【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及激光，尤其涉及一种高相干可调谐激光产生装置及方法。
技术介绍
1、高相干连续激光广泛应用于光通信、激光雷达、精密测量、生物医疗等领域。在光通信中，高相干连续激光被应用于长距离的骨干网以降低通信误码率；在激光雷达中，高相干连续激光可以用于精准的测量障碍物的实时位置与速度；在精密测量中，高相干连续激光是提高测量分辨率与信噪比不可或缺的工具；在生物医疗，高相干连续激光可被用于扫描通光的生物组织，以获取生物组织的结构信息。
2、传统的高相干连续激光激光器主要依赖于机械式的外腔结构，这种机械式的结构使得激光器整机体积较大，且依赖机械式地调节激光腔反射镜的频率调谐方式，限制了频率调谐速率，无法满足激光雷达、精密测量光源高频率调谐速率、高调谐带宽的需求。此外，体积较大、功耗高等因素限制了机械式的高相干连续激光激光器的应用场景。另一方面，现有的片上的分布式反馈激光器(distributed feedback laser)能够提供集成的光源，其在芯片两端镀上高反射膜作为激光腔，在有源层制备布拉格光栅作为选模结构实现单模输出，但是由于其相干性较差、频率调谐速率慢，仍然无法满足长距离相干光通信、调频连续波激光雷达、精密测量等应用场景的需求。
3、因此，如何产生高相干性的激光并且提高激光的频率调谐速率是亟需解决的问题。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种高相干可调谐激光产生装置及方法，用以解决现有技术中激光存在相干性较差以及频率调谐速率慢的缺陷。
2、本
3、增益芯片，用于产生光子以及提供光增益；
4、调节波导，与所述增益芯片的输出端连接，所述调节波导用于增加光子的渡越时间；
5、波导频率调谐单元，与所述调节波导连接，所述波导频率调谐单元用于调节光子的光程以调节激光的谐振频率；
6、谐振腔频率调谐单元，与所述波导频率调谐单元连接，所述谐振腔频率调谐单元用于调节谐振腔频率以调节激光的谐振频率；
7、输出单元，与所述波导频率调谐单元连接，所述输出单元用于调节激光输出功率。
8、根据本专利技术提供的一种高相干可调谐激光产生装置，还包括端面耦合单元，所述增益芯片的输出端通过所述端面耦合单元与所述调节波导连接，所述端面耦合单元用于与所述增益芯片模场匹配。
9、根据本专利技术提供的一种高相干可调谐激光产生装置，所述端面耦合单元包括模场匹配波导以及过渡波导，所述增益芯片的输出端与所述模场匹配波导连接，所述模场匹配波导与所述过渡波导连接，所述过渡波导与所述调节波导连接。
10、根据本专利技术提供的一种高相干可调谐激光产生装置，所述增益芯片包括有工作介质、高反射端以及低反射端，所述工作介质位于所述高反射端与所述低反射端之间，所述工作介质用于受激产生光子以及提供光增益，所述低反射端与所述端面耦合单元连接。
11、根据本专利技术提供的一种高相干可调谐激光产生装置，所述调节波导包括螺旋弯曲波导，所述螺旋弯曲波导分别与所述过渡波导以及所述波导频率调谐单元连接；
12、或者，所述调节波导包括第一直波导，所述第一直波导分别与所述过渡波导以及所述波导频率调谐单元连接。
13、根据本专利技术提供的一种高相干可调谐激光产生装置，所述波导频率调谐单元包括第二直波导以及第一金属电极，所述第二直波导分别与所述调节波导以及所述谐振腔频率调谐单元连接，所述第一金属电极设置于所述第二直波导上，所述第一金属电极用于产生电场改变所述第二直波导的折射率以调节光子的光程。
14、根据本专利技术提供的一种高相干可调谐激光产生装置，所述谐振腔频率调谐单元包括第一谐振腔结构、第二谐振腔结构以及第二金属电极，所述第一谐振腔结构分别与所述波导频率调谐单元以及所述第二谐振腔结构连接，所述第二谐振腔结构与所述输出单元连接，所述第二金属电极设置于所述第一谐振腔结构或所述第二谐振腔结构上，所述第二金属电极用于产生电场改变所述第一谐振腔结构的谐振腔频率或所述第二谐振腔的谐振腔频率，以改变所述第一谐振腔结构与所述第二谐振腔结构重合的谐振腔频率。
15、根据本专利技术提供的一种高相干可调谐激光产生装置，所述输出单元包括马赫曾德调制器以及第三金属电极，所述马赫曾德调制器与所述谐振腔频率调谐单元连接，所述第三金属电极设置于所述马赫曾德调制器上。
16、根据本专利技术提供的一种高相干可调谐激光产生装置，还包括光子芯片，所述调节波导、所述波导频率调谐单元、所述谐振腔频率调谐单元、所述输出单元以及所述端面耦合单元均集成于所述光子芯片上，所述调节波导、所述波导频率调谐单元、所述谐振腔频率调谐单元、所述输出单元以及所述端面耦合单元采用氮化硅材料或铌酸锂材料制备。
17、本专利技术还提供激光产生方法，应用于上述的一种高相干可调谐激光产生装置，包括：
18、对所述增益芯片、所述波导频率调谐单元、所述谐振腔频率调谐单元以及所述输出单元供电；
19、调节所述谐振腔频率调谐单元的电信号，以调节谐振腔频率令激光的谐振频率粗调靠近目标频率；
20、调节所述波导频率调谐单元的电信号，以调节光子的光程令激光的谐振频率微调至目标频率；
21、调节所述输出单元的电信号，以调节激光的输出功率。
