【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及激光器，具体的说是一种集成隔离器的可调谐半导体连续激光器。
技术介绍
1、随着激光器、调制器、偏振控制器、波长复用/解复用等光发射端器件的相继集成化，研究出高效低成本的集成光隔离器成为了光发射端全集成的“最后一公里”。
2、目前的半导体激光器通常采用自由空间型的光隔离器来对反射光进行隔离，保护系统的稳定运行，其理论基础为马吕斯定律与磁光效应，这样的激光器需要借助模块封装技术来将光隔离分立器件固定在出射光线路上，并需要使用透镜准直光路。由此，导致该类激光器存在以下缺点：涉及的光器件较多，光路准直与偏振校准要求高，体积较大，且抗震动性能较差，因此在半导体激光器芯片上直接集成上光隔离器一直是大家十分关切的研究方向之一。
3、另外，现有技术还存在采用光纤光隔离器的方案，也即在已经完成封装的半导体激光器的输出光纤上连接光隔离器光纤器件。
4、无论是自由空间型的光隔离器还是光纤光隔离器，器件的隔离参数固定且体积都比较大，使得光发射端在一些要求紧凑封装、精细化操作的场景中受到极大的限制，往往需要牺牲其他光器件的体积与性能来实现系统的正常工作，比如应用于光通信发射端模块中。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种集成隔离器的可调谐半导体连续激光器，以解决现有激光器因光隔离器而存在隔离参数固定且体积都比较大的问题。
2、解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案如下：
3、一种集成隔离器的可调谐半导体连续
4、其特征在于：
5、所述激光谐振腔设有具有微环游标效应选模功能的谐振结构，以用于激光谐振腔的输出激光波长选择；
6、所述可调谐半导体连续激光器还包括集成在混合集成芯片平台上的相位调制器，该相位调制器采用行波电极结构，所述激光谐振腔的输出激光经由相位调制器出射；其中，所述相位调制器的结构参数使得经过相位调制器的光群速度nopt与微波的相速度nrf相等；所述相位调制器可以是电光效应移相器、pn型调制器、聚合物调制器等高速调制器。
7、并且，对所述相位调制器的行波电极结构施加同时满足以下条件的正弦射频微波信号：
8、条件一、正弦射频微波信号的传播方向与激光谐振腔的输出激光光场方向相反；
9、条件二、正弦射频微波信号的频率为调制频率f，该调制频率f能够使激光谐振腔的输出激光经过所述相位调制器后的累积相位为零；
10、条件三、正弦射频微波信号的电压幅度为调制电压幅度v，使得所述相位调制器的调制指数β等于0.765π、1.757π、2.755π中的任意一个。
11、本专利技术的可调谐半导体连续激光器的工作原理如下：
12、对于可调谐半导体连续激光器的出射激光，由于条件二使激光谐振腔的输出激光经过所述相位调制器后的累积相位为零，使得激光谐振腔的输出激光能够经由相位调制器无干扰的出射成为可调谐半导体连续激光器的出射激光。
13、对于与所述出射激光传播方向相反的反射光，在相位调制器的调制下会出现边频带，造成光谱展宽。这些边频的频率间隔为正弦射频微波信号的调制频率f，通过控制正弦射频微波信号的调制电压幅度v，使相位调制器的调制指数β等于0.765π、1.757π、2.755π中的任意一个，即可以使得反射光在出射激光的原输出波长的光强度趋近于0，也即其在相位调制器被滤除掉了；而反射光的其他边频光，由它们不满足谐振结构的谐振条件，会被谐振结构滤除掉；由此，最终实现对全部反射光的回光隔离功能。
14、从而，本专利技术通过在激光谐振腔设置具有微环游标效应选模功能的谐振结构，并通过使激光谐振腔的输出激光经由采用行波电极结构的相位调制器出射，以及对相位调制器的行波电极结构施加同时满足条件一至条件三的正弦射频微波信号，能够利用谐振结构的微环滤波功能和相位调制器的光谱展宽作用，配合实现可调谐半导体连续激光器在同一块集成在混合集成芯片平台上稳定可靠的回光隔离功能，而无需设置导致体积增大的透镜准直光路或光纤光隔离器，由此在确保回光隔离功能可靠性和稳定性的前提下，实现了可调谐半导体连续激光器的光器件全集成，有效的缩小了可调谐半导体连续激光器的体积；并且，通过调节谐振结构、相位调制器及正弦射频微波信号，能够方便的实现隔离参数的可调。
15、作为本专利技术的优选实施方式：所述谐振结构由两个自由光谱范围互不相等的add-drop型微环谐振腔串联或并联组成；
