本发明专利技术涉及一种用于激光扫频的光电集成芯片和系统。该光电集成芯片包括：电光调制器，用于将从主激光器接收到的注入激光输出为多阶边带光谱信号；第一微环谐振腔，耦接至电光调制器并且用于对多阶边带光谱信号进行滤波以输出经滤波的边带光谱信号，经滤波的边带光谱信号包含目标边带；以及第二微环谐振腔，至少具有第一端口、第二端口和第三端口，第一端口耦接至第一微环谐振腔，其中第二微环谐振腔用于将经滤波的边带光谱信号经由第二端口输出至从激光器并且经由第二端口从从激光器接收目标激光以从第三端口输出目标激光，目标激光具有与注入激光的频率不同的频率而其线宽与注入激光的线宽一致。与注入激光的线宽一致。与注入激光的线宽一致。
【技术实现步骤摘要】
用于激光扫频的光电集成芯片和系统
[0001]本专利技术涉及激光领域，更具体地涉及用于激光扫频的光电集成芯片和系统。
技术介绍
[0002]激光器是现代科技中必不可少的核心器件之一，在激光加工、精密测量、光通信与传感、医疗等领域具有广泛的应用。对于激光器来说，最重要的两个技术指标为线宽和调谐范围。窄线宽的激光器单色性好，相干长度长，在激光雷达、激光遥感、激光医疗、频率测量和非线性光学频率变换等方面具有广泛的应用。可调谐的激光器在波分复用和全光网络中占据重要位置，增加了光网络的智能性和动态性。然而，对于可调谐激光光源来说，受限于激光器谐振腔的腔长，要获得良好的调谐性能，不可避免地就会使激光器的线宽变宽。
[0003]在同时实现窄线宽和宽调谐范围方面，已经提出了许多方案。典型的方案是将可调谐锁相环与光频梳的梳线建立锁相连接，可以实现可调谐激光的线宽窄化与频率噪声降低，然而，此方案实施电路部分较复杂，成本较高且对准精度低，难以实现大规模应用。还有一种方案是采用光学调制器进行移频来获得窄线宽、可调谐激光，通过使用声光调制器或电光调制器调制超稳激光器，产生频移边带，频移量可以通过调节驱动射频电子器件来获得，该方案对调谐范围的增加起到了一定地促进作用，然而，受制于调制器的带宽，调谐范围难以进一步得到提升。近几年，基于注入锁定技术的激光器调谐方案受到人们的关注，通过射频驱动调制器产生高阶边带，然后注入从激光器，并将从激光器锁定在高阶边带上，可以有效减小从激光器的线宽并扩宽其调谐范围。然而，基于分立器件的方案虽然功能上较易实现，但是系统的集成度、功耗及稳定性较差。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的正是在于提供这样一种用于激光扫频的光电集成芯片和系统，其通过将用于注入锁定的电光调制器与微环滤波的结合，从而能够在降低注入锁定系统的体积和功耗的情况下提高系统稳定性。
[0005]具体地，本专利技术的示例性实施例提供了一种用于激光扫频的光电集成芯片，包括：电光调制器，用于将从主激光器接收到的注入激光输出为多阶边带光谱信号；第一微环谐振腔，耦接至所述电光调制器并且用于对所述多阶边带光谱信号进行滤波以输出经滤波的边带光谱信号，所述经滤波的边带光谱信号包含目标边带；以及第二微环谐振腔，至少具有第一端口、第二端口和第三端口，所述第一端口耦接至所述第一微环谐振腔，其中所述第二微环谐振腔用于将所述经滤波的边带光谱信号经由第二端口输出至从激光器并且经由所述第二端口从所述从激光器接收目标激光以从所述第三端口输出所述目标激光，所述目标激光具有与所述注入激光的频率不同的频率而其线宽与所述注入激光的线宽一致。
[0006]在上述光电集成芯片的设计中，通过将用于注入锁定的电光调制器与微环滤波集成在单一芯片上(即，片上集成)，保证了器件的可靠性与稳定性，缩小了系统体积并降低功耗，同时还可以允许在利用注入激光对从激光器进行注入锁定时选择性地抑制多纵模输
出，因此能够用来实现窄线宽与宽调谐范围的激光输出。
[0007]较佳地，所述电光调制器、所述第一微环谐振腔和所述第二微环谐振腔形成在同一衬底上。
[0008]较佳地，所述第一微环谐振腔和所述第二微环谐振腔具有不同的谐振频率。
[0009]较佳地，所述第一微环谐振腔的谐振频率基本上等于所述目标边带的中心频率。
[0010]较佳地，所述第二微环谐振腔的谐振频率相对于所述目标边带的中心频率偏移。
[0011]较佳地，所述第一微环谐振腔和所述第二微环谐振腔的自由谱宽(FSR)大于所述电光调制器所能产生的边带的覆盖范围。
[0012]较佳地，所述第一微环谐振腔的带宽小于所述电光调制器所施加的最小射频频率。
[0013]较佳地，所述第一微环谐振腔和所述第二微环谐振腔中的至少一个通过等离子体色散效应进行谐振波长的调谐。
[0014]根据本专利技术的另一示例性实施例，还提供了一种用于激光扫频的系统，其包括了如上所述的光电集成芯片、主激光器和从激光器。其中，所述主激光器用于输出窄线宽激光，所述注入激光是所述窄线宽激光，并且所述从激光器用于锁定在所述目标边带上以输出所述目标激光。
[0015]较佳地，所述窄线宽激光的频率为ω0，所述电光调制器的射频驱动频率为ω
