專利名稱：直接高速調(diào)制外腔式波長可調(diào)諧激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可調(diào)諧激光器，具體是直接高速調(diào)制外腔式波長可調(diào)諧激光器。
背景技術(shù)：
波分復(fù)用技術(shù)(WDM)在光纖光通訊系統(tǒng)中已廣泛應(yīng)用。波分復(fù)用的光電轉(zhuǎn)調(diào)器包含一個(gè)激光器，一個(gè)調(diào)制器，一個(gè)接收器和相關(guān)的電子設(shè)備。波分復(fù)用轉(zhuǎn)換器的運(yùn)行可通過一個(gè)近紅外波長在1550nm的固定波長激光器實(shí)現(xiàn)。由于很易于操作和高度可靠性，分布反饋式(DFB)激光器在波分復(fù)用傳輸系統(tǒng)廣泛地應(yīng)用。在DFB激光器中，提供光學(xué)反饋的衍射光柵位于整個(gè)增益共振腔的上方，這樣激光會(huì)在固定波長下獲得一個(gè)穩(wěn)定的單模振蕩。并且，在低數(shù)字速率的信息傳輸也可通過直接對DFB激光器調(diào)制實(shí)現(xiàn)。波分多路系統(tǒng)的構(gòu)成實(shí)施是通過在每個(gè)ITU (國際電信聯(lián)盟)規(guī)定的每一波長通道格點(diǎn)上使用一個(gè)激光器。然而，DFB激光器不具有較寬的波長調(diào)諧范圍，因此，必須對每個(gè)波長使用不同的激光器，這便導(dǎo)致了昂貴的波長管理的成本，同時(shí)要求很大的余料庫存來隨時(shí)解決激光器故障等問題。

為了克服現(xiàn)有DFB激光器的這一缺點(diǎn)同時(shí)獲得大范圍波長單模運(yùn)行，可調(diào)諧激光器應(yīng)運(yùn)而生?？烧{(diào)諧激光器就是單個(gè)激光器的波長變化可覆蓋很多ITU規(guī)定的波長通道，并在應(yīng)用中根據(jù)需要可隨時(shí)變化到所需波長通道。因此，一個(gè)可調(diào)諧激光器可以為很多波長通道做光源備份，需要作為WDM轉(zhuǎn)換器庫存?zhèn)浼募す馄鲿?huì)大量減少?？烧{(diào)諧激光器還可在波分復(fù)用的定位中提供靈活的方案，即可以根據(jù)需要將某些波長通道從光網(wǎng)中添補(bǔ)加或移除。相應(yīng)地，可調(diào)諧激光器可以幫助運(yùn)營商在整個(gè)光纖網(wǎng)絡(luò)中有效地進(jìn)行波長管理。傳統(tǒng)的FP (Fabry-perot)激光器是指法布里-珀羅激光器，具有法布里-珀羅諧振腔，是發(fā)射多波長激光的多模激光器，即發(fā)射的激光的光譜在一定波長范圍內(nèi)的波長分布呈若干個(gè)峰，這些波長峰的位置分布和它們之間的間距(稱自由光譜范圍)由芯片的增益曲線、光學(xué)折射率及其長度來決定，并且這些波長峰的位置呈梳狀分布，其缺點(diǎn)是:在一定波長范圍內(nèi)激光發(fā)射的頻譜范圍較寬。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種直接高速調(diào)制外腔式波長可調(diào)諧激光器，可輸出單波長激光并持續(xù)地或有選擇地改變輸出激光的波長，還可大范圍地調(diào)諧輸出激光的波長，同時(shí)還可直接高速調(diào)制輸出激光，實(shí)現(xiàn)寬帶數(shù)據(jù)傳輸。