[发明专利]光反馈结构及可调谐窄线宽外腔激光器

说明书

本发明公开了一种光反馈结构及可调谐窄线宽外腔激光器。其中，可调谐窄线宽外腔激光器包括：激光器芯片；第一分束器，与激光器芯片相连；第一环形器，其第二端口与第一分束器的一个输出端口相连；第二分束器，其输入端与第三端口相连；第一光反馈模块，其输入端与第二分束器的一个输出端相连；第二光反馈模块，其输入端与第二分束器的另一个输出端相连；以及第三分束器，其两个输入端分别与第一光反馈模块和第二光反馈模块相连，输出端与第一端口相连；其中，第一光反馈模块和第二光反馈模块均包括：取样光栅、环形器、以及相移取样光栅，光通过环形器依次进入取样光栅和相移取样光栅实现线宽压窄，同时实现线宽压窄和宽波长调谐，且调谐灵活。

技术领域

本公开属于激光器技术领域，涉及一种光反馈结构及可调谐窄线宽外腔激光器。

背景技术

可调谐窄线宽激光器由于其具有窄线宽、低噪声、优异的相干特性，在相干光通信、光波元件测试、精细光谱分析激光雷达、精密干涉测量、密集波分复用、气体浓度检测等领域有着广泛的应用。尤其在相干光通信系统中，不同调制格式对光源线宽需求不同，进制数越高，所需线宽就越窄。在40Gb/s的传输速率下，对于QPSK和8PSK的调制格式，1MHz的线宽即可满足要求，但进制数增加到16QAM，则需要小于100kHz线宽的激光器做光源。

目前，单个分布式反馈(DFB，Distributed Feedback Laser)激光器的波长调谐范围有限，通过将多个DFB谐振腔并联到一个阵列中，使得每个DFB激光器调谐一段波长，能够扩大DFB激光器的调谐范围。分布式布拉格反射(DBR，Distributed Bragg Reflector)激光器通过调节光栅区和相区的注入电流，可以实现较宽的调谐范围，但这种注入电流会引入额外的电流噪声，从而影响激光器线宽。有的研究通过温控技术来改变有源区折射率从而实现波长调谐，这种技术简单，但是调谐速度慢，调谐带宽窄。

可调谐外腔激光器主要包括光反馈和电反馈两种，其中光反馈主要有Littrow和Littman结构，这种结构的外腔激光器可以实现一定的线宽压窄和波长调谐，但是容易受到环境温度和震动的影响而不能保持长时间的稳定性，容易发生跳模现象。电反馈是属于主动调节，通过输出光与鉴频器(如F-P腔)相比较，给出误差信号，通过伺服系统对激光器的注入电流进行控制，这种方法可以实现较高的线宽压窄效果，但较难实现波长调谐，而且装置复杂。

因此，有必要提出一种能够实现较大的线宽压窄效果并且实现灵活的波长调谐的外腔激光器。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本公开提供了一种光反馈结构及可调谐窄线宽外腔激光器，以至少部分解决以上所提出的技术问题。

(二)技术方案

根据本公开的一个方面，提供了一种可调谐窄线宽外腔激光器，包括：激光器芯片1；第一分束器2，与激光器芯片1相连，将光分为两束；第一环形器3，具有第一端口31、第二端口32和第三端口33，第二端口32与第一分束器2的一个输出端口相连；第二分束器4，其输入端与第三端口33相连；第一光反馈模块5，其输入端与第二分束器4的一个输出端相连；第二光反馈模块6，其输入端与第二分束器4的另一个输出端相连；以及第三分束器7，包含两个输入端与一个输出端，两个输入端分别与第一光反馈模块5和第二光反馈模块6相连，输出端与第一端口31相连；其中，第一光反馈模块5和第二光反馈模块6的结构均包括：取样光栅、环形器、以及相移取样光栅，光通过环形器依次进入取样光栅和相移取样光栅实现线宽压窄。

在本公开的一些实施例中，第一光反馈模块5和第二光反馈模块6的结构相同，第一光反馈模块5和第二光反馈模块6中取样光栅的占空比不同、取样周期不同，第一光反馈模块5和第二光反馈模块6中相移取样光栅的占空比不同、取样周期不同，使得第一光反馈模块5和第二光反馈模块6的输出光的波长间隔不同。