m
，并且所述目标边带的中心频率为ω0+nω
m
，其中n为所述目标边带的阶数。
[0016]较佳地，所述从激光器的调谐范围基于所述射频驱动频率的变化量和所述目标边带的阶数来确定。
[0017]较佳地，所述系统还包括光隔离器，经由所述光隔离器将所述主激光器的输出端耦接至所述电光调制器的输入端。
[0018]较佳地，所述系统还包括调制电路，所述调制电路用于驱动所述电光调制器产生多阶边带并且用于控制所述从激光器以将其锁定在所述目标边带上。
[0019]更佳地，所述调制电路包括锁相环，所述锁相环用于向所述电光调制器的射频驱动端口输入射频驱动信号。更佳地，所述调制电路还包括偏压控制器，所述偏压控制器用于向所述电光调制器的直流驱动端口输入直流偏置信号。更佳地，所述锁相环包括依次连接成环的频率合成器、环路滤波器、宽带压控振荡器以及射频功率分配器，其中所述频率合成器具有连接至信号发生器以从其接收参考信号的第一输入端以及连接至所述射频功率分配器的第一输出端的第二输入端。优选地，所述射频功率分配器的第二输出端经由射频放大器连接至所述电光调制器的射频驱动端口。
[0020]优选地，所述调制电路还包括：可变增益放大器，连接至所述环路滤波器以从其接收输出电压；驱动电流控制器，将所述可变增益放大器的输出端连接至所述从激光器的外部调制端口，以用于对所述从激光器进行电流同步调整；和温度控制器，连接至所述从激光器的温控端口，用于对所述从激光器的中心波长进行调整。
[0021]通过下面的详细描述、附图以及权利要求，其他特征和方面会变得清楚。
附图说明
[0022]通过结合附图对于本专利技术的示例性实施例进行描述，可以更好地理解本专利技术，在
附图中：
[0023]图1示出了根据本专利技术的示例性实施例的用于激光扫频的光电集成芯片；
[0024]图2示出了根据本专利技术的示例性实施例的用于激光扫频的系统；以及
[0025]图3示出了与根据本专利技术的示例性实施例的用于激光扫频的系统配合使用的调制电路的示例架构。
具体实施方式
[0026]以下将描述本专利技术的具体实施方式，需要指出的是，在这些实施方式的具体描述过程中，为了进行简明扼要的描述，本说明书不可能对实际的实施方式的所有特征均作详尽的描述。应当可以理解的是，在任意一种实施方式的实际实施过程中，正如在任意一个工程项目或者设计项目的过程中，为了实现开发者的具体目标，为了满足系统相关的或者商业相关的限制，常常会做出各种各样的具体决策，而这也会从一种实施方式到另一种实施方式之间发生改变。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于激光扫频的光电集成芯片，包括：电光调制器，用于将从主激光器接收到的注入激光输出为多阶边带光谱信号；第一微环谐振腔，耦接至所述电光调制器并且用于对所述多阶边带光谱信号进行滤波以输出经滤波的边带光谱信号，所述经滤波的边带光谱信号包含目标边带；以及第二微环谐振腔，至少具有第一端口、第二端口和第三端口，所述第一端口耦接至所述第一微环谐振腔，所述第二微环谐振腔用于将所述经滤波的边带光谱信号经由所述第二端口输出至从激光器并且经由所述第二端口从所述从激光器接收目标激光以从所述第三端口输出所述目标激光，所述目标激光具有与所述注入激光的频率不同的频率而其线宽与所述注入激光的线宽一致。2.如权利要求1所述的光电集成芯片，其特征在于，所述电光调制器、所述第一微环谐振腔和所述第二微环谐振腔形成在同一衬底上。3.如权利要求1所述的光电集成芯片，其特征在于，所述第一微环谐振腔和所述第二微环谐振腔具有不同的谐振频率。4.如权利要求1所述的光电集成芯片，其特征在于，所述第一微环谐振腔的谐振频率基本上等于所述目标边带的中心频率。5.如权利要求1所述的光电集成芯片，其特征在于，所述第二微环谐振腔的谐振频率相对于所述目标边带的中心频率偏移。6.如权利要求1所述的光电集成芯片，其特征在于，所述第一微环谐振腔和所述第二微环谐振腔的自由谱宽(FSR)大于所述电光调制器所能产生的边带的覆盖范围。7.如权利要求1所述的光电集成芯片，其特征在于，所述第一微环谐振腔的带宽小于所述电光调制器所施加的最小射频频率。8.如权利要求1所述的光电集成芯片，其特征在于，所述第一微环谐振腔和所述第二微环谐振腔通过等离子体色散效应进行谐振波长的调谐。9.一种用于激光扫频的系统，包括：主激光器，用于输出窄线宽激光；如权利要求1
‑
8中任一项所述的光电集成芯片，其中所述注入激光是所述窄线宽激光；以及从激光器，锁定在所述目标边带上以输出所述目标激光。10...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈晨，魏芳，苏庆帅，武慧敏，章郑豪，皮浩洋，叶青，韩秀友，蔡海文，瞿荣辉，
申请(专利权)人：张江国家实验室，
类型：发明
国别省市：
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