利用FP激光器为增益光源的外腔式单波长可调谐激光器制造技术

本发明专利技术公开了利用FP激光器为增益光源的外腔式单波长可调谐激光器，包括FP激光器芯片，该FP激光器芯片内具有光波导，光波导导出激发光源的端口端面上设有部分透射反射膜，另一端口端面上设有高反射膜；在位于导出激发光源的光波导端口一侧，依次设置光学透镜、对激发光源的发射光束进行透射滤光的光学标准具、对透过光学标准具的光束进行部分反射和部分透射的部分反射镜；通过改变激发光源的梳状波长峰的分布，或者同时改变激发光源的梳状波峰分布与光学标准具的透射峰分布，使得激发光源的某一波长峰与光学标准具的透射峰在某一波长处重叠，光子在重叠处波长获得最大反馈。本发明专利技术可输出单波长激光并持续地或有选择地改变输出激光的波长。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体激光器，特别涉及利用FP多模激光器为增益光源的外腔式单波长可调谐激光器。
技术介绍
波分复用技术(WDM)在光纤光通讯系统中已广泛应用。波分复用的光电转调器包含一个激光器，一个调制器，一个接收器和相关的电子设备。波分复用转换器的运行可通过一个近红外波长在1550nm的固定波长激光器实现。由于很易于操作和高度可靠性，分布反馈式(DFB)激光器在波分复用传输系统广泛地应用。在DFB激光器中，提供光学反馈的衍射光栅位于整个增益共振腔的上方，这样激光会在固定波长下获得一个稳定的单模振荡。并且，在低数字速率的信息传输也可通过直接对DFB激光器调制实现。波分多路系统的构成实施是通过在每个ITU (国际电信联盟)规定的每一波长通道格点上使用一个激光器。然而，DFB激光器不具有较宽的波长调谐范围，因此，必须对每个波长使用不同的激光器，这便导致了昂贵的波长管理的成本，同时要求很大的余料库存来随时解决激光器故障等问题。为了克服现有DFB激光器的这一缺点同时获得大范围波长单模运行，可调谐激光器应运而生。可调谐激光器就是单个激光器的波长变化可覆盖很多ITU规定的波长通道，并在应用中根据需要可随时变化到所需波长通道。因此，一个可调谐激光器可以为很多波长通道做光源备份，需要作为WDM转换器库存备件的激光器会大量减少。可调谐激光器还可在波分复用的定位中提供灵活的方案，即可以根据需要将某些波长通道从光网中添补加或移除。相应地，可调谐激光器可以帮助运营商在整个光纤网络中有效地进行波长管理。传统的FP (Fabry-perot)激光器是指法布里-珀罗激光器，具有法布里_珀罗谐振腔，是发射多波长激光的多模激光器，即发射的激光在一定波长范围内的波长分布呈若干个峰，这些波长峰的位置分布和它们之间的间距(称自由光谱范围)由芯片的增益曲线、光学折射率及长度来决定，并且这些波长峰的位置呈梳状分布，其缺点是在一定波长范围内激光发射的频谱范围较宽。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种利用FP激光器为增益光源的外腔式单波长可调谐激光器，可输出单波长激光并持续地或有选择地改变输出激光的波长。本专利技术的目的通过以下技术方案实现一种利用FP多模激光器为增益光源的外腔式波长可调谐激光器，它包括用于产生激发光源的半导体FP激光器芯片，该FP激光器芯片内具有光波导，所述光波导导出激发光源的端口端面上镀有部分透射部分反射膜，另一端口端面上设有高反射膜；在位于导出激发光源的光波导端口一侧，依次设置用于对激发光源的发射光束进行扩束准直的光学透镜、对激发光源发射的光进行透射滤光的具有梳状分布透射谱特性的光学标准具、用于对透过光学标准具的光束进行部分反射和部分透射的部分反射镜；所述光学透镜、光学标准具、部分反射镜构成无源外腔反馈区；所述外腔反馈区与FP激光器芯片形成激光共振腔；通过改变FP激光器芯片内光波导的折射率，从而改变由光波导输出的激发光源波长峰的波长位置，选择性地使激发光源的某一波长峰与光学标准具的透射峰在某一波长处重叠，该波长的光子经光学标准具的最大透射后，入射到部分反射镜上，一部分光透过部分反射镜作为输出光，另一部分光经该部分反射镜反射返回到半导体FP激光器芯片进行增益放大，使得光子在该波长重叠处获得最大反馈，并经激光共振腔内的多次反射后产生所需的单波长的激光，实现输出激光波长的步幅式调谐。所述可调谐激光器还包括用于监控所述可调谐激光器的输出功率的光探测器，该光探测器位于设有高反射膜的光波导端面的一侧。