一种集成外腔激光器及使用方法技术

本发明专利技术公开了一种集成外腔激光器及使用方法，涉及光通信和光子集成器件技术领域，其中，集成外腔激光器包括泵浦光源、耦合模块和外腔模块；耦合模块用于将泵浦光源输出的泵浦光信号耦合至外腔模块中；外腔模块用于对泵浦光信号进行增益，并将增益后的光信号分为两路，以分别调节两路光之间的分光比，且外腔模块还用于将分为两路的光信号进行合束，并将合束后的光信号部分用于输出、部分用于返回再次增益。本发明专利技术能在现有集成器件性能受限的情况下，提供片上增益，提升外腔激光器出射功率。提升外腔激光器出射功率。提升外腔激光器出射功率。

【技术实现步骤摘要】
一种集成外腔激光器及使用方法


[0001]本专利技术涉及光通信和光子集成器件
，具体涉及一种集成外腔激光器及使用方法。

技术介绍

[0002]可调谐激光器在光通信网络的波分复用系统以及相干光通信系统中具有重要的应用。作为可调谐激光器的一种重要实现方法，外腔激光器具有波长可调谐范围大、边模抑制比高、窄线宽、温度稳定性高等优点，已经得到较大规模的应用。
[0003]集成外腔激光器除了上述优点，还具有集成器件低功耗、尺寸小等优点，可以作为片上光源集成到复杂的光电芯片中，具有较大的科研和商业化应用价值。
[0004]然而，受限于片上器件的性能，目前的集成外腔激光器很难在线宽和边模抑制比等性能上有较大的提高。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术第一方面提供一种，其能在现有集成器件性能受限的情况下，提供片上增益，提升外腔激光器出射功率。
[0006]为达到以上目的，本专利技术采取的技术方案是：
[0007]一种集成外腔激光器，包括：泵浦光源、耦合模块和外腔模块；
[0008]所述耦合模块用于将所述泵浦光源输出的泵浦光信号耦合至所述外腔模块中；
[0009]所述外腔模块用于对所述泵浦光信号进行增益，并将增益后的光信号分为两路，以分别调节两路光之间的分光比，且所述外腔模块还用于将分为两路的光信号进行合束，并将合束后的光信号部分用于输出、部分用于返回再次增益。
[0010]一些实施例中，所述外腔模块包括：
[0011]耦合单元，其与所述耦合模块相连；
[0012]增益模块，其与所述耦合单元相连，用于对所述泵浦光信号进行增益；
[0013]高Q谐振腔模块，其与所述增益模块相连，用于过滤所述泵浦光信号，输出增益后的光信号，并对激光的模式进行选择；
[0014]可调分光模块，其与所述高Q谐振腔模块相连，用于将所述增益后的光信号分为两路，并调节两路光之间的分光比；
[0015]合束模块，其与所述可调分光模块和增益模块相连，用于将所述可调分光模块分出的两路光合成一路，并将合束后的光信号的一部分输入回所述增益模块，并将另一部分用于输出。
[0016]一些实施例中，所述高Q谐振腔模块包括：
[0017]上传下载型微环，其上设有热电极；
[0018]第一波导，其与所述增益模块相连，并用于将所述增益模块的输出耦合进所述上传下载型微环中，且所述上传下载型微环通过热电极调整谐振波长以过滤所述泵浦光信
号；
[0019]第二波导，其与所述第一波导配合以围设所述上传下载型微环，所述第二波导与所述可调分光模块相连，用于将所述增益后的光信号耦合进所述可调分光模块中。
[0020]一些实施例中，所述第一波导和第二波导的尾端均设有防反射结构。
[0021]一些实施例中，所述可调分光模块包括：
[0022]第一多模干涉器，其用于将所述第二波导传输的增益后的光信号分为两路；
[0023]第三波导，其与所述第一多模干涉器的一路相连，且所述第一波导上设有热电极；
[0024]第四波导，其与所述第一多模干涉器的另一路相连，所述第四波导上设有热电极，且所述第四波导与所述第三波导等长；
[0025]第二多模干涉器，其与所述第三波导和第四波导相连，并将所述第三波导和第四波导传输的光信号再次分为两路；
[0026]第五波导，其与所述第二多模干涉器的一路相连，且所述第五波导上设有热电极；
[0027]第六波导，其与所述第二多模干涉器的另一路相连，所述第六波导上设有热电极，且所述第五波导与所述第六波导等长。
[0028]一些实施例中，所述合束模块包括第三多模干涉器和第四多模干涉器；
[0029]所述第三多模干涉器与所述第五波导和第六波导相连，用于将所述第五波导和第六波导输出的光信号进行合束，并将合束后的光信号部分用于输出、部分输入至所述第四多模干涉器；
[0030]所述第四多模干涉器的一个输入端口与所述第三多模干涉器相连，另一个输入端口与所述耦合单元相连，且所述第四多模干涉器的输出端口与所述增益模块相连。
[0031]一些实施例中，所述耦合单元为模斑转换器。
[0032]一些实施例中，所述增益模块为掺铒波导放大器。
[0033]一些实施例中，所述耦合模块为透镜。
