CN101847830A - 一种多波长可调谐环形激光器阵列芯片结构 - Google Patents

一种多波长可调谐环形激光器阵列芯片结构 Download PDF

Info

Publication number
CN101847830A
CN101847830A CN 201010141000 CN201010141000A CN101847830A CN 101847830 A CN101847830 A CN 101847830A CN 201010141000 CN201010141000 CN 201010141000 CN 201010141000 A CN201010141000 A CN 201010141000A CN 101847830 A CN101847830 A CN 101847830A
Authority
CN
China
Prior art keywords
waveguide
ring
laser
array chip
shaped
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN 201010141000
Other languages
English (en)
Inventor
祝宁华
满江伟
刘建国
陈伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institute of Semiconductors of CAS
Original Assignee
Institute of Semiconductors of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institute of Semiconductors of CAS filed Critical Institute of Semiconductors of CAS
Priority to CN 201010141000 priority Critical patent/CN101847830A/zh
Publication of CN101847830A publication Critical patent/CN101847830A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)
  • Lasers (AREA)

Abstract

本发明公开了一种多波长可调谐环形激光器阵列芯片结构，该结构是利用不同腔长的环形有源波导和不同波长的反射光栅集成而成的，包括：至少三个环形激光器，该环形激光器分别包括一环形波导谐振腔和一反射型波导光栅，其中该反射型波导光栅通过一第一双向输出耦合波导与该环形波导谐振腔相连接；以及一激光输出波导，该激光输出波导分别通过一第二双向输出耦合波导与多个环形波导谐振腔相连接。本发明提供的多波长可调谐环形激光器阵列芯片结构，可同时提供多波长的激光输出，并且输出各波长可调谐。该多波长可调谐环形激光器阵列芯片输出波长的控制变量少，且波长调谐过程不受热负荷的影响，克服了通常DBR激光器的局限性。

