CN101458369B - 单片集成y波导连接的两激光器光电子器件 - Google Patents

单片集成y波导连接的两激光器光电子器件 Download PDF

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Abstract

本发明一种单片集成Y波导连接的两激光器光电子器件，其特征在于，其中包括：两激光器，为平行的波长相近的激光器；一波导，该波导为Y字形，分为第一端、第二端和第三端，所述的两激光器分别与波导的第二端和第三端连接；一直波导，该直波导与波导的第一端连接；一相位加速器，该相位加速器形成于Y字形波导分支处的底部；所述的两激光器的输出光通过Y字形波导引导入一段直波导输出，进而可以耦合进外部光纤中。

Description

单片集成Y波导连接的两激光器光电子器件
技术领域
本发明涉及一种光通讯用单片集成Y波导连接的两激光器光电子器件，用于产生极高频及连续可调的低相位噪声的微波信号。
背景技术
利用光信号传播微波和毫米波技术具有宽带宽，低损耗和不易受外界电磁波干扰等优点，利用光信号来传输高频载波通信信息(Radio over Fiber，ROF)，被应用于远端天线，微波光纤连接，相位阵列天线，以及无线通信中毫米波信号传输等领域。用两个波长相近的独立激光器外差拍频产生微波信号是实现ROF的简便方法，但是由于两个独立激光器受外界环境影响以及激光器相位噪声的存在，严重影响了这一技术的广泛应用。因此实现光纤传输微波的关键是具备高纯度，窄线宽，低相位噪声的光源。如果具备了这种光源，再通过光外差法产生拍频微波信号，就能实现利用光信号传输高频微波和毫米波。在早期，为了实现激光的大功率输出，人们想到了激光器阵列的方法，即在同一衬底上生长多个并列的同波长激光器。后来人们发现，在激光器阵列中，由于激光器之间的间隔很近，存在侧向耦合作用，阵列中相邻激光器的相位是稳定相关的。因此，如果激光器阵列是由两个波长相近的激光器构成，那么当两个激光器之间的间距为某一合适的值时，通过侧向耦合作用，此激光器阵列就可以输出相位相关的双波长激光，然后通过光外差法就可以产生稳定的微波信号。因为两束激光的相位是稳定相关的，就可以达到降低相位噪声的目的。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种单片集成Y波导连接的两激光器光电子器件，其可降低拍频相位噪声的问题。
本发明提供一种单片集成Y波导连接的两激光器光电子器件，其特征在于，其中包括：
两激光器，为平行的波长相近的激光器；
一波导，该波导为Y字形，分为第一端、第二端和第三端，所述的两激光器分别与波导的第二端和第三端连接；
一直波导，该直波导与波导的第一端连接；
一相位加速器，该相位加速器形成于Y字形波导分支处的底部；
所述的两激光器的输出光通过Y字形波导引导入一段直波导输出，进而可以耦合进外部光纤中。
其中两激光器是单片集成的激光器，两激光器是分布反馈激光器或是分布布拉格反射激光器。
其中两激光器并行生长在同一衬底上，两激光器的脊宽不相同；通过控制两激光器之间的横向间隔，使两激光器之间具有侧向耦合作用，产生相位关系稳定的双波长连续光，并降低了温度对器件稳定性的影响。
其中Y字形波导采用相位加速器结构，其分支夹角为3度。
本发明的优势在于利用侧向耦合作用降低了激光器相位噪声的影响；使用单片集成降低了温度对器件稳定性的影响；采用相位加速器，使分支夹角增大，有效的减小了器件的长度，使其更具有应用性。
附图说明
为进一步说明本发明的具体技术内容，以下结合实施例及附图详细说明如后，其中：
图1是本发明的结构示意图。
其中：1为两激光器
2为波导
3为直波导
4为相位加速器
具体实施方式
请参阅图1所示，本发明一种单片集成Y波导连接的两激光器光电子器件，其中包括：
两激光器1，为平行的波长相近的激光器；该两激光器1是单片集成的激光器，两激光器1是分布反馈激光器或是分布布拉格反射激光器；该两激光器1并行生长在同一衬底上，两激光器1的脊宽不相同；通过控制两激光器1之间的横向间隔，使两激光器之间具有侧向耦合作用，产生相位关系稳定的双波长连续光，并降低了温度对器件稳定性的影响；
