一预定的会聚光束通过的狭缝，该狭缝的宽度也同时代表只有特定波长的激光能通过该狭缝。由该设计，当狭缝沿带状分布的光斑方向移动而选择出特定波长的会聚光斑，使具有欲输出的波长的会聚光束进入时，该会聚光束即可抵达反射镜再反射回激光光学放大芯片，由激光光学放大芯片另一端输出，形成以欲输出的波长为中心的外部共振腔，获得快速调制激光光源波长的效果，该波长撷取装置也可以一狭窄宽度的反射镜来取代上述的遮光板及反射镜。再者，可于准直透镜与衍射光栅间的光路设置一补偿板，由修正补偿板的倾角可微调共振腔的光程，使本专利技术的可调式激光光源能快速调制出符合国际电信联盟标准信道规格(InternationalTelecommunication Union grid；ITU grid)的波长。附图简单说明图1为一现有可调式激光光源的示意图。图2为依本专利技术的一实施例，显示一可调式激光光源10示意图。图3为一示意图，显示本专利技术衍射光栅与聚焦透镜搭配的分光原理。图4为一示意图，显示本专利技术可调式激光光源10的一变化例。图5为本专利技术另一实施例的示意图，显示一包含补偿板设计的可调式激光光源30。图6为一示意图，显示本专利技术可调式激光光源30的一变化例。图7为依本专利技术的另一实施例，显示一可调式激光光源40的示意图。组件符号说明10、30、40 可调式激光光源12 激光光学放大芯片14 准直透镜16 穿透式衍射光栅18 聚焦透镜20 波长撷取装置22 遮光板22a 狭缝24 反射镜26 反射式衍射光栅32 补偿板34 基板36 反射条纹100 可调式激光光源102 激光光学放大芯片104 准直透镜106 衍射光栅108 反射镜110 一阶衍射光束112 零阶反射光0 激光光源输出P1、P2会聚光点λ1、λ2分光波长实施方式图2为依本专利技术的一实施例，显示一可调式激光光源10示意图。如图2所示，可调式激光光源10包含一激光光学放大芯片12、准直透镜14、穿透式衍射光栅16、聚焦透镜18及一波长撷取装置20。波长撷取装置20包含一遮光板22及一反射镜24，遮光板22上形成有一狭缝22a。图3为一示意图，显示本专利技术衍射光栅16与聚焦透镜18搭配的分光原理。如图3所示，当入射光I经过衍射光栅16后，由于光学衍射效应跟光的波长有关，不同波长的光束其衍射角度也不同。当衍射光栅16与聚焦透镜18的角度及位置经适当搭配后，经过衍射光栅16分光后呈不同衍射角分布的个别波长的光束，如图示彼此分离的λ1、λ2光束，可再经由聚焦透镜18会聚成如P1、P2的独立会聚点。换言之，原本于空间中依衍射角散布的分光波长，由聚焦透镜18的作用可转换为线性空间散布(Linear Spatial Dispersion)。请再参考图2，激光光学放大芯片12一端发出的光线先经由准直透镜14准直为平行光后，以一定的角度θ入射至衍射光栅16，而形成不同衍射角的各个分光波长光束，再经聚焦透镜18将各个分光波长光束会聚成一带状分布的多个分离焦点的会聚光斑进入波长撷取装置20中。本专利技术的波长撷取装置20于聚焦透镜18的焦点位置配置一反射镜24，反射镜24的表面可为依照聚焦透镜18焦平面(Focal plane)分布的平面或曲面，再搭配一可于聚焦透镜18与反射镜24间沿带状分布的各个彼此分离的焦点间移动的遮光板22。因遮光板22上形成有一狭缝22a，将狭缝22a移动至欲输出波长的会聚焦点时，该特定波长即可抵达反射镜24再反射回激光光学放大芯片12，形成以该特定波长为中心的外部共振腔，该特定波长的激光光经由共振腔来回振荡多次，并经过激光光学放大芯片12而将功率放大，再经由激光光学放大芯片另一端输出一窄频激光光源0，如此可调式激光光源10即可输出波长撷取装置20所撷取的特定波长，获得快速调制激光光源波长的效果。遮光板22作为阻挡未选取的会聚光束进入反射镜24，及开设一宽度极小的狭缝22a以供选取的会聚光束穿透之用，其形式与构成材料并不限定，但狭缝22a之外的材质优选为具有光吸收或散射材料，以避免未选取的其余波长会聚光束于系统中形成杂散光。另狭缝22a形成的方式例如是一光学基板上涂布一层光吸收或散射物质后，再于此涂布层开设一宽度极小的光学穿透孔以形成一狭缝，或以光学穿透材质构成该狭缝。波长撷取装置20的平移运动举例而言可使用一微引动器引动，或任何可使狭缝22a沿带状分布的各个彼此分离的焦点间移动的机构，例如使用一压电引动器(piezoelectric actuator)、气动引动器(pneumatic actuator)或由微机电(MEMS)技术制造的微形引动器均可，尤其以微机电(MEMS)技术制造的微形引动器较佳，其不但可缩小尺寸，移动速度更可达到毫秒(ms)等级。因遮光板22的狭缝22a宽度决定了反射镜24回馈至激光光学放大芯片12的功率强度(Power Level)，及所撷取的波长的频谱纯度(Spectral Purity)，故狭缝22a的宽度范围，以能介于维持反射镜24至激光光学放大芯片12间的共振腔的振荡能量，与维持撷取波本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张绍雄，吴家骐，
申请(专利权)人：台达电子工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：