多波长的分布式布喇格反射器相控阵列激光器制造技术

一种多波长激光器包括用于提供波长精度的相控阵列部分（２）以及与相控阵列部分（２）耦合以便与相控阵列部分（２）一起形成一激光腔（１４２）的分布式布喇格反射器部分（１４）。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
在电信DWDM系统应用中，发射波长必须锁定在国际电话联合会(ITU)网中ITU标准波长中的一个波长，以满足串扰规范，并确保系统在其正常工作寿命(约25年)内可靠运行。对于密集型波分多路复用(DWDM)系统使用的多波长光控相控阵列天线应用中，天线阵列元件的数目等于波长的数目。非常需要一种具有高精度波长的集成多波长激光器，用以支持上述DWDM应用。这种激光器必须满足下列要求由制造预先决定的稳定波长梳；简化的光学包装；元件共享(诸如公共的温度冷却器和光隔离器)；简化的测试；以及小型化。上述优点应在初始采购及后续操作两方面都能降低单位波长发射器的成本。正如所知道的，激光波长梳是指具有N个激光器的激光器阵列，其输出波长被信道分隔或波长间隔所隔开。在单个激光器芯片上可用的信道数受到材料增益带宽和信道间波长间隔的限制。为了利用基于石英的掺铒光纤放大器(EDFA)的平坦增益区，系统波长被限制在1545到1560nm。对于40个信道的系统，希望波长间隔为0.4nm(或频率间隔为50GHz)。已知一种自由交易的分布式反馈(DFB)激光器的激光波长是由其内置DFB光栅和半导体波导的折射率所决定的，该激光波长随温度变化，并且必须受温度控制。例如，DFB激光器常与温度冷却器和/或隔离器一起使用，以保持一固定波长。利用一项已知的固定DFB激光器阵列技术，可以在一给定的单片功率组合器和一共享输出半导体光放大器(SOA)之内高产量地获得±0.2nm(25GHz)的波长精确。由于多路复用器/去复用器滤波器响应的顶部平坦区域是信道间隔的一个部分，所以激光器阵列所支持的最小系统波长间隔约为1.6nm(200GHz)。特别对于需要许多滤波器级联的环形或长距离网络，波长间隔必须是准确限定。虽然用诸如DBR激光器阵列等的波长可调谐的激光器阵列可以显著提高波长精度，但是从简单的操作和长期可靠性的角度看，相比波长可调谐的激光器阵列，更希望得到具有固定波长的激光器阵列。实现多波长激光器的一种方法是把一个增益元件阵列与波长多路复用器集成起来，以制成相控阵列激光器。在这种相控阵列激光器中，多路复用器位于激光腔内，激光腔由一个解理边缘上的高反射镀膜小平面和一个相对的解理状态小平面所限定。正如所知，共享增益元件是可选择的。最近在文献中已经论证了可以用低损耗的多路复用器对相控阵列激光器进行18个波长的同时连续波(CW)操作。在这个例子中，激光器的信道间隔等于波长多路复用器的信道间隔。由于波长间隔起伏处于纵模间隔的数量级(＜0.2nm)，所以期望相控阵列激光器的波长间隔非常均匀。用这种方法，可以实现具有0.4nm波长间隔的40信道组合器。但是，由于长激光腔具有长度限制，所以未能实现对相控阵列激光器进行每信道超过1Gb/s的直接调制。由于3dB调制带宽随腔体长度增加而减小，所以不能用高比特率直接调制长腔激光器。如果峰频接近于信号谐频中的一个频率，则信号将失真。因此，对于高比特率的情况，长腔激光器需要一个高速的外部调制器，用以把峰频回移到调制带宽的中心。此外部调制器很昂贵。因此，至少存在一个节省成本的理由要把长腔激光器与一内部调制器集成起来，供外部调制用。共享的输出光增益元件会引起严重的光学串扰，这构成另一缺点，限制了同时多信道调制。另一种相控阵列方法是8信道数字可调谐发射器，它具有由选择区域外延法形成的电吸收调制输出。虽然已将这种数字波长可选相控阵列激光器与一个电吸收调制器集成起来，将二阶衍射光用作，但是其输出功率较低(约为一16dBm)。由于此可选相控阵列激光器需要较小的自由频谱范围和减反射(AR)/高反射(HR)的分裂涂层，并在一个小平面上，所以芯片很大，且难以施加分裂小平面涂层。因此，希望提供一种激光器，能够以超过每波长2.5Gbits/s的速率作同时多信道调制，并且在没有诸如分裂涂层等复杂结构的情况下，提供波长精度和选择性。
