外腔式激光器及其调谐方法技术

本公开涉及一种外腔式激光器及其调谐方法。外腔式激光器包括：增益芯片和可调谐反射镜。可调谐反射镜包括：主波导、分束器、第一分支波导、第一光子晶体调制器、第二分支波导和第二光子晶体调制器。分束器用于将主波导传输的光信号等分为第一路光信号和第二路光信号，并将第一路光信号传输至第一分支波导，将第二路光信号传输至第二分支波导。第一光子晶体调制器用于对第一分支波导传输的第一路光信号进行调谐。第二光子晶体调制器用于对第二分支波导传输的第二路光信号进行调谐。所述外腔式激光器能够在实现激光器小型化、高速直调的基础上，确保激光器的出光高效稳定。确保激光器的出光高效稳定。确保激光器的出光高效稳定。

【技术实现步骤摘要】
外腔式激光器及其调谐方法


[0001]本公开涉及光通信
，特别是涉及一种外腔式激光器及其调谐方法。

技术介绍

[0002]目前，外腔式激光器正向着体积小、功耗低、速度快的方向发展。这也使得外腔式激光器在光通信技术的应用中受到了越来越多的重视。
[0003]相关技术中，外腔式激光器多采用微环谐振腔(也称微环调制器)作为其外腔反射镜，从而可以利用微环谐振腔与半导体增益芯片的混合集成，实现激光器的高速直调。
[0004]然而，受微环自由光谱范围的限制，微环谐振腔属于窄带器件，需要精确调节和控制其谐振峰，才可以使其谐振峰与光源输入光的波长相一致。并且，微环谐振腔的谐振峰一旦发生漂移，其对于半导体增益芯片的反射率也会随之改变，使得微环谐振腔腔内的光场不稳定，从而影响微环谐振腔调谐后光信号的质量。