Description

一种多波长可调谐环形激光器阵列芯片结构
技术领域
本发明涉及激光器芯片技术领域，特别是涉及一种基于环形有源光波导和反射型波导光栅的多波长可调谐环形激光器阵列芯片结构。
背景技术
在光纤通信及光分组网络技术中，可调谐激光器作为一种低成本器件而发挥着越来越重要的作用。在通信过程中，可调谐激光器可以在一定调谐范围内快速调谐，以满足不同信道波长的需要。可调谐激光器因其可提供多个波长，在密集波分复用(DWDM)通信系统中通常被优选为备份光源，而不需要对每个信道的光源同时进行备份，节约了系统的运营成本。同时基于可调谐激光器而集成的激光器阵列芯片，可同时提供多波长可调谐激光光源，仅单一多波长可调谐激光器阵列芯片就可满足DWDM系统中多波长的需要而显得尤为重要。
目前，最为成功的可调谐激光器包括后端取样光栅反射的光栅辅助平行耦合激光器(GCSR激光器)以及多级取样光栅激光器(SGDBR激光器)。上述两种激光器均属于分布布拉格反馈激光器，主要依靠反射光栅来确定和调节激射波长。典型的光栅调节机制就是利用自由载流子的等离子效应来改变折射率，在大约10ns内改变激射频率。尽管如此，上述两种激光器同时包含着两个限制因素：需要额外的相位匹配部分来消除光栅的反射模式和腔的模式的相位不匹配，以获得好的边模抑制比，这就增加了变量查询表的个数，而变量查询表的控制电路却很难做到快速可调谐。
另外，激光器受控制的各级不仅要对载流子导致的折射率的快速变化响应，还需要对慢的热负荷变化(带大约1us的时间常数)响应，而热负荷变化的响应限制了激光器波长的调谐速度。基于环形有源光波导和反射型波导光栅可选择出单一激射波长，同时减少了变量查询表的个数和克服了热负荷造成的调谐速度限制，本发明即利用上述原理设计了带有反射波导光栅的多波长可调谐环形激光器阵列。
发明内容
(一)要解决的技术问题
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种多波长可调谐环形激光器阵列芯片结构，其输出各波长能够快速调节到任意的DWDM波长信道。
(二)技术方案
为达到上述目的，本发明提供了一种多波长可调谐环形激光器阵列芯片结构，该结构是利用不同腔长的环形有源波导和不同波长的反射光栅集成而成的，包括：
至少三个环形激光器，该环形激光器分别包括一环形波导谐振腔和一反射型波导光栅，其中该反射型波导光栅通过一第一双向输出耦合波导与该环形波导谐振腔相连接；以及
一激光输出波导，该激光输出波导分别通过一第二双向输出耦合波导与多个环形波导谐振腔相连接。
上述方案中，所述环形波导谐振腔具有波导内介质，该波导内介质为有源增益介质。
上述方案中，所述反射型波导光栅为无源光波导。
上述方案中，所述激光输出波导为无源脊型波导。
上述方案中，所述环形激光器与所述激光输出波导之间具有特定的耦合方式，该耦合方式采用通过第二双向输出耦合波导在环形波导谐振腔边缘直接耦合，或者采用与激射波长匹配的无源微环、WDM、阵列波导光栅AWG进行耦合。
(三)有益效果
本发明提供的多波长可调谐环形激光器阵列芯片结构，可同时提供多波长的激光输出，并且输出各波长可调谐。该集成芯片的激光输出由基于有源增益介质的环形激光器产生，由反射型波导光栅进行选模，不需要重新建立激射过程，从而可实现快速调谐，其调谐时间低于10ns。该多波长可调谐环形激光器阵列芯片输出波长的控制变量少，且波长调谐过程不受热负荷的影响，克服了通常DBR激光器的局限性。
附图说明
为进一步说明本发明的具体技术内容，下面结合附图和实施例对本发明详细说明如后，其中：
图1是本发明提供的多波长可调谐环形激光器阵列芯片结构的示意图，其中：
1、2、3是环形激光器，11、21、31是环形波导谐振腔，12、22、32是反射型波导光栅，13、23、33是第一双向输出耦合波导，14、24、34是第二双向输出耦合波导；4是激光输出波导。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
如图1所示，图1是本发明提供的多波长可调谐环形激光器阵列芯片结构的示意图，该结构是利用不同腔长的环形有源波导和不同波长的反射光栅集成而成的，包括：
至少三个环形激光器，该环形激光器分别包括一环形波导谐振腔和一反射型波导光栅，其中该反射型波导光栅通过一第一双向输出耦合波导与该环形波导谐振腔相连接；以及
一激光输出波导，该激光输出波导分别通过一第二双向输出耦合波导与多个环形波导谐振腔相连接。
其中，所述环形波导谐振腔具有波导内介质，该波导内介质为有源增益介质。所述反射型波导光栅为无源光波导。所述激光输出波导为无源脊型波导。所述环形激光器与所述激光输出波导之间具有特定的耦合方式，该耦合方式采用通过第二双向输出耦合波导在环形波导谐振腔边缘直接耦合，或者采用与激射波长匹配的无源微环、WDM、阵列波导光栅AWG进行耦合。
请再参阅图1，本发明提供多波长可调谐环形激光器阵列芯片结构，是利用有源增益波导构成的环形激光器和具有选模作用的反射型波导光栅集成而成的，主要包括：环形激光器1、2、3，环形波导谐振腔11、21、31，反射型波导光栅12、22、32，第一双向输出耦合波导13、23、33，第二双向输出耦合波导14、24、34，以及激光输出波导4。
本发明提供多波长可调谐环形激光器阵列芯片结构，包括至少三个环形激光器1、2、3。所设计的环形波导谐振腔11、21、31为有源增益波导，其谐振腔的谐振频率需满足所需要的波长的匹配条件，在外电流注入的情况下，通过自发辐射和环形波导谐振腔的选模作用，单一环形波导谐振腔11、21、31可产生双向(顺时针和逆时针)多纵模的激光输出。反射型波导光栅12、22、32为表面经由光刻或电子束刻印工艺进行构图并通过刻蚀工艺得到的条纹起伏的无源波导，其对入射的激光具有选择性的反射作用，由电极控制调节反射型波导光栅12、22、32的折射率可以调节其反射波长，以满足所需波长输出的需要。
环形波导谐振腔11、21、31和反射型波导光栅12、22、32分别通过第一双向输出耦合波导13、23、33进行连接。由于环形波导谐振腔11、21、31可产生双向(顺时针和逆时针)多纵模的激光输出，逆时针方向输出的激光通过第一双向输出耦合波导13、23、33分别耦合进反射型波导光栅12、22、32，通过注入电流的调节作用，反射型波导光栅12、22、32可选择性的反射所需波长的激光，分别通过第一双向输出耦合波导13、23、33注入回环形波导谐振腔11、21、31，此时为顺时针方向。通过该顺时针方向的光反馈，使得环形激光器1、2、3在非线性增益模式竞争中导向一个稳定的单纵模工作模式，即顺时针单纵模的工作模式，避免了许多由多纵模引起的不利影响。
各环形激光器1、2、3输出的单纵模激光通过第二双向输出耦合波导14、24、34沿顺时针方向耦合进激光输出波导4而进行输出，其中激光输出波导4为无源的脊型波导。
此时环形激光器1、2、3与激光输出波导4之间的耦合方式采用的是通过第二双向输出耦合波导14、24、34在环形波导谐振腔11、21、31边缘直接耦合的方式，也可采用与激射波长匹配的无源微环、WDM、阵列波导光栅(AWG)进行耦合。对于三个波长间隔为50GHz的多波长可调谐环形激光器阵列芯片，其芯片面积大约为1.0×2.5mm2。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种多波长可调谐环形激光器阵列芯片结构，其特征在于，该结构是利用不同腔长的环形有源波导和不同波长的反射光栅集成而成的，包括：
至少三个环形激光器，该环形激光器分别包括一环形波导谐振腔和一反射型波导光栅，其中该反射型波导光栅通过一第一双向输出耦合波导与该环形波导谐振腔相连接；以及
一激光输出波导，该激光输出波导分别通过一第二双向输出耦合波导与多个环形波导谐振腔相连接。
2.根据权利要求1所述的多波长可调谐环形激光器阵列芯片结构，其特征在于，所述环形波导谐振腔具有波导内介质，该波导内介质为有源增益介质。
3.根据权利要求1所述的多波长可调谐环形激光器阵列芯片结构，其特征在于，所述反射型波导光栅为无源光波导。
4.根据权利要求1所述的多波长可调谐环形激光器阵列芯片结构，其特征在于，所述激光输出波导为无源脊型波导。
5.根据权利要求1所述的多波长可调谐环形激光器阵列芯片结构，其特征在于，所述环形激光器与所述激光输出波导之间具有特定的耦合方式，该耦合方式采用通过第二双向输出耦合波导在环形波导谐振腔边缘直接耦合，或者采用与激射波长匹配的无源微环、WDM、阵列波导光栅AWG进行耦合。
CN 201010141000 2010-04-02 2010-04-02 一种多波长可调谐环形激光器阵列芯片结构 Pending CN101847830A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201010141000 CN101847830A (zh) 2010-04-02 2010-04-02 一种多波长可调谐环形激光器阵列芯片结构