技术实现思路
本专利技术的一个方面是从激光腔制成的多波长激光器的组合起来的优点，这个腔体是由相控阵列多路复用器的第一个反射末端上的电宽带反射镜的第二个反射末端上所限定的。在另一个方面，本专利技术包括作为宽带反射镜的分布式布喇格反射器。本专利技术另外的特性和优点将在随后的详细描述中陈述，而其中一部分对在本
中的科技人员来说，从那个描述中将会容易明了的，或通过在这此所描述的，包括随后的详细描述，权利与要求，还有附图来实践本专利技术而认可。要知道，前面的一般描述和后面的详细描述都仅是本专利技术的示范性内容，这是为了解本专利技术的性质和特性，用来提供概述和框架的正如所提的那样。附图被包括在内以提供对本专利技术的进一步了解，而在此引入并构成本说明书的一个部分。这些图说明了本专利技术的各种实施例，并与描述在一起起到了解释本专利技术的理原与操作的作用。附图简述附图说明图1是根据本专利技术的多波长相控阵列/分布式布喇格反射器(DBR)激光器的图解图；图2是根据本专利技术的具有集成的外部调制器阵列的多波长相控阵列/DBR激光器的图解图；图3是具有两个色散为5/200和10/200μm/GHz的相控阵列多路复用器的透射光谱响应图。图4是具有KL＝1和两个不同波长为100和200μm的DBRs的反射光谱响应图；图5分别是相控阵列多路复用器(虚线)和DBRs(实线)的透射和反射光谱响应图；图6是图1的相控阵列/DBR腔体的通过一次的平均损耗作为频率解谐的函数的曲线图，对于DBR假设L＝100μm，和对于相控阵列多路复用器假设包色D＝10/200GHz；图7是图1的paasar/DBR腔体的通过一次的平均损耗作为频率解谐的函数的曲线图，对于DBR假设L＝200μm和对于相控阵列多路复用器假设D＝5/200μm/GHz；图8是根据本专利技术的具有集成的外部调制器的可选择波长的相控阵列/DBR激光器的示意图；图9是根据本专利技术的相控阵列/DBR的示意图，它示出具有许多DBRs的相控阵列多路复用器的波长匹配；以及图10是展示在目前技术激光器和本专利技术的相控阵列/DBR激光器之间的比较的图表。较佳实施例的详细描述现在详细描述本专利技术的几个较佳实施例，在附图中用图解说明了它们的例子。在整个附图中，在任何可能的地方，相同的标号代表相同的或类似的部件。图1示出了根据本专利技术原理的称为相控阵列/DBR激光器的一类新的多波长激光器。图1例示了本专利技术多波长激光器的实施例，该激光器始终用标号10表示，并处于非集成或集成芯片的形式。按照本专利技术，本专利技术的多波长激光器10包括相控阵列部分2和诸如DBR部分14等宽带反射镜部分。安装在激光腔142一端的解理小平面332为所有信道波长提供了宽带反射。宽带反射镜136位于DBR部分14中，构成激光腔142的另一端，其反射带宽小于信道间隔。相控阵列多路复用器位于激光腔142中的相控阵列部分2内，处于解理小平面332和宽带反射镜136之间，其窄发射带宽小于宽带反射镜136的反射带宽，用以腔内波长过滤。换句话说，安装在激光腔中并与解理小平面耦合的相控阵列多路复用器具有一自由的光谱范围和一窄的发射带宽，用以提供腔内波长过滤。宽带反射镜构成激光腔的另一端，其反射带宽大于所述窄发射带宽但小于相控多路复用器的自由光谱范围，以便反射一选定的波长。此相控阵列/DBR将相控阵列激光器的波长精度与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多波长激光器，其特征在于，包括：激光腔；相控阵列部分，它装置在激光腔内；以及分布式布喇格反射器部分，它与相控阵列部分耦合，作为反馈反射镜与激光腔一起维持发射激光。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：CE扎，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]