一种空间耦合窄线宽半导体外腔激光器制造技术

本发明专利技术公开了一种空间耦合窄线宽半导体外腔激光器，包括：反射型半导体增益芯片和硅光芯片；所述反射型半导体增益芯片，两端面分别镀有高反射膜与增透膜，高反射膜一侧接收外界光线，增透膜一侧发出经过增益后的光线；所述硅光芯片，所述硅光芯片位于反射型半导体增益芯片增透膜一侧，其一侧镀有高反射膜，所述硅光芯片一方面用于光学滤波，另一方面选择性的将部分光反射回反射型半导体增益芯片，并将部分光透过高反射膜照射出去，所述硅光芯片未镀膜一侧光路与所述反射型半导体增益芯片光路相耦合。以解决现有窄线宽半导体外腔激光器制作工艺复杂、制作成本较高且容易受到环境的影响,稳定性较差的问题。影响,稳定性较差的问题。影响,稳定性较差的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种空间耦合窄线宽半导体外腔激光器


[0001]本专利技术涉及一种半导体外腔激光器,属于光通信
,具体涉及一种空间耦合窄线宽半导体外腔激光器。

技术介绍

[0002]随着光电子技术的快速发展,半导体激光器在航空航天、材料加工、军事、医疗等领域具有广泛的应用。而窄线宽半导体激光器因其具有窄线宽、低噪声、高稳定性、高相干性和良好的动态单模特性,成为远距离空间光通信、高灵敏度光学传感以及能源探测等领域的核心光源器件,在高精度相干激光雷达、精密光纤传感器、卫星间通信及光纤相干通信领域有着极其广泛的应用。
[0003]当前国内外市场成熟的窄线宽激光器主要有两种:窄线宽光纤激光器和窄线宽半导体外腔激光器,其中窄线宽半导体外腔激光器具有更加出色的环境适应性、超低的低频相对强度噪声、较低的相位噪声和较小的外形尺寸等优点,市场应用更加广泛。窄线宽半导体外腔激光器的核心技术之一是设计稳定可靠的光学滤波器作为外腔的选频元件,限制增益谱内谐振的纵模数,从而实现单一纵模震荡。目前市面上的窄线宽半导体外腔激光器,多采用布拉格光栅作为外腔中光学滤波选频的元件,与半导体增益芯片构成外腔半导体激光器。采用布拉格光栅作为激光器的波长选频元件对布拉格光栅的带宽要求比较严格,并且布拉格光栅的制作工艺复杂、制作成本较高且容易受到环境的影响,稳定性较差。因此需要设计一种低成本、稳定性好的窄线宽半导体外腔激光器,克服上述现有技术存在的缺陷。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种空间耦合窄线宽半导体外腔激光器，以解决现有窄线宽半导体外腔激光器制作工艺复杂、制作成本较高且容易受到环境的影响,稳定性较差的问题。
[0005]本专利技术公开了一种空间耦合窄线宽半导体外腔激光器，包括：反射型半导体增益芯片和硅光芯片；所述反射型半导体增益芯片，两端面分别镀有高反射膜与增透膜，高反射膜一侧接收外界光线，增透膜一侧发出经过增益后的光线；所述硅光芯片，所述硅光芯片位于反射型半导体增益芯片增透膜一侧，其一侧镀有高反射膜，所述硅光芯片一方面用于光学滤波，另一方面选择性的将部分光反射回反射型半导体增益芯片，并将部分光透过高反射膜照射出去，所述硅光芯片未镀膜一侧光路与所述反射型半导体增益芯片光路相耦合。
[0006]作为上述技术方案的进一步改进：所述硅光芯片包括两个或两个以上的环形谐振器，所述环形谐振器共同组成了光学滤波器，用于过滤出目标波长，抑制其他波段的光。
[0007]所述硅光芯片还包括两个或两个以上的模斑变换器，作为硅光芯片的光学接口，
用于有效耦合芯片波导和外界光路，解决硅光芯片波导和外界光路光斑不匹配问题。
[0008]所述硅光芯片还包括一个或一个以上的螺线型波导。用于吸收余光,减小干扰。
[0009]所述硅光芯片的环形谐振器和部分波导上附有热电极，通过调节电流大小控制所述热电极发热，控制光学滤波器输出光的波长和输出光的相位。
[0010]所述反射型半导体增益芯片和硅光芯片之间设置有第一光学透镜，用于协助耦合所述反射型半导体增益芯片及硅光芯片之间的光路。
[0011]还包括第二光学透镜、光隔离器、第三光学透镜和输出光纤，所述第二光学透镜设置于硅光芯片与光隔离器之间，用于耦合硅光芯片与光隔离器的光路；光隔离器位于硅光芯片镀有高反射膜一侧，用于抑制来自输出光纤中的反射光；所述第三光学透镜位于光隔离器与所述输出光纤之间，用于耦合所述光隔离器与所述输出光纤的光路。