[0034]本专利技术第二方面提供了一种上述的集成外腔激光器的使用方法，其能在现有集成器件性能受限的情况下，提供片上增益，提升外腔激光器出射功率。
[0035]为达到以上目的，本专利技术采取的技术方案是：
[0036]一种如上述的集成外腔激光器的使用方法，该方法包括以下步骤：
[0037]利用所述外腔模块对泵浦光信号进行增益，并将增益后的光信号分为两路，调节两路光之间的分光比，以形成PT对称性破缺状态；
[0038]控制条件使只有一个被选中的模式满足PT对称性破缺状态，以将能量集中到被选中的模式；
[0039]通过改变所述外腔模块的谐振频率，以改变PT对称性破缺状态选中的模式，继而改变出射光波长。
[0040]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
[0041]本专利技术中的集成外腔激光器，其包括泵浦光源、耦合模块和外腔模块。泵浦光源产生的泵浦光信号通过耦合模块与耦合单元将泵浦光信号耦合到外腔模块中，泵浦光信号进入增益模块，对相应波长的光信号的产生增益效果。经过增益的光信号和泵浦光信号同时经过高Q谐振腔模块，过滤泵浦光信号，并对激光的模式进行选择。经过增益的光信号进入可调分光模块，并将光信号分为等长的两路，再通过合束模块将两路信号合成一路，返回到
增益模块中，以此形成物理长度相等的两个环路。通过调整分成两路时的分光比，使两个环路满足PT对称破缺条件，能够进一步激发单模，同时抑制边摸。通过调整高Q谐振腔的谐振波长，使其与增益模块的特征波长对准，能够选择性控制PT对称破缺，使激发的模式与高Q谐振腔的谐振波长对准，从而激发出射功率高、线宽窄且边模抑制比高的激光。
附图说明
[0042]图1是本专利技术实施例中集成外腔激光器的结构框图；
[0043]图2是本专利技术实施例中外腔模块的结构框图；
[0044]图3是本专利技术一个实施例中的外腔模块的结构示意图；
[0045]图4是本专利技术一个实施例中的集成外腔激光器的结构示意图；
[0046]图5是本专利技术实施例中集成外腔激光器使用方法的流程图。
[0047]图中：1、泵浦光源；2、耦合模块；3、外腔模块；31、耦合单元；32、增益模块；33、高Q谐振腔模块；331、上传下载型微环；332、第一波导；333、第二波导；334、防反射结构；34、可调分光模块；341、第一多模干涉器；342、第三波导；343、第四波导；344、第二多模干涉器；345、第五波导；346、第六波导；35、合束模块；351、第三多模干涉器；352、第四多模干涉器；36、出射本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集成外腔激光器，其特征在于，包括：泵浦光源、耦合模块和外腔模块；所述耦合模块用于将所述泵浦光源输出的泵浦光信号耦合至所述外腔模块中；所述外腔模块用于对所述泵浦光信号进行增益，并将增益后的光信号分为两路，以分别调节两路光之间的分光比，且所述外腔模块还用于将分为两路的光信号进行合束，并将合束后的光信号部分用于输出、部分用于返回再次增益。2.根据权利要求1所述的一种集成外腔激光器，其特征在于，所述外腔模块包括：耦合单元，其与所述耦合模块相连；增益模块，其与所述耦合单元相连，用于对所述泵浦光信号进行增益；高Q谐振腔模块，其与所述增益模块相连，用于过滤所述泵浦光信号，输出增益后的光信号，并对激光的模式进行选择；可调分光模块，其与所述高Q谐振腔模块相连，用于将所述增益后的光信号分为两路，并调节两路光之间的分光比；合束模块，其与所述可调分光模块和增益模块相连，用于将所述可调分光模块分出的两路光合成一路，并将合束后的光信号的一部分输入回所述增益模块，并将另一部分用于输出。3.根据权利要求2所述的一种集成外腔激光器，其特征在于，所述高Q谐振腔模块包括：上传下载型微环，其上设有热电极；第一波导，其与所述增益模块相连，并用于将所述增益模块的输出耦合进所述上传下载型微环中，且所述上传下载型微环通过热电极调整谐振波长以过滤所述泵浦光信号；第二波导，其与所述第一波导配合以围设所述上传下载型微环，所述第二波导与所述可调分光模块相连，用于将所述增益后的光信号耦合进所述可调分光模块中。4.根据权利要求3所述的一种集成外腔激光器，其特征在于：所述第一波导和第二波导的尾端均设有防反射结构。5.根据权利要求3所述的一种集成外腔激光器，其特征在于，所述可调分光模块包括：第一多模干涉器，其用于将所述第二波导传输的增益后的光信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐路，胡晓，陈代高，王磊，肖希，
申请(专利权)人：武汉光谷信息光电子创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：