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種直接高速調(diào)制外腔式波長可調(diào)諧激光器，其特征在于包括用于產(chǎn)生激發(fā)光源、提供激光增益并可對輸出激光的工作速率直接調(diào)制的半導(dǎo)體FP激光器芯片，用于外腔反饋及波長調(diào)諧的無源光子芯片，所述FP激光器芯片發(fā)射輸出的激光光譜呈梳狀的發(fā)射峰分布；所述FP激光器芯片和無源光子芯片內(nèi)各具有波導(dǎo)，兩個(gè)芯片經(jīng)波導(dǎo)芯耦合對接；無源光子芯片的波導(dǎo)上具有由激光相位控制部分和波導(dǎo)反射鏡部分組成的外腔反饋區(qū)，該外腔反饋區(qū)與FP激光器芯片構(gòu)成激光共振腔，所述波導(dǎo)反射鏡部分具有梳狀的反射峰分布，相鄰反射峰的波長間隔與所述FP激光器芯片發(fā)射的相鄰發(fā)射峰的波長間隔不同；所述激光相位控制部分和波導(dǎo)反射鏡部分均設(shè)有對應(yīng)的通過加熱或注入載流子來改變波導(dǎo)折射率的電極；通過擇一改變波導(dǎo)反射鏡部分的波導(dǎo)折射率，波導(dǎo)反射鏡部分的反射峰分布的波長位置隨之改變或調(diào)諧；選擇性地調(diào)諧波導(dǎo)反射鏡部分使反射峰與FP激光器芯片的相應(yīng)發(fā)射峰在某一波長處重疊，再改變激光相位控制部分的波導(dǎo)折射率來調(diào)節(jié)激光相位，光子在該波長重疊處獲得最大反饋，并經(jīng)激光共振腔多次反射從而產(chǎn)生激光；通過重復(fù)使其余發(fā)射峰、反射峰的重疊，并相應(yīng)調(diào)節(jié)激光相位控制部分，從而實(shí)現(xiàn)激光輸出波長的步幅式調(diào)諧。本發(fā)明可在所述FP激光器芯片的底部增加設(shè)置用于改變FP激光器芯片的波導(dǎo)折射率的加熱器或制冷器；在上述某一波長處于重疊的基礎(chǔ)上，再同步改變FP激光器芯片的波導(dǎo)和波導(dǎo)反射鏡部分的波導(dǎo)的波導(dǎo)折射率，使上述重疊處的發(fā)射峰和反射峰的波長位置同步移動(dòng)，產(chǎn)生波峰重疊處波長的連續(xù)變化，從而實(shí)現(xiàn)輸出激光波長的連續(xù)式調(diào)諧。本發(fā)明所述FP激光器芯片的波導(dǎo)在導(dǎo)出激發(fā)光源的端口端面上鍍有部分透射部分反射膜，F(xiàn)P激光器芯片的波導(dǎo)的另一端口端面上設(shè)有高反射膜；無源光子芯片的波導(dǎo)的兩個(gè)端口端面均鍍有抗反射膜；或者，所述無源光子芯片上靠近FP激光器芯片的波導(dǎo)一端端口端面鍍有部分投射部分反射膜，無源光子芯片的波導(dǎo)的另一端端口端面鍍有高反射膜。本發(fā)明所述波導(dǎo)反射鏡部分的反射鏡采用取樣光柵或超結(jié)構(gòu)光柵。本發(fā)明所述可調(diào)諧激光器還包括用于監(jiān)控所述可調(diào)諧激光器的輸出功率的光探測器，該光探測器設(shè)于具有高反射膜的波導(dǎo)端面的一側(cè)。本發(fā)明所述激光相位控制區(qū)段還可設(shè)于FP激光器芯片的波導(dǎo)上。

本發(fā)明所述可調(diào)諧激光器還包括用于所述可調(diào)諧激光器保持恒溫工作環(huán)境的恒溫裝置，該恒溫裝置位于所述可調(diào)諧激光器的下方或外圍。本發(fā)明所述FP激光器芯片可通過高速驅(qū)動(dòng)電流直接調(diào)制輸出工作速率在2.5Gb/s-lOGb/s的激光信號。