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201010141000 CN101847830A (zh) 2010-04-02 2010-04-02 一种多波长可调谐环形激光器阵列芯片结构

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN101847830A true CN101847830A (zh) 2010-09-29

Family

ID=42772334

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 201010141000 Pending CN101847830A (zh) 2010-04-02 2010-04-02 一种多波长可调谐环形激光器阵列芯片结构

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101847830A (zh)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104081597A (zh) * 2012-02-29 2014-10-01 惠普发展公司，有限责任合伙企业 单向环形激光器
CN104635297A (zh) * 2013-11-08 2015-05-20 富士通株式会社 光学谐振器设备、光学发射机和光学谐振器的控制方法
CN105814483A (zh) * 2013-12-13 2016-07-27 瑞典爱立信有限公司 信息和通信技术系统中的并行和wdm硅光子集成
CN107305267A (zh) * 2016-04-25 2017-10-31 南京理工大学 一种能产生超模的脊形波导耦合阵列
CN110346867A (zh) * 2018-04-06 2019-10-18 慧与发展有限责任合伙企业 用于波长调谐及追踪的cwdm发送模块
CN111326950A (zh) * 2020-03-03 2020-06-23 中国科学院半导体研究所 基于电极光栅的双波长可调谐半导体激光器
CN111948754A (zh) * 2020-07-23 2020-11-17 华中科技大学 一种集成滤波器件及其应用
CN114361924A (zh) * 2021-11-18 2022-04-15 上海航天科工电器研究院有限公司 一种多波长环形激光器芯片
CN115763612A (zh) * 2022-11-17 2023-03-07 华中科技大学 一种基于补偿掺杂的全硅光电探测器及其制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020105998A1 (en) * 2001-01-26 2002-08-08 Alexander Ksendzov Ring resonator based narrow-linewidth semiconductor lasers
CN1371538A (zh) * 1999-08-31 2002-09-25 康宁股份有限公司 多波长的分布式布喇格反射器相控阵列激光器
US20030202555A1 (en) * 2002-04-29 2003-10-30 Bin Liu Narrow linewidth, low frequency chirping and broad wavelength tunable ring resonator coupled lasers
CN1675807A (zh) * 2002-08-08 2005-09-28 布里斯托尔大学 具有外部光栅的单模工作的可调谐环形激光器
CN101485055A (zh) * 2006-06-30 2009-07-15 英特尔公司 具有集成调制器阵列和混合键合的多波长激光器阵列的发射器-接收器