技术实现思路

[0005]基于此，本公开实施例提供了一种外腔式激光器及其调谐方法，能够在实现激光器小型化、高速直调的基础上，确保激光器的出光高效稳定。
[0006]为了实现上述目的，一方面，本公开一些实施例提供了一种外腔式激光器。该外腔式激光器包括：增益芯片、以及与增益芯片耦合的可调谐反射镜。该可调谐反射镜，包括：主波导、分束器、第一分支波导、第一光子晶体调制器、第二分支波导、以及第二光子晶体调制器。其中，主波导与增益芯片耦接，被配置为接收增益芯片传输的光信号。分束器与主波导耦接，被配置为：将主波导传输的光信号等分为第一路光信号和第二路光信号。第一分支波导与分束器耦接，被配置为接收第一路光信号。第一光子晶体调制器设置于第一分支波导的旁侧，被配置为：对第一分支波导传输的第一路光信号进行调谐。第二分支波导与分束器耦接，被配置为：接收第二路光信号。第二光子晶体调制器设置于第二分支波导的旁侧，被配置为：对第二分支波导传输的第二路光信号进行调谐。
[0007]本公开实施例中，增益芯片可以与可调谐反射镜共同构成外腔式激光器的F
‑
P腔。在增益芯片将光信号传输至可调谐反射镜的主波导后，利用分束器可以将主波导传输的光信号等分为第一路光信号和第二路光信号，然后再利用第一光子晶体调制器对第一路光信号进行调谐，利用第二光子晶体调制器对第二路光信号进行调谐。这样在第一光子晶体调制器和第二光子晶体调制器的调谐作用下、以及F
‑
P腔内光束反射和光束干涉的作用下，可以使光信号从外腔式激光器的输出端口直接并快速的输出，从而实现外腔式激光器的高速直调。
[0008]在一些实施例中，可调谐反射镜还包括：公共波导。
[0009]第一光子晶体调制器设置于第一分支波导的靠近第二分支波导的一侧，第二光子晶体调制器设置于第二分支波导的靠近第一分支波导的一侧。公共波导设置于第一光子晶体调制器和第二光子晶体调制器之间。
[0010]公共波导被配置为：接收由第一光子晶体调制器调谐后的第一路光信号，并将所述调谐后的第一路光信号传输至第二光子晶体调制器的谐振腔内，以由第二光子晶体调制器进行二次调谐后耦合至第二分支波导；以及，接收由第二光子晶体调制器调谐后的第二路光信号，并将所述调谐后的第二路光信号传输至第一光子晶体调制器的谐振腔内，以由第一光子晶体调制器进行二次调谐后耦合至第一分支波导。
[0011]本公开实施例中，公共波导位于第一光子晶体调制器和第二光子晶体调制器之间。这样通过公共波导可以实现第一路光信号和第二路光信号的二次调谐，也即实现第一路光信号和第二路光信号在FP腔内的推挽式调谐，以在较大程度上实现光信号的调谐，并使第一路光信号和第二路光信号的调谐具有相同的光程(位移)。
[0012]例如，在等分光信号为第一路光信号和第二路光信号后，第一光子晶体调制器和第二光子晶体调制器可以进行两路光信号的反相调制，即在相同的输入电信号作用下，使第一光子晶体调制器和第二光子晶体调制器的谐振峰分别向相反方向移动。因此，当第一路光信号和第二路光信号分别经过第一光子晶体调制器和第二光子晶体调制器两次调谐后，第一光子晶体调制器和第二光子晶体调制器之间谐振峰的变化，可以抵消第一路光信号和第二路光信号调制过程中FP腔内光束反射的变化，以确保FP腔具有稳定的光反射率和稳定的光场，增益芯片的工作状态不再受调制信号的影响，从而确保外腔式激光器高效稳定的出光。
[0013]在一些实施例中，可调谐反射镜还包括：相对设置的下包层和上包层。主波导、分束器、第一分支波导、第一光子晶体调制器、第二分支波导、第二光子晶体调制器、以及公共波导分别设置于下包层和上包层之间。
[0014]在一些实施例中，下包层的上表面设置有半导体层。可调谐反射镜还包括：设置于上包层的上表面的第一电极、第二电极和公共电极。第一电极、第二电极和公共电极分别通过上包层中的过孔与半导体层对应连接。
[0015]第一光子晶体调制器位于第一电极和公共电极之间，被配置为：在第一电极和公共电极提供的电信号的作用下调谐光信号。第二光子晶体调制器位于第二电极和公共电极之间，被配置为：在第二电极和公共电极提供的电信号的作用下调谐光信号。
[0016]如此，第一电极和公共电极分别提供不同的电压信号，便可以利用二者之间的偏压，对第一光子晶体调制器的谐振峰进行调节。第二电极和公共电极分别提供不同的电压信号，便可以利用二者之间的偏压，对第二光子晶体调制器的谐振峰进行调节。
[0017]在一些实施例中，公共波导在上包层上的正投影形状为“U”型。如此，在确保公共波导能够满足光信号传输的基础上，可以较为合理的设置可调谐反射镜内各组成部分的空间位置，从而有利于减小可调谐反射镜的平面面积，以减小外腔式激光器的整体尺寸，进而提升外腔式激光器的光调制速度。
[0018]可选的，公共电极位于公共波导在上包层上的正投影的内凹区域内。
[0019]在一些实施例中，可调谐反射镜还包括：第一加热层和第二加热层。其中，第一加热层设置于上包层的上表面，并位于第一光子晶体调制器在上包层上的正投影范围内。第二加热层设置于上包层的上表面，并位于第二光子晶体调制器在上包层上的正投影范围内。这样第一加热层加热后可以使得第一光子晶体调制器的有效折射率发生变化，从而调节第一光子晶体调制器的谐振峰。同理，第二加热层加热后可以使得第二光子晶体调制器
