具有低Q环形谐振器的可调谐激光器制造技术

本公开的各实施例涉及一种具有低Q环形谐振器的可调谐激光器。一种用于仅使用单个增益芯片来生成和输出经波长调谐的光的可调谐激光器，其包括反射式半导体光学放大器(RSOA)，该反射式半导体光学放大器具有被配置作为用于输出该经波长调谐的光的输出端口的前端，该经波长调谐的光相对于在该RSOA的后端接收到的光具有放大的光强度。波长调谐器光学耦合到该RSOA的该后端并且包括多个环形谐振器，该多个环形谐振器具有高于2000并且低于4000的相应Q因子。应Q因子。应Q因子。

【技术实现步骤摘要】
具有低Q环形谐振器的可调谐激光器
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2022年1月31日提交的标题为“Tunable Laser with Low Q Ring Resonators(具有低Q环形谐振器的可调谐激光器)”的美国临时专利申请号63/304,945的权益，该申请的公开内容特此通过引用以其全部内容明确并入本文。


[0003]本公开总体上涉及光通信，并且更特别地，涉及用于光通信设备中的可调谐激光器。

技术介绍

[0004]在互联网技术和使用增长的这个时代，对高速数据传输的需求迅速增长。作为示例，2021年的平均互联网流量估计超过每秒700太字节。支持此类持续使用水平的技术将继续激增。数据的光传输可以支持每个通道的大量数据，通常更多地受到电子设备将信号编码到光通道上的速率的限制，而不是通道本身的带宽。光调制性能的改善将继续推动此类技术的采用。