22、本专利技术提供的一种高相干可调谐激光产生装置及方法，至少具有以下有益效果：增益芯片产生光子并进行增益，调节波导接收增益芯片输出的光子传输至波导频率调谐单元，同时调节波导的自身长度增加了光子经过调节波导的渡越时间，提高光子的相干性。光子经过波导频率调谐单元与谐振腔频率调谐单元传输至输出单元，实现激光输出。其中，谐振腔频率调谐单元通过电场调节谐振腔频率，能够粗调激光的谐振频率，将激光的谐振频率调节至目标频率附近，波导频率调谐单元通过电场调节光子的光程，能够微调激光的谐振频率，将激光的谐振频率准确调节至目标频率，达到频率调谐的效果。以此，通过设置调节波导增加光子的渡越时间，提高激光的相干性，通过谐振腔频率调谐单元与波导频率调谐单元实现对谐振频率的粗调和微调，达到快速准确频率调谐的效果。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种高相干可调谐激光产生装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种高相干可调谐激光产生装置，其特征在于：还包括端面耦合单元(110)，所述增益芯片(100)的输出端通过所述端面耦合单元(110)与所述调节波导(200)连接，所述端面耦合单元(110)用于与所述增益芯片(100)模场匹配。
3.根据权利要求2所述的一种高相干可调谐激光产生装置，其特征在于：所述端面耦合单元(110)包括模场匹配波导以及过渡波导，所述增益芯片(100)的输出端与所述模场匹配波导连接，所述模场匹配波导与所述过渡波导连接，所述过渡波导与所述调节波导(200)连接。
4.根据权利要求3所述的一种高相干可调谐激光产生装置，其特征在于：所述增益芯片(100)包括有工作介质、高反射端以及低反射端，所述工作介质位于所述高反射端与所述低反射端之间，所述工作介质用于受激产生光子以及提供光增益，所述低反射端与所述端面耦合单元(110)连接。
5.根据权利要求3所述的一种高相干可调谐激光产生装置，其特征在于：所述调节波导(200)包括螺旋弯曲波导，所述螺旋弯曲
6.根据权利要求1所述的一种高相干可调谐激光产生装置，其特征在于：所述波导频率调谐单元(300)包括第二直波导以及第一金属电极，所述第二直波导分别与所述调节波导(200)以及所述谐振腔频率调谐单元(400)连接，所述第一金属电极设置于所述第二直波导上，所述第一金属电极用于产生电场改变所述第二直波导的折射率以调节光子的光程。
7.根据权利要求1所述的一种高相干可调谐激光产生装置，其特征在于：所述谐振腔频率调谐单元(400)包括第一谐振腔结构、第二谐振腔结构以及第二金属电极，所述第一谐振腔结构分别与所述波导频率调谐单元(300)以及所述第二谐振腔结构连接，所述第二谐振腔结构与所述输出单元(500)连接，所述第二金属电极设置于所述第一谐振腔结构或所述第二谐振腔结构上，所述第二金属电极用于产生电场改变所述第一谐振腔结构的谐振腔频率或所述第二谐振腔的谐振腔频率，以改变所述第一谐振腔结构与所述第二谐振腔结构重合的谐振腔频率。
8.根据权利要求1所述的一种高相干可调谐激光产生装置，其特征在于：所述输出单元(500)包括马赫曾德调制器以及第三金属电极，所述马赫曾德调制器与所述谐振腔频率调谐单元(400)连接，所述第三金属电极设置于所述马赫曾德调制器上。
9.根据权利要求2所述的一种高相干可调谐激光产生装置，其特征在于：还包括光子芯片(600)，所述调节波导(200)、所述波导频率调谐单元(300)、所述谐振腔频率调谐单元(400)、所述输出单元(500)以及所述端面耦合单元(110)均集成于所述光子芯片(600)上，所述调节波导(200)、所述波导频率调谐单元(300)、所述谐振腔频率调谐单元(400)、所述输出单元(500)以及所述端面耦合单元(110)采用氮化硅材料或铌酸锂材料制备。
10.激光产生方法，其特征在于，应用于如权利要求1至9任一权利要求所述的一种高相干可调谐激光产生装置，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种高相干可调谐激光产生装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种高相干可调谐激光产生装置，其特征在于：还包括端面耦合单元(110)，所述增益芯片(100)的输出端通过所述端面耦合单元(110)与所述调节波导(200)连接，所述端面耦合单元(110)用于与所述增益芯片(100)模场匹配。
3.根据权利要求2所述的一种高相干可调谐激光产生装置，其特征在于：所述端面耦合单元(110)包括模场匹配波导以及过渡波导，所述增益芯片(100)的输出端与所述模场匹配波导连接，所述模场匹配波导与所述过渡波导连接，所述过渡波导与所述调节波导(200)连接。
4.根据权利要求3所述的一种高相干可调谐激光产生装置，其特征在于：所述增益芯片(100)包括有工作介质、高反射端以及低反射端，所述工作介质位于所述高反射端与所述低反射端之间，所述工作介质用于受激产生光子以及提供光增益，所述低反射端与所述端面耦合单元(110)连接。
5.根据权利要求3所述的一种高相干可调谐激光产生装置，其特征在于：所述调节波导(200)包括螺旋弯曲波导，所述螺旋弯曲波导分别与所述过渡波导以及所述波导频率调谐单元(300)连接；
6.根据权利要求1所述的一种高相干可调谐激光产生装置，其特征在于：所述波导频率调谐单元(300)包括第二直波导以及第一金属电极，所述第二直波导分别与所述调节波导(200)以及所述谐振腔频率调谐单元(400)连接，所述第一金属电极设置于所述第二直波导上，所述第一金属电极用于产生电场改变所述第二...
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。