的有效折射率发生变化，从而调节第二光子晶体调制器的谐振峰。
[0020]在此基础上，利用第一加热层和第二加热层，可以针对第一光子晶体调制器的谐振峰和第二光子晶体调制器的谐振峰进行独立调节，以确保第一光子晶体调制器和第二光子晶体调制器的谐振峰相一致，从而弥补因加工误差等因素造成的谐振峰偏差问题，有利于提升可调谐反射镜的调制效率，同时确保其光反射率，以进一步确保外腔式激光器高效且稳定的出光。
[0021]在另一些实施例中，第一分支波导沿第一方向延伸，第二分支波导沿第二方向延伸；第一方向和第二方向分别与主波导的传输方向相交，且以主波导的传输方向为中心对称。第一光子晶体调制器沿第一方向设置于第一分支波导的旁侧；第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种外腔式激光器，其特征在于，包括：增益芯片、以及与所述增益芯片耦合的可调谐反射镜；其中，所述可调谐反射镜，包括：主波导，与所述增益芯片耦接，被配置为接收所述增益芯片传输的光信号；分束器，与所述主波导耦接，被配置为：将所述主波导传输的光信号等分为第一路光信号和第二路光信号；第一分支波导，与所述分束器耦接，被配置为：接收所述第一路光信号；第一光子晶体调制器，设置于所述第一分支波导的旁侧，被配置为：对所述第一分支波导传输的所述第一路光信号进行调谐；第二分支波导，与所述分束器耦接，被配置为：接收所述第二路光信号；以及，第二光子晶体调制器，设置于所述第二分支波导的旁侧，被配置为：对所述第二分支波导传输的所述第二路光信号进行调谐。2.根据权利要求1所述的外腔式激光器，其特征在于，所述可调谐反射镜还包括：公共波导；所述第一光子晶体调制器设置于所述第一分支波导的靠近所述第二分支波导的一侧，所述第二光子晶体调制器设置于所述第二分支波导的靠近所述第一分支波导的一侧；所述公共波导设置于所述第一光子晶体调制器和所述第二光子晶体调制器之间，被配置为：接收由所述第一光子晶体调制器调谐后的第一路光信号，并将所述调谐后的第一路光信号传输至所述第二光子晶体调制器的谐振腔内，以由所述第二光子晶体调制器进行二次调谐后耦合至所述第二分支波导；以及，接收由所述第二光子晶体调制器调谐后的第二路光信号，并将所述调谐后的第二路光信号传输至所述第一光子晶体调制器的谐振腔内，以由所述第一光子晶体调制器进行二次调谐后耦合至所述第一分支波导。3.根据权利要求2所述的外腔式激光器，其特征在于，所述可调谐反射镜还包括：相对设置的下包层和上包层；所述主波导、所述分束器、所述第一分支波导、所述第一光子晶体调制器、所述第二分支波导、所述第二光子晶体调制器、以及所述公共波导分别设置于所述下包层和所述上包层之间。4.根据权利要求3所述的外腔式激光器，其特征在于，所述下包层的上表面设置有半导体层；所述可调谐反射镜还包括：第一电极、第二电极和公共电极；所述第一电极、所述第二电极和所述公共电极分别设置于所述上包层的上表面，并通过所述上包层中的过孔与所述半导体层对应连接；所述第一光子晶体调制器位于所述第一电极和所述公共电极之间，被配置为：在所述第一电极和所述公共电极提供的电信号的作用下调谐光信号；所述第二光子晶体调制器位于所述第二电极和所述公共电极之间，被配置为：在所述第二电极和所述公共电极提供的电信号的作用下调谐光信号。5.根据权利要求3或4所述的外腔式激光器，其特征在于，所述公共波导在所述上包层上的正投影形状为“U”型。6.根据权利要求5所述的外腔式激光器，其特征在于，在所述可调谐反射镜还包括公共电极的情况下，所述公共电极位于所述公共波导在所述上包层上的正投影的内凹区域内。7.根据权利要求3或4所述的外腔式激光器，其特征在于，所述可调谐反射镜还包括：
第一加热层，设置于所述上包层的上表面，并位于所述第一光子晶体调制器在所述上包层上的正投影范围内；第二加热层，设置于所述上包层的上表面，并位于所述第二光子晶体调制器在所述上包层上的正投影范围内。8.根据权利要求1所述的外腔式激光器，其特征在于，所述可调谐反射镜还包括：公共波导；所述第一分支波导沿第一方向延伸，所述第二分支波导沿第二方向延伸；所述第一方向和所述第二方向分别与所述主波导的传输方向相交，且以所述主波导的传输方向为中心对称；所述第一光子晶体调制器沿所述第一方向设置于所述第一分支波导的旁侧；所述第二光子晶体调制器沿所述第二方向设置于所述第二分支波导的旁侧；所述公共波导设置于所述第一光子晶体调制器的远离所述第一分支波导的一侧，以及所述第二光子晶体调制器的远离所述第二分支波导的一侧；所述公共波导被配置为：接收由所述第一光子晶体调制器调谐后的第一路光信号，并将所述调谐后的第一路光信号传输至所述第二光子晶体调制器的谐振腔内，以由所述第二光子晶体调制器进行二次调谐后耦合至所述第二分支波导；以及，接收由所述第二光子晶体调制器调谐后的第二路光信号，并将所述调谐后的第二路光信号传输至所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晨蕾，郑学哲，
申请(专利权)人：苏州旭创科技有限公司，
类型：发明
国别省市：