【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及多波长半导体激光器，尤其是涉及一种基于双通道复用输出的多波长半导体激光器。
技术介绍
1、多波长半导体激光器是一种能同时输出多个波长激光信号的激光器，在光通信、光传感、光计算等领域有着广泛的应用。在波分复用无源光网络(wdm-pon)中，常使用多波长半导体激光器作为中心节点光源，通过在各个节点处将不同波长的光上传下载，重复利用各个波长，减少了各节点对激光器的需求，有效了降低系统的成本。多波长半导体激光器也常用在光学传感中，利用多个波长共同探测，可以提高传感范围和精度。在光计算领域，利用多波长半导体激光器作为光源，可以在每个波长上独立处理计算数据，充分发挥光学平台并行运算能力。对于多波长半导体激光器，目前主要的研究方向是降低激光器制作成本，增加输出的波长数目，提高输出的激光质量。
2、传统的多波长半导体激光器基于光纤激光器，利用光纤的非线性效应可以将单波长的激光扩展为多波长输出，目前此类激光器已经可以实现一百多个波长光的输出，但光纤激光器尺寸大，成本高，且波长均匀性不好。另一种实现方式是半导体激光器阵列，利用多个单波长激光器组成阵列，最终输出的光经过光纤合束器后合成一束输出。这样组成的多波长半导体激光器结构紧凑，其输出性能与单波长激光器相同，且各个波长的光可以单独控制，具有更高的灵活性。但由于其输出是由多个激光器合束而成，n路多波长半导体激光器需要一个n×1的光纤合束器，这增加了系统的复杂度和成本。
3、基于内腔选模原理同样可以构造多波长半导体激光器，将半导体光放大器阵列和波分复用器集成在一起
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种半导体多波长半导体激光器，可以用更少的半导体光放大器实现更多波长的激光输出。
2、本专利技术通过设计波分复用器输入输出端口的波长间隔，可以实现2n个连续波长的多波长同时输出，结构尺寸小更紧凑，且功能更强。
3、本专利技术采用的技术方案是：
4、主要由一个输入半导体光放大器阵列、一个波分复用器、输出半导体光放大器阵列、两个部分反射器和一个光合束器组成，所述输入半导体光放大器阵列与波分复用器的输入端口连接，输出半导体光放大器阵列的一端与波分复用器的输出端口连接，另一端通过部分反射器与光合束器连接。
5、输入半导体光放大器阵列、波分复用器和输出半导体光放大器阵列组成激光器光源部分，多个波长的光信号同时从输入半导体光放大器阵列输出到波分复用器发生波分复用合束并分为波长序列不同的带有多个波长的两路光信号，两路光信号别输入到带有两路的输出半导体光放大器阵列的两个端口中，经输出半导体光放大器阵列的光放大作用后，输出半导体光放大器阵列的两个输出端分别发出。从输出半导体光放大器阵列的两个输出端分别发出波长序列不同的带有多个波长的两路光信号作为激光器光源部分的输出光，两路光信号分别输入到两个部分反射器后再一起输入到光合束器进行合束后输出；
6、所述输入半导体光放大器阵列和输出半导体光放大器阵列均基于多路半导体光放大器阵列结构构建。
7、其中，由输入半导体光放大器阵列和输出半导体光放大器阵列提供光学增益，波长复用器选择输出波长，光合束器实现多波长同时输出。
8、所述波分复用器有n+1个输入端口，n+1个输入端口分别连接输入半导体光放大器阵列的n+1个输出端口，所述波分复用器有2个输出端口，2个输出端口分别连接输出半导体光放大器阵列的2个输出端口；对于所述波分复用器，不同波长的光从一个输入端口传输到一个输出端口具有不同的传输损耗，其中一个波长的光具有最小的传输损耗，对应该输入-输出端口间的工作波长。
