[发明专利]一种多波长环形激光器芯片

说明书

本发明公开了一种多波长环形激光器芯片，包括芯片基底、芯片下包层、无源波导芯层及有源波导芯层；利用阵列波导光栅可进行周期性波长选择的功能，将其与多个有源波导放大器和可调谐滤波器进行单片集成，从而得到相应的多波长且波长可调光源，该方案可以在没有复杂波长控制的情况下产生稳定且同步的多波长振荡；该多波长激光器芯片不仅满足波分复用通信波段波长要求，更大的优势在于其集成度高、体积小、且波长可调谐，具有较高的可靠性和环境适应性。

技术领域

本发明涉及波分复用通信多波长光源技术领域，尤其涉及一种多波长环形激光器芯片。

背景技术

波分复用光纤通信系统将光波分复用技术与光纤通信有机结合起来，在信号传输同时提升通信容量，解决了光纤通信利用率不高的问题。在波分复用通信系统中，多波长光源是其中一个很重要的部分，特别是具有波长间隔相等、功率平坦的多波长光源。目前通信系统上普通使用的光源是利用半导体分布反馈激光器阵列，然后把不同激光器的输出波长耦合到同一光纤形成了一个多波长光源，这就限制了每个波长的输出功率，而且，每个波长具有各自独立的增益介质，不容易实现调谐，温度稳定性差，成本高，不易集成，所以能辐射多个波长，同时满足波分复用通信波段要求的光源的具有重要意义。

铌酸锂晶体具有宽的光学透明窗口(0.35～5um)，高的非线性系数、高的折射率和大的电光效应等一系列优点，又得益于绝缘体上铌酸锂薄膜的产业化，使其已经成为光子芯片衬底材料的重要候选者，因此被称为“光子学中的硅”。近年来，铌酸锂薄膜以其突出的优势成为光电子集成领域的热点研究对象。铌酸锂单晶薄膜可以保留铌酸锂晶体本身优良的性能，在高集成度光学器件领域具有宽广的应用前景。另一方面掺杂铒离子的铌酸锂薄膜兼具有源掺杂和优异的非线性光学性质这两大优势，可用于有源波导器件的加工，为光传输提供增益，有利于光路系统的大规模集成。铌酸锂薄膜的片上集成倍频器、调制器、滤波器、无源有源光波导已研制成功，但片上集成通信波段光源仍急需研究。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出一种多波长环形激光器芯片，具有可调谐、高集成度、高可靠性的优点。

一种多波长环形激光器芯片，一种多波长环形激光器芯片，包括芯片基底，所述芯片基底的上表面依次设有芯片下包层和芯片上包层，所述芯片下包层和芯片上包层之间设有芯层，所述芯层的一侧设有至少两个泵浦光输入端口，每个所述泵浦光输入端口连通Y分支型合波器的输入端，所述Y分支型合波器的输出端连通波导光放大器的输入端，所述波导光放大器的输出端连通复用阵列波导光栅的输入端，所述复用阵列波导光栅的输出端连通可调谐滤波器的输入端，所述可调谐滤波器的输出端连通定向耦合器的输入端，所述定向耦合器的输出端分别连通解复用阵列波导光栅的输入端和无源光传输波导，所述解复用阵列波导光栅的输出端连通所述Y分支型合波器的输入端，所述无源光传输波导连通所述多波长激光器光输出端口。

优选地，所述芯层由有源波导芯层和无源波导芯层拼接而成，所述波导光放大器设置在所述有源波导芯层上，所述泵浦光输入端口、Y分支型合波器、复用阵列波导光栅、可调谐滤波器、定向耦合器、解复用阵列波导光栅、无源光传输波导和多波长激光器光输出端口均设置在所述无源波导芯层上。

优选地，所述有源波导芯层的材质为掺铒铌酸锂单晶薄膜，所述无源波导芯层的材质为铌酸锂单晶薄膜。掺铒铌酸锂单晶薄膜和铌酸锂单晶薄膜的厚度为500-900nm。

优选地，所述可调谐滤波器包括与所述无源光传输波导垂直间隔设置的若干相移布拉格光栅，两个所述相移布拉格光栅之间且位于所述无源光传输波导的两侧均设有金属电极。

优选地，所述Y分支型合波器包括第一分支波导、第二分支波导和基波导，所述第一分支波导和第二分支波导将接收到的光波合波输入至所述基波导。