與現(xiàn)有技術(shù)相比，該發(fā)明技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn):(I)本發(fā)明通過對發(fā)射峰和反射峰波長位置的調(diào)諧，可輸出單波長激光并持續(xù)地或有選擇地改變輸出激光的波長，還可大范圍地調(diào)諧輸出激光的波長，解決了傳統(tǒng)FP激光器在一定波長范圍內(nèi)激光發(fā)射的頻譜范圍較寬的缺陷；(2)本發(fā)明由高調(diào)制速率FP激光器芯片和無源光子芯片構(gòu)成，兩個(gè)芯片構(gòu)成了外腔激光器，無源波導(dǎo)芯片上可調(diào)諧反射光柵對FP發(fā)射的多激光模進(jìn)行進(jìn)一步濾波，保證了外腔激光器的單模輸出，通過對FP激光器芯片的直接調(diào)制，實(shí)現(xiàn)新的外腔單波長可調(diào)諧激光器發(fā)射的信號高速調(diào)制，不需要外部加調(diào)制器即可實(shí)現(xiàn)波長可調(diào)的高速率數(shù)字信號傳輸，相比于多模FP激光器，本發(fā)明的單波長激光器由于不受色散影響，可以傳輸更長的距離；(3)本發(fā)明通過在波導(dǎo)的熱或電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)光學(xué)調(diào)諧，不需要機(jī)械變動(dòng)，因此無移動(dòng)元件；(4)本發(fā)明可通過恒溫裝置、光探測器來保證激光輸出的調(diào)諧精度。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例一的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1的主視圖；圖3為本發(fā)明FP激光器芯片的發(fā)射光譜圖(虛線)；圖4為本發(fā)明無源光子芯片的波導(dǎo)反射鏡部分的反射光譜圖(實(shí)線)；圖5為本發(fā)明調(diào)諧前波導(dǎo)反射鏡部分的反射光譜和FP激光器芯片的發(fā)射光譜的示意圖；圖6為本發(fā)明調(diào)諧后波導(dǎo)反射鏡部分的反射光譜和FP激光器芯片的發(fā)射光譜的示意圖；圖7 為本發(fā)明實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中:1、FP激光器芯片；11、FP激光器芯片的波導(dǎo)；2、無源光子芯片；21、無源光子芯片的波導(dǎo)；22、波導(dǎo)反射鏡部分；221、取樣光柵或超結(jié)構(gòu)光柵；23、激光相位控制部分；24、波導(dǎo)反射鏡部分對應(yīng)的電極；25、激光相位控制部分對應(yīng)的電極；3、恒溫裝置；4、光探測器；5、發(fā)射峰；6、反射峰；7、加熱器或制冷器。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一如圖1、圖2所示，一種直接信號調(diào)制外腔式波長可調(diào)諧激光器，它包括用于產(chǎn)生激發(fā)光源、提供激光增益并可對輸出激光的工作速率直接高速調(diào)制的半導(dǎo)體FP激光器芯片1，用于外腔反饋及波長調(diào)諧的無源光子芯片2，F(xiàn)P激光器芯片I發(fā)射輸出的激光光譜呈梳狀的發(fā)射峰分布；FP激光器芯片I和無源光子芯片2內(nèi)各具有波導(dǎo)，兩個(gè)芯片經(jīng)波導(dǎo)芯耦合對接；無源光子芯片的波導(dǎo)上具有由激光相位控制部分23和波導(dǎo)反射鏡部分22組成的外腔反饋區(qū)，該外腔反饋區(qū)與FP激光器芯片I構(gòu)成激光共振腔，波導(dǎo)反射鏡部分22具有梳狀的反射峰分布，相鄰反射峰的波長間隔與FP激光器芯片發(fā)射的相鄰發(fā)射峰的波長間隔不同；激光相位控制部分23和波導(dǎo)反射鏡部分22均設(shè)有對應(yīng)的通過加熱或注入載流子來改變波導(dǎo)折射率的電極。另外，激光相位控制部分23也可設(shè)置在FP激光器芯片的波導(dǎo)11上，同樣可起到相干相長產(chǎn)生激光的作用。FP激光器芯片常用III一 V化合物半導(dǎo)體材料InP系列制成，上面具有光波導(dǎo)，F(xiàn)P激光器芯片I的特點(diǎn)是它的激光光譜具有一個(gè)幾乎等波長間距的梳狀的發(fā)射峰分布，如圖