16、所述条件二中，由于微波功率损耗常数α较小，可以不考虑其影响，则所述调制频率f按以下公式计算得到：
17、
18、式中，m为正整数系数，c为真空光速；l为所述相位调制器的长度；nopt为所述相位调制器的光群速度；
19、正整数系数m的取值方法如下：
20、首先，对满足的每一个正整数系数m，通过以下公式计算得到与该正整数系数m对应的hmax个余数ah：
21、
22、式中，fsr1和fsr2分别为串联或并联组成谐振结构的两个add-drop型微环谐振腔的自由光谱范围；％为取余操作符号；
23、整数参数hmax按以下公式计算得到：
24、
25、式中，表示向上取整数；f为目标边频光频率范围，表示要滤除离激光谐振腔的输出激光的中心光频率在目标边频光频率范围f以内的边频光；
26、其次，按以下方式将每一个正整数系数m对应的hmax个余数ah转换为hmax个参数bh：
27、若令bh＝ah；
28、若令
29、然后，按以下公式计算每一个正整数系数m对应的参数s(m)：
30、
31、最后，选取参数s(m)最大的正整数系数m来计算得到所述调制频率f。
32、从而，由于激光谐振腔的输出激光经过所述相位调制器后的累积相位φ+(f，t)，以及与出射激光传播方向相反的反射光经过所述相位调制器后的累积相位φ-(f，t)，分别满足以下公式：
33、
34、
35、式中，vp为反向正弦电信号的峰值电压；vπ为反向正弦电信号的半波电压；α为微波功率损耗常数；l为所述相位调制器的长度；c为真空光速；z表示在调制器作用长度l范围内的位置变量，0≤z≤l；t表示激光谐振腔的输出激光经受调制的累计时间，t的起始时刻为激光谐振腔的输出激光进入相位调制器的时刻。
36、由上述累积相位φ+(f，t)的公式可得，经过上述取值方法计算得到的正整数系数m所相应得到的调制频率f，能够使累积相位φ+(f，t)等于零，由此使得激光谐振腔的输出激光能够经由相位调制器无干扰的正常出射。
37、并且，所述相位调制器为光电效应移相器；
38、所述条件三中，所述调制电压幅度v按以下公式计算得到：
39、
40、式中，β为本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种集成隔离器的可调谐半导体连续激光器，包括集成在混合集成芯片平台(10)上的激光谐振腔(A)；
2.根据权利要求1所述集成隔离器的可调谐半导体连续激光器，其特征在于：所述谐振结构(B)由两个自由光谱范围互不相等的Add-drop型微环谐振腔串联或并联组成；
3.根据权利要求2所述集成隔离器的可调谐半导体连续激光器，其特征在于：所述相位调制器(9)为光电效应移相器；
4.根据权利要求1所述集成隔离器的可调谐半导体连续激光器，其特征在于：所述谐振结构(B)由至少两个自由光谱范围互不相等的Add-drop型微环谐振腔串联组成，或者，所述谐振结构(B)由至少两个自由光谱范围互不相等的Add-drop型微环谐振腔并联组成；并且，组成谐振结构(B)的各个Add-drop型微环谐振腔的谐振峰被调节为相重合。
5.根据权利要求1至4任意一项所述集成隔离器的可调谐半导体连续激光器，其特征在于：所述激光谐振腔(A)由反射式半导体光放大器(1)、第二相位调制器(2)、所述谐振结构(B)、第一分光多模耦合干涉器(5)、热光移相器(6)、第二分光多模耦
6.根据权利要求5所述集成隔离器的可调谐半导体连续激光器，其特征在于：所述谐振结构(B)的自由光谱范围大于反射式半导体光放大器(1)的增益谱宽。
...【技术特征摘要】
1.一种集成隔离器的可调谐半导体连续激光器，包括集成在混合集成芯片平台(10)上的激光谐振腔(a)；
2.根据权利要求1所述集成隔离器的可调谐半导体连续激光器，其特征在于：所述谐振结构(b)由两个自由光谱范围互不相等的add-drop型微环谐振腔串联或并联组成；
3.根据权利要求2所述集成隔离器的可调谐半导体连续激光器，其特征在于：所述相位调制器(9)为光电效应移相器；
4.根据权利要求1所述集成隔离器的可调谐半导体连续激光器，其特征在于：所述谐振结构(b)由至少两个自由光谱范围互不相等的add-drop型微环谐振腔串联组成，或者，所述谐振结构(b)由至少两个自由光谱范围互不相等的add-drop型...
【专利技术属性】
技术研发人员：李志浩，郝婷，卢金龙，周赤，吉贵军，王兴龙，
申请(专利权)人：珠海光库科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。