技术实现思路

[0005]在实施例中，一种用于仅使用单个增益芯片生成和输出经波长调谐的光的可调谐激光器包括：反射式半导体光学放大器(RSOA)，其具有被配置作为用于输出经波长调谐的光的输出端口的前端，该经波长调谐的光相对于在RSOA的所述后端接收到的光具有放大的光强度；以及波长调谐器，其光学耦合到RSOA的所述后端，该波长调谐器包括多个环形谐振器，该多个环形谐振器具有高于2000且低于4000的相应Q因子。
[0006]在另一个实施例中，一种用于操作单增益芯片可调谐激光器的方法包括：由RSOA生成光；将由RSOA生成的光经由RSOA的后端传递到波长调谐器；以及经由波长调谐器的多个环形谐振器在光中引入相应的频率偏移，每个环形谐振器具有在2000和4000之间的相应品质因子(Q因子)；利用波长调谐器生成经波长调谐的光，该经波长调谐的光在特定频率处具有峰值，该特定频率对应于由多个环形谐振器引起的谐振频率偏移之间的差；经由RSOA的后端将经波长调谐的光传递回RSOA；以及经由RSOA的前端从RSOA输出经波长调谐的光。
[0007]在又一个实施例中，一种制造可调谐激光器的方法，该可调谐激光器被配置为仅使用单个增益芯片来生成和输出经波长调谐的光，该方法包括：在半导体衬底上制造波长调谐器，包括在半导体衬底上制造多个环形谐振器，该多个环形谐振器具有高于2000且低于4000的相应Q因子；以及将该单增益芯片安装在该半导体衬底上，该单增益芯片包括RSOA，该RSOA具有被配置为输出经波长调谐的光的前端，其中该单增益芯片被安装成使得该RSOA的后端光学耦合到该波长调谐器。
附图说明
[0008]图1是根据实施例的仅具有单个增益芯片的示例可调谐激光器设备的简化图。
[0009]图2是根据实施例的图1的可调谐激光器设备的最大输出对图1的可调谐激光器设备的环形谐振器的品质因子(Q因子)的曲线图。
[0010]图3是根据实施例的图1的可调谐激光器设备的边模抑制比(SMSR)对耦合系数的曲线图，以及图1的可调谐激光器设备的环形谐振器的Q因子对耦合系数的曲线图。
[0011]图4是根据实施例的图1的可调谐激光器设备的波长调谐器中的损耗对耦合系数的曲线图，以及图1的可调谐激光器设备的环形谐振器的Q因子对耦合系数的曲线图。
[0012]图5是根据实施例的被放大以图示环形谐振器和波导的光学耦合部(optical coupling)的图1的可调谐激光器设备的环形谐振器的一部分和波导的一部分的图。
[0013]图6是根据实施例的图1的可调谐激光器的光输出功率对波长的曲线图。
[0014]图7是根据实施例的图1的可调谐激光器的光输出功率和SMSR对波长的曲线图。
[0015]图8是根据实施例的操作仅使用单个增益芯片实现的可调谐激光器的示例方法的流程图。
[0016]图9是根据实施例的制造仅具有单个增益芯片的可调谐激光器的示例方法的流程图。
具体实施方式
[0017]可调谐激光器是许多光通信模块中的关键部件。对于可调谐激光器设计的挑战是实现高功率光输出(诸如大于18分贝
‑
毫瓦(dBm))同时保持相对较低的功耗(诸如小于2.2瓦)。
[0018]一些新兴的可调谐激光器设备利用芯片封装件中的两个增益芯片(例如反射式半导体光学放大器(RSOA)芯片和半导体光学放大器(SOA)芯片)，以及调谐器来实现高光输出功率。在一些设计中，调谐器被放置在RSOA的输出侧，导致较大的光学损失，这增加了功耗以便实现期望的输出功率。在其他设计中，调谐器被放置在RSOA的与输出端相对的一侧并且SOA被光学耦合到RSOA芯片。然而，将RSOA与SOA耦合所需的光学部件引入了损耗，这需要增加功耗来实现期望的输出功率。
[0019]本申请描述了利用单个增益芯片来实现期望的光输出功率的可调谐激光器设备的实施例。因为仅利用了单个增益芯片，所以至少在一些实施例中，可调谐激光器设备的功耗保持相对较低。例如，至少在一些实施例中，具有单个增益芯片的可调谐激光器设备提供大于18dBm的光输出功率，同时保持功耗低于2.2瓦。
[0020]在一些实施例中，可调谐激光器设备的单增益芯片包括反射式半导体光学放大器(RSOA)。根据一些实施例，波长调谐器光学耦合到RSOA的后端，并且波长调谐器包括多个环形谐振器，该多个环形谐振器具有高于2000并且低于4000的相应Q因子。根据一些实施例，具有高于2000且低于4000的Q因子的环形谐振器的使用导致具有相对较高的光输出功率(例如，18dBm)和相对较低的功耗(例如，低于2.2瓦)的单增益芯片可调谐激光器。
[0021]图1是根据实施例的示例可调谐激光器设备100的简化图。可调谐激光器设备100包括耦合到波长调谐器108的RSOA 104。RSOA104包括前端112和后端116。前端112被配置作为输出经波长调谐的光的激光输出端口。后端116被配置为允许光在RSOA 104和波长调谐
器108之间通过。
[0022]在一些实施例中，RSOA 104包括具有增益介质腔的基于二极管的光学放大器，该增益介质腔在前端112和后端116之间具有长度L
G
的。通常，随着长度L
G
的增加，RSOA 104生成的光功率增益增加，因此选择长度L
G
，使得可调谐激光器100具有期望的输出功率。在一些实施例中，RSOA 104被配置为具有约1.5mm(即，1.5mm
±
0.075mm)的长度L
G
。在一些实施例中，RSOA 104被配置为具有约1.75mm(即1.75mm