3、圖5所示的虛線表示部分，相鄰反射峰之間的波長間隔稱為自由光譜范圍(FSR)。本實(shí)施例的FP激光器芯片I采用可實(shí)現(xiàn)發(fā)射激光的高速信號調(diào)制的激光器芯片，其調(diào)制工作速率為2.5 lOGb/s，或采用更高調(diào)制工作速率的FP激光器。無源光子芯片上的波導(dǎo)反射鏡部分22為反射光柵,可米用取樣光柵或超結(jié)構(gòu)光柵221,也可米用多個(gè)波導(dǎo)布拉格光柵排列組成，使波導(dǎo)反射鏡部分22的光譜也具有幾乎等波長間距的梳狀的反射峰分布，如圖4和圖6所示的實(shí)線表示部分，相鄰反射峰之間的波長間隔也被稱作自由光譜范圍(FSR)。如圖5、圖6所示，在外腔激光器的共振腔內(nèi)，F(xiàn)P激光器芯片I的和波導(dǎo)反射鏡部分22提供了兩種梳狀譜。通過波導(dǎo)反射鏡部分對應(yīng)的電極24來改變波導(dǎo)反射鏡部分的波導(dǎo)折射率，波導(dǎo)反射鏡部分22的反射峰分布的波長位置隨之改變或調(diào)諧；可以選擇性地調(diào)諧波導(dǎo)反射鏡部分22使其某一反射峰6與FP激光芯片I發(fā)射光源的某一發(fā)射峰5在某一波長處重疊。因?yàn)榘l(fā)射峰梳狀分布和反射峰梳狀分布的波長間隔不同，每次調(diào)諧只存在一個(gè)發(fā)射峰和反射峰在某一波長的重疊。再通過激光相位控制部分對應(yīng)的電極25來調(diào)節(jié)激光相位控制部分23，使其滿足在該波長產(chǎn)生激光的位相條件，相干相長，從而產(chǎn)生激光，實(shí)現(xiàn)外腔激光器在該波長的單波長激光輸出。這樣通過波導(dǎo)反射鏡部分的波導(dǎo)折射率的改變，本外腔可調(diào)諧激光器在一定波長范圍內(nèi)可以選擇性地在FP激光器芯片的任一發(fā)射峰波長處進(jìn)行單模激光輸出，也實(shí)現(xiàn)了激光輸出波長的步幅式調(diào)諧。并且，相比于多模FP激光器，單波長激光器由于不受色散影響，可以傳輸更長的距離。而布拉格反射光柵的反射波長由下式(I)的通用關(guān)系決定:λ = 2.neff.Λ (I)式(I)中λ是布拉格反射光柵的最大反射波長，neff是單模波導(dǎo)的有效折射率，Λ是布拉格反射光柵的周期。所以，當(dāng)波導(dǎo)材料的折射率變化時(shí)，F(xiàn)P激光器芯片I發(fā)射峰波長位置、波導(dǎo)反射鏡部分22的反射峰波長位置也會(huì)變化或被調(diào)諧。由于波導(dǎo)的折射率可以通過熱-光效應(yīng)來改變，即通過對電極的加熱來改變；或者可對電極應(yīng)用電-光效應(yīng)來進(jìn)行改變，即通過對電極電流的載流子注入來改變。無源光子芯片的波導(dǎo)21的材料應(yīng)選用在折射率上具有較大熱-光或電-光系數(shù)的材料，比如硅或聚合物材料等等，則可以對單模波導(dǎo)的折射率地進(jìn)行有效的調(diào)諧。比如，利用絕緣體上硅結(jié)構(gòu)(SOI)上的硅波導(dǎo)來實(shí)現(xiàn)調(diào)諧。