[发明专利]利用全内反射多边形谐振腔选模的半导体激光器

说明书

技术领域

本发明涉及半导体激光器，尤其是涉及一种利用全内反射多边形谐振腔选模的半导体激光器。

背景技术

可调谐半导体激光器具有结构紧凑、集成度高、寿命长以及易于大量生产等优点，在干涉测量学和光通信等领域应用价值非常大。其中，无跳模可调谐的激光器光源对于干涉测量学尤其重要，测量中光源模式的跳跃，将会对被探测量的测量精度产生较大的影响，比如测量距离时，激光器光源跳模会降低测量的空间分辨率。对于无跳模调谐而言，当激射波长受某一波长选择因素影响而被调谐时，必须同步调整主谐振腔的光程长度来实现无跳模调谐。比如对于基于分布式布拉格反射(DBR)的无跳模激光器而言，当DBR区域的反射谱发生变化时，就必须同步改变注入电流来实现主谐振腔光程的相应改变。

目前所提出的无跳模可调谐激光器一般都是从分布反馈(DFB)或者分布式布拉格反射(DBR)激光器的基础上发展而来，如图1所示就是一种基于DBR激光器的无跳模可调谐激光器，该结构实现了4.6nm的无跳模调谐，被报道在“A tunable inter-digital electrode(TIE)DBR laser for single-current continuous tuning”，IEEE Photon.Technol.Lett.，Vol.7(11)，pp1246-1248，1995。这种无跳模调谐的半导体激光器由DBR区域、相位匹配区和有源增益区组成，DBR区域上的电极使用交错的指型电极，其中一部分与相位区电极相连，这样通过调节该电极上的注入电流，便同步改变了DBR区域的反射谱和主谐振腔的谐振波长，从而实现了无跳模调谐。当然这些以DFB或者DBR激光器为基础的无跳模激光器，由于需要制作光栅，工艺相当复杂，成本也很高；而且一些设计还是多电极协调进行调谐，也导致激光器的控制比较复杂。

另外，光通信中，为了降低成本，可以进行数字式调谐的半导体激光器也十分重要，此类激光器既可以用来做备份光源又可以用来增加DWDM系统配置的灵活性以及健壮性，意义重大。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种利用全内反射多边形谐振腔选模的半导体激光器。

本发明采用的技术方案是：

技术方案1：

本发明包括多边形谐振腔、有源FP谐振腔和耦合器；多边形谐振腔的所有顶点处均为深刻蚀全内反射面，耦合器的第一端口及第二端口串接在多边形谐振腔靠近有源FP谐振腔的一条边中，耦合器的第三端口和第四端口串接在有源FP谐振腔中，沿有源FP谐振腔方向，多边形谐振腔中对称设有波长调谐区，多边形谐振腔设置在有源FP谐振腔的一侧。

所述有源FP谐振腔中远离耦合器的部分设有有源增益区；多边形谐振腔中选取远离耦合器的部分对称设置第一波长调谐区，第一波长调谐区的长度占多边形谐振腔周长的比例与有源增益区长度占有源FP谐振腔总长度的比例相等；或者多边形谐振腔中选取远离耦合器的部分对称设置第二波长调谐区，第二波长调谐区的长度占多边形谐振腔周长的比例为30％～70％；耦合器、有源FP谐振腔中靠近耦合器的部分和多边形谐振腔靠近耦合器的部分一起作为第三波长调谐区。

所述的多边形谐振腔与有源FP谐振腔长度差为2％～25％。

技术方案2：

本发明包括两个多边形谐振腔、有源FP谐振腔和两个耦合器；两个多边形谐振腔结构相同，多边形谐振腔的所有顶点处均为深刻蚀全内反射面；第一耦合器的第一端口及第二端口串接在第一多边形谐振腔靠近有源FP谐振腔的一条边中，第一耦合器的第三端口和第四端口串接在有源FP谐振腔中；第二耦合器的第一端口及第二端口串接在第二多边形谐振腔靠近有源FP谐振腔的一条边中，第二耦合器的第三端口和第四端口串接在有源FP谐振腔中；沿有源FP谐振腔方向，第一多边形谐振腔中远离第一耦合器对称设有第五波长调谐区，同样第二多边形谐振腔中也远离第二耦合器对称设有第六波长调谐区；第一多边形谐振腔与第二多边形谐振腔分别设置在有源FP谐振腔的两侧。

所述的第一多边形谐振腔与第二多边形谐振腔的周长相差为10％～40％。

本发明与背景技术相比，具有的有益效果是：

本发明无需制作光栅，结构简单，由多边形谐振腔、有源FP谐振腔和耦合器组成，使得制作工艺相对简单，降低了制作成本；调谐时由于利用了谐振腔之间的游标效应，增大了激光器的调谐范围；从调谐控制机制上来讲，本发明提出的激光器只需要单电极调谐，波长控制上也相对容易很多。这种利用全内反射多边形谐振腔选模的设计可以用来实现无跳模式调谐或者数字式调谐的半导体激光器。