[发明专利]波长可调直接调制硅基外腔激光器

说明书

一种波长可调直接调制硅基外腔激光器，该直调外腔激光器的反射型半导体光放大器通过硅基光斑尺寸转换器连接到移相器，之后与窄通带滤波器的输入端相连，窄通带滤波器的输出端连接微环调制器的输入端，微环调制器的下载端与第一个反射镜的输入端相连，微环调制器的直通端连接第二个反射镜。本发明通过窄通带滤波器和微环调制器的游标效应构成滤波结构，得到宽调谐范围、窄线宽激光，同时对输出光进行调制。微环调制器兼有滤波和调制的双重功能，具有结构集成度高、制造成本低、能耗低的优点。

技术领域

本发明涉及光通信的集成光学领域，具体涉及一种波长可调直接调制硅基外腔激光器。

背景技术

在集成光学领域，硅基光子器件由于其CMOS兼容、折射率差大、良好的热光效应和载流子色散效应等优势，在近些年取得了长足的发展。其中，硅基MZM调制器、硅基微环调制器已经在光通信、光互连领域取得产品级应用。随着网络数据的飞速增长，低功耗、高速率光信号发射技术成为关键，硅基光电子集成芯片在这个过程中扮演重要角色。

然而由于硅的间接带隙材料特性，硅基光源一直是影响其发展的瓶颈问题。III-V族和硅基混合集成形成外腔激光器的方案由于其具备线宽小、调谐范围宽、加工工艺相对简单等特点，近些年得到了研究人员的重视。

现阶段实现硅基混合集成光发射机的普遍技术思路是：III-V族光放大器和硅基外腔形成激光器，硅基调制器和硅基外腔激光器通过波导连接。这样的方案存在集成度不高和功耗大的缺陷。将硅基外腔激光器和调制器直接结合形成波长可调直接调制外腔激光器，是实现低功耗、大规模硅基光电子集成系统的技术思路。

发明内容

本发明提供了一种波长可调的直接调制硅基外腔激光器，该激光器将微环调制器集成在外腔激光器的内部，以此达到减小尺寸和降低功耗的目的。

本发明的技术解决方案如下：

一种波长可调直接调制硅基外腔激光器，其特点在于包括反射型半导体光放大器、光斑尺寸转换器、移相器、窄通带滤波器、微环调制器、第一反射镜和第二反射镜；所述反射型半导体光放大器的输出端与所述的光斑尺寸转换器的输入端相连，所述的光斑尺寸转换器的输出端与所述的移相器相连，所述的移相器的输出端与所述的窄通带滤波器的输入端相连，所述的窄通带滤波器的输出端与所述的微环调制器的输入端相连，之后连接所述的第二个反射镜，所述的微环调制器的下载端与第一个反射镜连接，该第一反射镜的输出端即激光器的输出端。

所述的反射型半导体光放大器的一端具有高反射率(反射率≥90％),另一端具有低反射率(反射率≤0.005％)，所述的低反射率端即反射型半导体光放大器的输出端；所述的反射型半导体光放大器的增益波长处于通信波段，可以用III-V量子阱或量子点材料实现。

所述的光斑尺寸转换器采用倒锥耦合器、悬空波导等耦合器实现。

所述的移相器采用热光移相器或电光移相器。

所述的第一个反射镜采用萨尼亚克(Sagnac)反射环或布拉格光栅结构,其反射率约40％。

所述的第二个反射镜采用Sagnac反射环或者布拉格光栅结构，用于微环调制器调离谐振状态时，维持激光器的反馈，其反射率约5％。

除RSOA外，其余部件都可由硅波导实现。RSOA和硅芯片可以通过对接耦合、倒装耦合或键合等方式进行对准。

在上述技术方案的基础上，通过调节所述的移相器、所述的窄通带滤波器及所述的微环调制器，激光器法珀腔与游标效应的谐振波长对准实现选模，激光器输出波长因此能够连续可调。