無源光子芯片中各個(gè)反射光柵可以刻蝕在SOI波導(dǎo)芯上，然后覆蓋包層。很容易利用現(xiàn)有成熟的微電子半導(dǎo)體硅工藝來進(jìn)行生產(chǎn)。由于絕緣體上硅結(jié)構(gòu)波導(dǎo)的折射率對比很高，與有源增益芯片中的波導(dǎo)接近，因此，在兩個(gè)波導(dǎo)芯片的對接處，也可以通過使它的波導(dǎo)光學(xué)模與增益芯片的波導(dǎo)光學(xué)模盡量匹配來獲得最優(yōu)的光學(xué)耦合。當(dāng)通過電極對波導(dǎo) 的折射率進(jìn)行改變時(shí)，波導(dǎo)反射鏡部分的梳狀反射峰的波長會(huì)被調(diào)諧，即整個(gè)梳狀反射峰光譜會(huì)相對于波長做整體移動(dòng)。當(dāng)通過電極向FP激光器芯片I的有源波導(dǎo)注入電子通過電光轉(zhuǎn)換在某一中心波長附近產(chǎn)生寬帶光子自發(fā)輻射并可對FP激光器芯片I的發(fā)射的強(qiáng)度進(jìn)行快速調(diào)制。對波導(dǎo)折射率的調(diào)節(jié)也調(diào)節(jié)了光子的光學(xué)路徑行程長度，因?yàn)楣鈱W(xué)路徑行程長度等于光波導(dǎo)的光學(xué)折射率和物理長度的乘積。因此，通過電極對取樣光柵或超結(jié)構(gòu)光柵221進(jìn)行微調(diào)，可選擇性實(shí)現(xiàn)它的某一梳狀反射峰6與半導(dǎo)體FP激光器的梳狀的發(fā)射峰5在某一波長上的重疊；然后，通過對應(yīng)電極調(diào)節(jié)激光相位控制部分23的波導(dǎo)反射率，來保證發(fā)射峰5和反射峰6在重疊的波長處相干相長，使得光子在該波長獲得最大的反饋而產(chǎn)生激光。其余反射峰和其余發(fā)射峰由于反饋強(qiáng)度不足在激光競爭中被壓制，不能產(chǎn)生激光。而且通過上述取樣光柵或超結(jié)構(gòu)光柵221的光譜與半導(dǎo)體FP激光器的梳狀的發(fā)射峰光譜的耦合調(diào)諧，使輸出的激光波長也能達(dá)到更加單一。具體應(yīng)用中，可以將半導(dǎo)體FP激光器芯片I的梳狀的發(fā)射峰分布的波長位置和自由光譜范圍與ITU (國際電信聯(lián)盟)光網(wǎng)通訊對波長格點(diǎn)和間隔的要求兼容；由于選定后的半導(dǎo)體FP激光器芯片I的梳狀的發(fā)射峰光譜分布的波長位置和自由光譜范圍是保持不變的，激光共振腔中一次只存在一個(gè)反射峰與發(fā)射峰的重疊，所以，激光輸出波長只能出現(xiàn)在半導(dǎo)體FP激光器芯片I的梳狀的發(fā)射峰上。因此，只要通過取樣光柵或超結(jié)構(gòu)光柵221的調(diào)諧，就可以使激光器在一定波長范圍內(nèi)在任一 ITU波長格點(diǎn)上產(chǎn)生激光，實(shí)現(xiàn)輸出激光波長的步幅式調(diào)諧。本發(fā)明可調(diào)諧激光器的輸出波長可實(shí)現(xiàn)與ITU兼容，在實(shí)際應(yīng)用中無需外部的波長控制或波長參考標(biāo)準(zhǔn)。FP激光器芯片的波導(dǎo)11在導(dǎo)出激發(fā)光源的端口端面(即右端面)上鍍有部分透射部分反射膜，F(xiàn)P激光器芯片的波導(dǎo)11的另一端口端面(即左端面)上設(shè)有高反射膜；無源光子芯片的波導(dǎo)21的兩個(gè)端口端面均鍍有抗反射膜，在激光共振腔內(nèi)多次反射產(chǎn)生的激光將在無光子芯片的波導(dǎo)21的右端面射出。