一波导2，该波导2为Y字形，分为第一端21、第二端22和第三端23，所述的两激光器1分别与波导2的第二端22与第三端23连接；该Y字形波导2的分支夹角为3度，具有较高的耦合效率；
一直波导3，该直波导3与波导2的第一端21连接；
一相位加速器4，该相位加速器4形成于Y字形波导2分支处的底部。
所述的两激光器1的输出光通过Y字形波导2引导入一段直波导3输出，进而可以耦合进外部光纤中。
在图1中，本发明在单片上并行集成了具有侧向耦合作用的输出波长相近的两激光器1，并利用集成在同一衬底上的具有相位加速器4结构的Y字形波导2将两激光器1输出的相位关系稳定的双波长激光引导入一段直波导3中。输出光通过直波导3可以耦合进外部光纤。在光接收端，利用光外差法就可以拍频产生低相位噪声的稳定的微波信号。其中，两激光器1既可以是生长在同一衬底上的分布反馈激光器(DFB-Distribute FeedBack Laser)，也可以是分布布拉格反射激光器(DBR-Distributed Bragg ReflectorLaser)。本发明中的两激光器1是平行生长的两个DFB激光器。由于整个器件是单片集成的，两个激光器同时生长在同一衬底上，而且两个激光器的间距比较近，就能够降低温度对整个器件稳定性的影响。在生长过程中，两激光器1的光栅相同，但是脊宽略有不同，从而使两激光器1能输出波长不同但相近的双波长激光。控制两激光器1的横向间隔为某一合适值，利用侧向耦合作用，使其输出相位关系稳定的双波长激光。同时注意间隔不能太近，以避免由于侧向耦合的作用过强，使两个激光器输出光的波长完全相同，无法得到拍频信号。波导2是Y字形波导，有三个端：第一端21、第二端22和第三端23。波导2的第二端22和第三端23与两激光器1连接，波导2的第一端21与直波导3连接。两激光器1输出的波长相近、相位关系稳定的双波长连续光可以通过此Y字形波导2引导入另一段集成的直波导3中。双波长激光从直波导3的端面发出，就可以耦合进外部光纤。通过光纤传输后，在光的接收端，利用光外差法就可以拍频产生低相位噪声的稳定的微波信号。直波导3要有一定的长度，使两束激光在直波导3中能够充分的耦合，从而保证直波导3的出光端面的单模特性，提高耦合进外部光纤时的耦合效率。在Y字形波导2的两个分支底部，采用了相位加速器4结构。相位加速器4能够增大Y字形波导2的耦合效率，从而允许Y字形波导2的两个分支具有更大的夹角。对于一般的Y字形波导，要想保证较高的耦合效率，其分支夹角一般不能超过2度，超过后其耦合效率降大幅降低。在本发明中，通过相位加速器4结构，在保证Y字形波导2具有较高的耦合效率的同时，其分支夹角可以达到3度。Y字形波导2的分支夹角的增加，能有效的减小整个器件的长度，提高其应用性。

Claims (4)

1.一种单片集成Y波导连接的两激光器光电子器件，其特征在于，其中包括：
两激光器，为平行的波长相近的激光器；
一波导，该波导为Y字形，分为第一端、第二端和第三端，所述的两激光器分别与波导的第二端和第三端连接；
一直波导，该直波导与波导的第一端连接；
一相位加速器，该相位加速器形成于Y字形波导分支处的底部；
所述的两激光器的输出光通过Y字形波导引导入一段直波导输出，进而耦合进外部光纤中。
2.根据权利要求1所述的单片集成Y波导连接的两激光器光电子器件，其特征在于，其中两激光器是单片集成的激光器，两激光器是分布反馈激光器或是分布布拉格反射激光器。
3.根据权利要求1或2所述的单片集成Y波导连接的两激光器光电子器件，其特征在于，其中两激光器并行生长在同一衬底上，两激光器的脊宽不相同；通过控制两激光器之间的横向间隔，使两激光器之间具有侧向耦合作用，产生相位关系稳定的双波长连续光，并降低了温度对器件稳定性的影响。
4.根据权利要求1所述的单片集成Y波导连接的两激光器光电子器件，其特征在于，其中Y字形波导采用相位加速器结构，其分支夹角为3度。
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