[发明专利]一种多波长可调谐环形激光器阵列芯片结构

说明书

技术领域

本发明涉及激光器芯片技术领域，特别是涉及一种基于环形有源光波导和反射型波导光栅的多波长可调谐环形激光器阵列芯片结构。

背景技术

在光纤通信及光分组网络技术中，可调谐激光器作为一种低成本器件而发挥着越来越重要的作用。在通信过程中，可调谐激光器可以在一定调谐范围内快速调谐，以满足不同信道波长的需要。可调谐激光器因其可提供多个波长，在密集波分复用(DWDM)通信系统中通常被优选为备份光源，而不需要对每个信道的光源同时进行备份，节约了系统的运营成本。同时基于可调谐激光器而集成的激光器阵列芯片，可同时提供多波长可调谐激光光源，仅单一多波长可调谐激光器阵列芯片就可满足DWDM系统中多波长的需要而显得尤为重要。

目前，最为成功的可调谐激光器包括后端取样光栅反射的光栅辅助平行耦合激光器(GCSR激光器)以及多级取样光栅激光器(SGDBR激光器)。上述两种激光器均属于分布布拉格反馈激光器，主要依靠反射光栅来确定和调节激射波长。典型的光栅调节机制就是利用自由载流子的等离子效应来改变折射率，在大约10ns内改变激射频率。尽管如此，上述两种激光器同时包含着两个限制因素：需要额外的相位匹配部分来消除光栅的反射模式和腔的模式的相位不匹配，以获得好的边模抑制比，这就增加了变量查询表的个数，而变量查询表的控制电路却很难做到快速可调谐。

另外，激光器受控制的各级不仅要对载流子导致的折射率的快速变化响应，还需要对慢的热负荷变化(带大约1us的时间常数)响应，而热负荷变化的响应限制了激光器波长的调谐速度。基于环形有源光波导和反射型波导光栅可选择出单一激射波长，同时减少了变量查询表的个数和克服了热负荷造成的调谐速度限制，本发明即利用上述原理设计了带有反射波导光栅的多波长可调谐环形激光器阵列。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种多波长可调谐环形激光器阵列芯片结构，其输出各波长能够快速调节到任意的DWDM波长信道。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种多波长可调谐环形激光器阵列芯片结构，该结构是利用不同腔长的环形有源波导和不同波长的反射光栅集成而成的，包括：

至少三个环形激光器，该环形激光器分别包括一环形波导谐振腔和一反射型波导光栅，其中该反射型波导光栅通过一第一双向输出耦合波导与该环形波导谐振腔相连接；以及

一激光输出波导，该激光输出波导分别通过一第二双向输出耦合波导与多个环形波导谐振腔相连接。

上述方案中，所述环形波导谐振腔具有波导内介质，该波导内介质为有源增益介质。

上述方案中，所述反射型波导光栅为无源光波导。

上述方案中，所述激光输出波导为无源脊型波导。

上述方案中，所述环形激光器与所述激光输出波导之间具有特定的耦合方式，该耦合方式采用通过第二双向输出耦合波导在环形波导谐振腔边缘直接耦合，或者采用与激射波长匹配的无源微环、WDM、阵列波导光栅AWG进行耦合。

(三)有益效果

本发明提供的多波长可调谐环形激光器阵列芯片结构，可同时提供多波长的激光输出，并且输出各波长可调谐。该集成芯片的激光输出由基于有源增益介质的环形激光器产生，由反射型波导光栅进行选模，不需要重新建立激射过程，从而可实现快速调谐，其调谐时间低于10ns。该多波长可调谐环形激光器阵列芯片输出波长的控制变量少，且波长调谐过程不受热负荷的影响，克服了通常DBR激光器的局限性。

附图说明

为进一步说明本发明的具体技术内容，下面结合附图和实施例对本发明详细说明如后，其中：

图1是本发明提供的多波长可调谐环形激光器阵列芯片结构的示意图，其中：

1、2、3是环形激光器，11、21、31是环形波导谐振腔，12、22、32是反射型波导光栅，13、23、33是第一双向输出耦合波导，14、24、34是第二双向输出耦合波导；4是激光输出波导。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

如图1所示，图1是本发明提供的多波长可调谐环形激光器阵列芯片结构的示意图，该结构是利用不同腔长的环形有源波导和不同波长的反射光栅集成而成的，包括：

至少三个环形激光器，该环形激光器分别包括一环形波导谐振腔和一反射型波导光栅，其中该反射型波导光栅通过一第一双向输出耦合波导与该环形波导谐振腔相连接；以及