如圖2所示，本可調(diào)諧激光器可以設(shè)置在一個(gè)恒溫裝置3的頂部，使本激光器的工作不受外界環(huán)境溫度影響，該恒溫裝置3為現(xiàn)有常用的電熱/制冷器，也可將恒溫裝置3設(shè)于本激光器的外圍，即將本激光器置于恒溫裝置3內(nèi)部。在FP激光器芯片I的左端面還可增加設(shè)置用于監(jiān)控本可調(diào)諧激光器的輸出功率的光探測器4。實(shí)施例二如圖7所示為本發(fā)明的實(shí)施例二，本實(shí)施例二與實(shí)施例一構(gòu)成激光共振腔及產(chǎn)生激光的過程都相同，與實(shí)施例一的不同之處在于:將FP激光器芯片置于加熱器或制冷器7之上，通過加熱器或制冷器7的溫度變化可改變FP激光器芯片I的梳狀的發(fā)射峰光譜。也可在FP激光器芯片的波導(dǎo)11上設(shè)置電極，通過加熱電極或?qū)﹄姌O注入載流子來改變FP激光器芯片的波導(dǎo)11的波導(dǎo)折射率。先通過對應(yīng)的電極改變無源光子芯片2的波導(dǎo)反射鏡部分22的梳狀反射峰分布的波長位置，或先改變FP激光器芯片I的梳狀的發(fā)射峰分布的波長位置，使反射峰6與發(fā)射峰5在某一波長處重疊，如圖6所示發(fā)射峰5和反射峰6的重疊，光子在該重疊處波長獲得最大反饋，并經(jīng)激光共振腔獲得該重疊處波長的激光；再同步改變波導(dǎo)反射鏡部分的梳狀反射峰分布和FP激光器芯片的梳狀發(fā)射峰分布的波長位置，使上述重疊處的發(fā)射峰和反射峰的波長位置同步移動(dòng)，產(chǎn)生波峰重疊處波長的連續(xù)變化，這樣 激光共振腔輸出的激光實(shí)現(xiàn)了連續(xù)式調(diào)諧。本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此，根據(jù)上述內(nèi)容，按照本領(lǐng)域的普通技術(shù)知識和慣用手段，在不脫離本發(fā)明上述基本技術(shù)思想前提下，本發(fā)明還可以做出其它多種形式的等效修改、替換或變更，均可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的。
權(quán)利要求
1.一種直接高速調(diào)制外腔式波長可調(diào)諧激光器，其特征在于包括用于產(chǎn)生激發(fā)光源、提供激光增益并可對輸出激光的工作速率直接高速調(diào)制的半導(dǎo)體FP激光器芯片，用于外腔反饋及波長調(diào)諧的無源光子芯片，所述FP激光器芯片發(fā)射輸出的激光光譜呈梳狀的發(fā)射峰分布；所述FP激光器芯片和無源光子芯片內(nèi)各具有波導(dǎo)，兩個(gè)芯片經(jīng)波導(dǎo)芯耦合對接；無源光子芯片的波導(dǎo)上具有由激光相位控制部分和波導(dǎo)反射鏡部分組成的外腔反饋區(qū)，該外腔反饋區(qū)與FP激光器芯片構(gòu)成激光共振腔，所述波導(dǎo)反射鏡部分具有梳狀的反射峰分布，相鄰反射峰的波長間隔與所述FP激光器芯片發(fā)射的相鄰發(fā)射峰的波長間隔不同；所述激光相位控制部分和波導(dǎo)反射鏡部分均設(shè)有對應(yīng)的通過加熱或注入載流子來改變波導(dǎo)折射率的電極； 通過擇一改變波導(dǎo)反射鏡部分的波導(dǎo)折射率，波導(dǎo)反射鏡部分的反射峰分布的波長位置隨之改變或調(diào)諧；選擇性地調(diào)諧波導(dǎo)反射鏡部分使反射峰與FP激光器芯片的相應(yīng)發(fā)射峰在某一波長處重疊，再改變激光相位控制部分的波導(dǎo)折射率來調(diào)節(jié)激光相位，光子在該波長重疊處獲得最大反饋，并經(jīng)激 光共振腔多次反射從而產(chǎn)生激光，實(shí)現(xiàn)在該波長的單模激光輸出； 通過重復(fù)使其余發(fā)射峰、反射峰的重疊，并相應(yīng)調(diào)節(jié)激光相位控制部分，從而實(shí)現(xiàn)激光輸出波長的步幅式調(diào)諧。