[0012]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术的空间耦合窄线宽半导体外腔激光器，采用硅光芯片作为外腔的选频原件,该硅光芯片包含环形谐振器、螺线型波导和模斑变换器,多个环谐振器相互配合实现了激光输出波长的选择,螺线型波导用于吸收杂光,模斑变换器用于耦合外界光路和硅光芯片波导,几者相互配合共同保证了窄线宽半导体外腔激光器长期、稳定的单频运转;通过调节电流大小控制加热电极发热,影响芯片的波导率,一方面控制光学滤波器输出光的波长,另一方面控制输出光的相位,实现窄线宽半导体外腔激光器输出光波长的自主调节。
[0013]反射型增益芯片、用于选频的硅光芯片和用于协助光路耦合的透镜共同组成了光学谐振腔,保证了激光器低成本、稳定性好、相位噪声较低的特性,可以满足当前高精度相干激光雷达、精密光纤传感器、卫星间通信及光纤相干通信等领域的大部分应用要求。
附图说明
[0014]图1为本专利技术整体结构示意图；图2为本专利技术硅光芯片结构示意图。
[0015]附图说明：1、反射型半导体增益芯片；2、第一光学透镜；3、硅光芯片；4、第二光学透镜；5、光隔离器；6、第三光学透镜；7、输出光纤；31、第一环形谐振器；32、第二环形谐振器；33、第一模斑变换器；34、第二模斑变换器；35、螺线型波导；36、第一热电极；37、第二热电极。
具体实施方式
[0016]为使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本专利技术。
[0017]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0018]在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一
体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0019]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0020]如图1所示，本实施例的空间耦合窄线宽半导体外腔激光器，包括：反射型半导体增益芯片1，用于提供增益，两端面分别镀有高反射膜与增透膜，高反射膜一侧接收外界光线，增透膜一侧发出经过增益后的光线。
[0021]硅光芯片3，硅光芯片3位于反射型半导体增益芯片1增透膜一侧，其一侧镀有高反射膜，硅光芯片3一方面用于光学滤波，另一方面选择性的将部分光反射回反射型半导体增益芯片1，并将部分光透过高反射膜照射出去，硅光芯片3未镀膜一侧光路与反射型半导体增益芯片1光路相耦合。
[0022]第一光学透镜2，设置于反射型半导体增益芯片1和硅光芯片3之间，用于协助耦合反射型半导体增益芯片1及硅光芯片3之间的光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种空间耦合窄线宽半导体外腔激光器，其特征在于，包括：反射型半导体增益芯片(1)和硅光芯片(3)；所述反射型半导体增益芯片(1)，两端面分别镀有高反射膜与增透膜，高反射膜一侧接收外界光线，增透膜一侧发出经过增益后的光线；所述硅光芯片(3)，所述硅光芯片(3)位于反射型半导体增益芯片(1)增透膜一侧，其一侧镀有高反射膜，所述硅光芯片(3)一方面用于光学滤波，另一方面选择性的将部分光反射回反射型半导体增益芯片(1),并将部分光透过高反射膜照射出去，所述硅光芯片(3)未镀膜一侧光路与所述反射型半导体增益芯片(1)光路相耦合。2.根据权利要求1所述的空间耦合窄线宽半导体外腔激光器，其特征在于，所述硅光芯片(3)包括两个或两个以上的环形谐振器，所述环形谐振器共同组成了光学滤波器，用于过滤出目标波长，抑制其他波段的光。3.根据权利要求2所述的空间耦合窄线宽半导体外腔激光器，其特征在于，所述硅光芯片(3)还包括两个或两个以上的模斑变换器，作为硅光芯片(3)的光学接口，用于有效耦合芯片波导和外界光路。4.根据权利要求3所述的空间耦合窄线宽半导体外腔激光器...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁帆，李晓彤，章旺，孙昕阳，侯崇广，
申请(专利权)人：芯联新河北雄安科技有限公司，
类型：发明
国别省市：