9、由间隔为2δλ的工作波长的n+1个光信号构成的光信号序列，光信号序列的n+1个光信号分别从输入半导体光放大器阵列输出分别经所述波分复用器的n+1个输入端口后输入到所述波分复用器的同一个输出端口中；所述波分复用器的两个输出端口各自接收的光信号序列相差间隔为3δλ的工作波长，即其中一个输出端口输出的光信号序列的工作波长为λ1、λ2、…、λn+1，其中的相邻工作波长之间间隔为2δλ，则一个输出端口输出的光信号序列的工作波长为λ1+3δλ、λ2+3δλ、…、λn+1。
10、对于波分复用器的同一个输出端口，n+1个输入端口对应n+1个工作波长，n+1个工作波长构成的波长序列中相邻两个工作波长之间具有相等的间隔，所述间隔为2δλ，δλ表示所述激光器多波长输出的相邻波长的波长差；
11、对于波分复用器的同一个输入端口，2个输出端口对应2个工作波长。
12、所述波分复用器各输入与输出端口之间共对应2n+2个工作波长，其中有2n个波长具有相同的波长间隔δλ，可以作为所述激光器的输出。
13、输入半导体光放大器阵列在每个输出端口输出两个波长间隔为2δλ的光信号输入到波分复用器的一个输入端口，输入半导体光放大器阵列各个输出端口输出的两个光信号的波长均不同；
14、波分复用器经波分复用处理后在每个输出端口输出两个光信号序列，经输出半导体光放大器增益后，进入到各自对应的部分反射器，每个光信号序列包含有波长间隔为2δλ的n+1个不同工作波长的光信号，波分复用器输出的两个光信号序列中的所有光信号的波长均不同；由光合束器将两个部分反射器传递过来的两个光信号序列合束成由2n+2个不同工作波长光信号构成的一个光信号序列，其中有2n个工作波长之间具有相等的间隔，其间隔为δλ。另外2个工作波长分别为所有工作波长中的最小值和最大值，与所有工作波长中的次小值和次大值分别相差2δλ。
15、每个部分反射器输出和波分复用器传递过来相同的光信号序列到光合束器，由光合束器将两个部分反射器传递过来的两个光信号序列合束成由波长间隔为δλ的2n+2个光信号构成的一个光信号序列。
16、所述输入半导体光放大器阵列具有n+1个半导体光放大器，与波分复用器的输入端口连接，所述输出半导体光放大器阵列具有2个半导体光放大器，与波分复用器输出端口连接。所述波分复用器有n+1个输入端口和2个输出端口。
17、所述输入半导体光放大器阵列、波分复用器和输出半导体光放大器阵列共组成2n+2个光学谐振腔，通过对输入半导体光放大器阵列中和输出半导体光放大器阵列中的半导体光放大器施加电流提供光学增益，共计激出发2n+2个波长的激光，所述输出波长与波分复用器各输入-输出端口间工作波长对应，其中2n个波长间的波长间隔为δλ。
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1.一种基于双通道复用输出的多波长半导体激光器，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种基于双通道复用输出的多波长半导体激光器，其特征在于：所述波分复用器（2）有N+1个输入端口， 2个输出端口分别连接输出半导体光放大器阵列（3）的2个输出端口；
3.根据权利要求1所述的一种基于双通道复用输出的多波长半导体激光器，其特征在于：所述输入半导体光放大器阵列（1）、波分复用器（2）和输出半导体光放大器阵列（3）共组成2N+2个光学谐振腔，通过对输入半导体光放大器阵列（1）中和输出半导体光放大器阵列（3）中的半导体光放大器施加电流提供光学增益，共计激出发2N+2个波长的激光，所述输出波长与波分复用器（2）各输入-输出端口间工作波长对应，其中2N个波长间的波长间隔为Δλ。
4.根据权利要求1-3任一所述的一种基于双通道复用输出的多波长半导体激光器，其特征在于，所述输出半导体光放大器阵列（3）通过部分反射器（4）与光合束器（5）相连，部分反射器（4）将一部分光信号进行反射实现激光谐振，另一部分光信号进行透射并传输到合束器（5）后实现激光输出。
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