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直接高速調(diào)制外腔式波長可調(diào)諧激光器，其特征在于:所述FP激光器芯片的波導(dǎo)在導(dǎo)出激發(fā)光源的端口端面上鍍有部分透射部分反射膜，F(xiàn)P激光器芯片的波導(dǎo)的另一端口端面上設(shè)有高反射膜；無源光子芯片的波導(dǎo)的兩個(gè)端口端面均鍍有抗反射膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的直接高速調(diào)制外腔式波長可調(diào)諧激光器，其特征在于:所述波導(dǎo)反射鏡部分的反射鏡采用取樣光柵或超結(jié)構(gòu)光柵。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的直接高速調(diào)制外腔式波長可調(diào)諧激光器，其特征在于:所述可調(diào)諧激光器還包括用于監(jiān)控所述可調(diào)諧激光器的輸出功率的光探測器，該光探測器設(shè)于具有高反射膜的波導(dǎo)端面的一側(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的直接高速調(diào)制外腔式波長可調(diào)諧激光器，其特征在于:所述激光相位控制區(qū)段設(shè)于FP激光器芯片的波導(dǎo)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的直接高速調(diào)制外腔式波長可調(diào)諧激光器，其特征在于:所述可調(diào)諧激光器還包括用于所述可調(diào)諧激光器保持恒溫工作環(huán)境的恒溫裝置，該恒溫裝置位于所述可調(diào)諧激光器的下方或外圍。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直接高速調(diào)制外腔式波長可調(diào)諧激光器，其特征在于:所述FP激光器芯片通過高速驅(qū)動(dòng)電流直接調(diào)制輸出工作速率在2.5Gb/s-10Gb/s的激光信號。
8.一種直接高速調(diào)制外腔式波長可調(diào)諧激光器，其特征在于包括用于產(chǎn)生激發(fā)光源、提供激光增益并可對輸出激光的工作速率直接調(diào)制的半導(dǎo)體FP激光器芯片，用于外腔反饋及波長調(diào)諧的無源光子芯片，所述FP激光器芯片發(fā)射輸出的激光光譜呈梳狀的發(fā)射峰分布；所述FP激光器芯片和無源光子芯片內(nèi)各具有波導(dǎo)，兩個(gè)芯片經(jīng)波導(dǎo)芯耦合對接；無源光子芯片的波導(dǎo)上具有由激光相位控制部分和波導(dǎo)反射鏡部分組成的外腔反饋區(qū)，該外腔反饋區(qū)與FP激光器芯片構(gòu)成激光共振腔，所述波導(dǎo)反射鏡部分具有梳狀的反射峰分布，相鄰反射峰的波長間隔與所述FP激光器芯片發(fā)射的相鄰發(fā)射峰的波長間隔不同；所述激光相位控制部分和波導(dǎo)反射鏡部分均設(shè)有對應(yīng)的通過加熱或注入載流子來改變波導(dǎo)折射率的電極；所述FP激光器芯片的底部設(shè)有用于改變FP激光器芯片的波導(dǎo)折射率的加熱器或制冷器； 