±
0.0875mm)的长度L
G
。在一些实施例中，RSOA 104被配置为具有约2mm(即2mm
±
0.1mm)的长度L
G
。在一些实施例中，RSOA 104被配置为具有至少1.5mm的长度L
G
。在一些本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于仅使用单个增益芯片生成和输出经波长调谐的光的可调谐激光器，包括：反射式半导体光学放大器RSOA，所述反射式半导体光学放大器具有被配置作为用于输出所述经波长调谐的光的输出端口的前端，所述经波长调谐的光相对于在所述RSOA的后端接收到的光具有放大的光强度；以及波长调谐器，光学耦合到RSOA的后端，所述波长调谐器包括多个环形谐振器，所述多个环形谐振器具有高于2000并且低于4000的相应Q因子。2.根据权利要求1所述的可调谐激光器，其中所述波长调谐器还包括：多个波导，经由光学耦合部光学耦合到所述多个环形谐振器，所述光学耦合部被配置为提供具有高于2000并且低于4000的相应Q因子的所述环形谐振器。3.根据权利要求2所述的可调谐激光器，其中：所述多个波导之中的第一波导光学耦合到所述RSOA的所述后端并且经由第一光学耦合部光学耦合到所述多个环形谐振器之中的第一环形谐振器；所述多个波导之中的第二波导经由第二光学耦合部光学耦合到所述第一环形谐振器，并且经由第三光学耦合部光学耦合到所述多个环形谐振器之中的第二环形谐振器；所述第一光学耦合部包括所述第一波导的第一部分，所述第一波导的第一部分以第一间隙宽度W接近所述第一环形谐振器的第一部分设置，持续第一长度L；所述第二光学耦合部包括所述第二波导的第一部分，所述第二波导的第一部分以第二间隙宽度W接近所述第一环形谐振器的第二部分设置，持续第二长度L；以及所述第一间隙宽度W、所述第一长度L、所述第二间隙宽度W和所述第二长度L被配置为提供具有高于2000且低于4000的第一Q因子的第一环形谐振器。4.根据权利要求3所述的可调谐激光器，其中：所述波长调谐器还包括第三波导，所述第三波导经由第四光学耦合部光学耦合到所述第二环形谐振器；所述第三光学耦合部包括所述第二波导的第二部分，所述第二波导的第二部分以第三间隙宽度W接近所述第二环形谐振器的第一部分设置，持续第三长度L；所述第四光学耦合部包括所述第三波导的第一部分，所述第一部分以第四间隙宽度W接近所述第二环形谐振器的第二部分设置，持续第四长度L；以及所述第三间隙宽度W、所述第三长度L、所述第四间隙宽度W和所述第四长度L被配置为提供具有高于2000并且低于4000的第一Q因子的所述第二环形谐振器。5.根据权利要求1所述的可调谐激光器，其中所述波长调谐器包括：第一环形谐振器，被配置为在行进通过所述第一环形谐振器的光中引起第一相移；以及第二环形谐振器，被配置为在行进通过所述第二环形谐振器的光中引起第二相移，所述第二相移不同于所述第一相移；其中所述波长调谐器被配置为生成光干涉光谱，所述光干涉光谱在取决于所述第一相移和所述第二相移之间的差的波长处具有峰值。6.根据权利要求1所述的可调谐激光器，其中：所述波长调谐器还包括光学耦合到所述多个环形谐振器的反射器，所述反射器被配置为接收来自所述多个环形谐振器的光并且将所接收的所述光的大部分反射回所述多个环
形谐振器。7.根据权利要求1所述的可调谐激光器，其中：所述波长调谐器形成在半导体衬底上；以及所述RSOA被容纳在安装到所述半导体衬底的芯片上。8.一种操作单增益芯片可调谐激光器的方法，所述方法包括：由反射式半导体光学放大器RSOA生成光；将由所述RSOA生成的所述光经由所述RSOA的后端传递到波长调谐器；由所述波长调谐器的多个环形谐振器在所述光中引入相应的频率偏移，每个环形谐振器具有在2000和4000之间的相应的品质因子(Q因子)；利用所述波长调谐器生成经波长调谐的光，所述经波长调谐的光在特定频率处具有峰值，所述特定频率对应于由所述多个环形谐振器引起的谐振频率偏移之间的差；经由所述RSOA的所述后端将所述经波长调谐的光传递回所述RSOA；以及经由所述RSOA的前端从所述RSOA输出所述经波长调谐的光。9.根据权利要求8所述的操作单增益芯片可调谐激光器的方法，还包括：经由多个波导在所述RSOA和所述多个环形谐振器之间以及在所述多个环形谐振器之中的环形谐振器之间传递光；以及经由光学耦合部将所述多个谐振器光学耦合到所述多个波导，所述光学耦合部被配置为提供具有高于2000且低于4000的相应Q因子的所述多个环形谐振器。10.根据权利要求9所述的操作单增益芯片可调谐激光器的方法，其中在所述RSOA和所述多个环形谐振器之间以及在所述多个环形谐振器之中的环形谐振器之间传递光包括：经由所述多个波导中的第一波导将光从所述RSOA的所述后端传递到所述多个环形谐振器之中的第一环形谐振器；以及经由所述多个波导中的第二波导将光从所述第一环形谐振器传递到所述多个环形谐振器之中的第二环形谐振器。11.根据权利要求10所述的操作单增益芯片可调谐激光器的方法，其中在所述多个环形谐振器之中的环形谐振器之间传递光包括：经由第一光学耦合部将所述第一波导光学耦合到所述第一环形谐振器，所述第一光学耦合部被配置为提供具有高于2000并且低于4000的第一Q因子的所述第一环形谐振器；经由第二光学耦合部...

【专利技术属性】
技术研发人员：何晓光，R，
申请(专利权)人：马维尔亚洲私人有限公司，
类型：发明
国别省市：