本专利技术的目的还可通过以下实施方式来实现一种利用FP多模激光器为增益光的外腔式单波长可调谐激光器，它包括用于产生激发光源的FP激光器芯片，该FP激光器芯片内具有光波导，所述光波导具有导出激发光源的端口和输出激光的端口，两端口的端面 上设有部分透射部分反射的光学膜；在位于导出激发光源的光波导端口一侧，依次设置用于对激发光源的发射光束进行扩束准直的光学透镜、对激发光源的发射光束进行透射滤光的具有梳状分布透射谱特性的光学标准具、用于对透过光学标准具的光束进行高度反射的高反射镜；所述光学透镜、光学标准具、高反射镜构成无源外腔反馈区；所述外腔反馈区与FP激光器芯片形成激光共振腔；通过改变FP激光器芯片内光波导的折射率，从而改变由光波导输出的激发光源的波长峰的波长位置，选择性地使激发光源的某一波长峰与光学标准具的透射峰在相同波长处重叠，该波长的光经光学标准具的最大透射后，再入射到高反射镜上被反射，返回到半导体FP激光器芯片进行增益放大，使得光子在该重叠处波长获得最大反馈，并经激光共振腔内的多次反射后获得所需单波长的激光，实现输出激光波长的步幅式调谐。所述可调谐激光器还包括用于监控所述可调谐激光器的输出功率的光探测器，该光探测器位于高反射镜的背面。在输出激光的光波导端口一侧设有用于耦合所输出的激光的耦合透镜。在上述基础上，本专利技术还可作如下改进本专利技术所述FP激光器芯片的底部设有加热器或制冷器，通过改变加热器或制冷器的输出温度来改变光波导的折射率。本专利技术所述光波导还包括通过控制光子的路径长度来提供产生激光所需的共振相位条件的相位区段，该相位区段靠近光波导的任意一个端口，该相位区段的两侧独立设置有相位电极。本专利技术所述光波导附近设有第一加热电极或载流子注入电极，通过加热第一加热电极或对载流子注入电极注入载流子改变光波导活性区的载流子浓度来改变光波导的折射率。本专利技术所述光学标准具的透射最大峰的波长分布和自由光谱范围兼容国际电信联盟光网通讯对波长格点和间隔的要求标准。本专利技术所述可调谐激光器还包括用于所述可调谐激光器保持恒温工作环境的恒温装置，该恒温装置位于所述可调谐激光器的下方或外围。本专利技术还可作如下改进所述光学标准具上设有用于改变光学标准具折射率来调谐其梳状透射峰分布波长的第二加热电极；先通过改变由光波导输出的激发光源的波长峰的波长位置或改变光学标准具的透射峰的波长位置，使激发光源的波长峰与光学标准具的透射峰在某一波长处重叠，光子在该重叠处波长获得最大反馈，并经激光共振腔获得该波长重叠处的单波长激光；再同步改变由光波导输出的激发光源的梳状波长峰分布和光学标准具的梳状透射峰分布，使上述重叠处激发光源的波长峰和光学标准具的透射峰的波长位置同步移动，产生波长峰重叠处波长的连续变化，从而实现输出激光波长的连续式调谐。所述第二加热电极设于光学标准具上的光学孔径周围，光学标准具的上表面，或光学标准具的下表面。与现有技术相比，该专利技术技术具有以下优点·I)通过本专利技术的独特外腔设计，实现了利用简单的FP激光器芯片获得单波长和单模激光输出；2)本专利技术的激光器可通过调节标准具和由光波导输出的激发光源之间的两个光谱响应来进行波长选择，实现了较大范围激光输出波长的调谐；3)由于光学调谐通过在芯片上的热或电效应实现，不需要机械变动，因此无移动元件；4)本激光器的尺寸可做得非常小，因此它适用并满足于非常小的激光封装标准，如在光通讯领域已被广泛地应用的T056 ；5)激光共振腔内内置有和ITU(国际电信联盟)兼容的标准具，在应用中无需外部的波长控制或参考标准；6)通过设计或选择高速FP芯片，本激光器不需要外部加调制器则可通过直接调制FP激光器芯片实现波长可调高速率数字信号传输。附图说明图I本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用FP激光器为增益光源的外腔式波长可调谐激光器，它包括用于产生激发光源的半导体FP激光器芯片，该FP激光器芯片内具有光波导，其特征在于：所述光波导导出激发光源的端口端面上镀有部分透射部分反射膜，另一端口端面上设有高反射膜；在位于导出激发光源的光波导端口一侧，依次设置用于对激发光源的发射光束进行扩束准直的光学透镜、对激发光源发射的光进行透射滤光的具有梳状分布透射谱特性的光学标准具、用于对透过光学标准具的光束进行部分反射和部分透射的部分反射镜；所述光学透镜、光学标准具、部分反射镜构成无源外腔反馈区；所述外腔反馈区与FP激光器芯片形成激光共振腔；通过改变FP激光器芯片内光波导的折射率，从而改变由光波导输出的激发光源波长峰的波长位置，选择性地使激发光源的某一波长峰与光学标准具的透射峰在某一波长处重叠，该波长的光子经光学标准具的最大透射后，入射到部分反射镜上，一部分光透过部分反射镜作为输出光，另一部分光经该部分反射镜反射返回到半导体FP激光器芯片进行增益放大，使得光子在该波长重叠处获得最大反馈，并经激光共振腔内的多次反射后产生所需的单波长的激光，实现输出激光波长的步幅式调谐。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：李若林，
申请(专利权)人：四川马尔斯科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：