通過擇一改變波導(dǎo)反射鏡部分的波導(dǎo)折射率，波導(dǎo)反射鏡部分的反射峰分布的波長位置隨之改變或調(diào)諧；選擇性地調(diào)諧波導(dǎo)反射鏡部分使反射峰與FP激光器芯片的相應(yīng)發(fā)射峰在某一波長處重疊，再改變激光相位控制部分的波導(dǎo)折射率來調(diào)節(jié)激光相位，光子在該波長重疊處獲得最大反饋，并經(jīng)激光共振腔多次反射從而產(chǎn)生激光，實(shí)現(xiàn)在該波長的單模激光輸出； 在上述某一波長處于重疊的基礎(chǔ)上，再同步改變FP激光器芯片的波導(dǎo)和波導(dǎo)反射鏡部分的波導(dǎo)的波導(dǎo)折射率，使上述重疊處的發(fā)射峰和反射峰的波長位置同步移動(dòng)，產(chǎn)生波峰重疊處波長的連續(xù)變化，從而實(shí)現(xiàn)輸出激光波長的連續(xù)式調(diào)諧。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的直接高速調(diào)制外腔式波長可調(diào)諧激光器，其特征在于:所述FP激光器芯片的波導(dǎo)在導(dǎo)出激發(fā)光源的端口端面上鍍有部分透射部分反射膜，F(xiàn)P激光器芯片的波導(dǎo)的另一端口端面上設(shè)有高反射膜；無源光子芯片的波導(dǎo)的兩個(gè)端口端面均鍍有抗反射膜。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的直接高速調(diào)制外腔式波長可調(diào)諧激光器，其特征在于:所述可調(diào)諧激光器還包括用于監(jiān)控所述可調(diào)諧激光器的輸出功率的光探測器，該光探測器設(shè)于具有高反射膜的波導(dǎo)端面的一側(cè)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的直接高速調(diào)制外腔式波長可調(diào)諧激光器，其特征在于:所述激光相位控制區(qū)段設(shè)于FP激光器芯片的波導(dǎo)上。
12.根據(jù)權(quán)利要11所述的直接高速調(diào)制外腔式波長可調(diào)諧激光器，其特征在于:所述可調(diào)諧激光器還包括用 于所述可調(diào)諧激光器保持恒溫工作環(huán)境的恒溫裝置，該恒溫裝置位于所述可調(diào)諧激光器的下方或外圍。
全文摘要
本發(fā)明公開了直接高速調(diào)制外腔式波長可調(diào)諧激光器，包括FP激光器芯片，無源光子芯片，所述FP激光器芯片可對輸出激光的工作速率進(jìn)行直接高速調(diào)制，它發(fā)射輸出的激光光譜呈梳狀的發(fā)射峰分布；FP激光器芯片和無源光子芯片內(nèi)各具有波導(dǎo)，兩個(gè)芯片經(jīng)波導(dǎo)芯耦合對接；所述波導(dǎo)反射鏡部分具有梳狀的反射峰分布，相鄰反射峰的波長間隔與所述FP激光器芯片發(fā)射的相鄰發(fā)射峰的波長間隔不同；通過擇一改變波導(dǎo)反射鏡部分的波導(dǎo)折射率，波導(dǎo)反射鏡部分的反射峰分布的波長位置隨之改變或調(diào)諧。本發(fā)明可輸出單波長激光并持續(xù)地或有選擇地改變輸出激光的波長，還可大范圍地調(diào)諧輸出激光的波長，同時(shí)還可直接高速調(diào)制輸出激光，實(shí)現(xiàn)寬帶數(shù)據(jù)傳輸。
文檔編號H01S5/06GK103219649SQ20131007738
公開日2013年7月24日 申請日期2013年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月25日
發(fā)明者李若林 申請人:四川馬爾斯科技有限責(zé)任公司