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1371538A (zh) * 1999-08-31 2002-09-25 康宁股份有限公司 多波长的分布式布喇格反射器相控阵列激光器
US20020105998A1 (en) * 2001-01-26 2002-08-08 Alexander Ksendzov Ring resonator based narrow-linewidth semiconductor lasers
US20030202555A1 (en) * 2002-04-29 2003-10-30 Bin Liu Narrow linewidth, low frequency chirping and broad wavelength tunable ring resonator coupled lasers
CN1675807A (zh) * 2002-08-08 2005-09-28 布里斯托尔大学 具有外部光栅的单模工作的可调谐环形激光器
CN101485055A (zh) * 2006-06-30 2009-07-15 英特尔公司 具有集成调制器阵列和混合键合的多波长激光器阵列的发射器-接收器

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2823539A4 (en) * 2012-02-29 2016-01-13 Hewlett Packard Development Co UNIDIRECTIONAL LASERS IN RING
CN104081597A (zh) * 2012-02-29 2014-10-01 惠普发展公司，有限责任合伙企业 单向环形激光器
US9419405B2 (en) 2012-02-29 2016-08-16 Hewlett Packard Enterprise Development Lp Unidirectional ring lasers
CN104635297B (zh) * 2013-11-08 2017-11-28 富士通株式会社 光学谐振器设备、光学发射机和光学谐振器的控制方法
CN104635297A (zh) * 2013-11-08 2015-05-20 富士通株式会社 光学谐振器设备、光学发射机和光学谐振器的控制方法
CN105814483A (zh) * 2013-12-13 2016-07-27 瑞典爱立信有限公司 信息和通信技术系统中的并行和wdm硅光子集成
CN107305267A (zh) * 2016-04-25 2017-10-31 南京理工大学 一种能产生超模的脊形波导耦合阵列
CN110346867A (zh) * 2018-04-06 2019-10-18 慧与发展有限责任合伙企业 用于波长调谐及追踪的cwdm发送模块
CN111326950A (zh) * 2020-03-03 2020-06-23 中国科学院半导体研究所 基于电极光栅的双波长可调谐半导体激光器
CN111326950B (zh) * 2020-03-03 2021-06-08 中国科学院半导体研究所 基于电极光栅的双波长可调谐半导体激光器
CN111948754A (zh) * 2020-07-23 2020-11-17 华中科技大学 一种集成滤波器件及其应用
CN111948754B (zh) * 2020-07-23 2021-04-20 华中科技大学 一种集成滤波器件及其应用
CN114361924A (zh) * 2021-11-18 2022-04-15 上海航天科工电器研究院有限公司 一种多波长环形激光器芯片
CN114361924B (zh) * 2021-11-18 2023-11-28 上海航天科工电器研究院有限公司 一种多波长环形激光器芯片
CN115763612A (zh) * 2022-11-17 2023-03-07 华中科技大学 一种基于补偿掺杂的全硅光电探测器及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101847830A (zh) 一种多波长可调谐环形激光器阵列芯片结构
US10256606B2 (en) Wavelength-tunable external-cavity laser and adjustable light emission module
CN113557643A (zh) 硅光子外腔可调谐激光器的波长控制方法
US7835417B2 (en) Narrow spectrum light source
US7389028B2 (en) Multiple resonator and variable-wavelength light source using the same
Nemoto et al. Narrow-spectral-linewidth wavelength-tunable laser diode with Si wire waveguide ring resonators
WO2016095265A1 (zh) 一种基于阵列波导光栅的混合集成外腔可调激光器
US20130094527A1 (en) Wavelength monitor, wavelength lockable laser diode and method for locking emission wavelength of laser diode
JP2004336002A (ja) 抽出格子ブラッグ反射器に結合された抽出格子分布帰還波長可変半導体レーザ
Komljenovic et al. Monolithically Integrated High-$ Q $ Rings for Narrow Linewidth Widely Tunable Lasers
US20130322472A1 (en) Wavelength selective and tunable laser device
US6687267B2 (en) Widely tunable laser
US7599406B2 (en) Fiber ring laser
Yu et al. Widely tunable narrow-linewidth lasers using self-injection DBR lasers
JP2002299755A (ja) 迅速かつ広帯域にわたって同調可能なレーザ
US6724799B2 (en) Wavelength tunable laser light source
EP2372850B1 (en) Method for tuning semiconductor laser
Guo et al. A hybrid-integrated external cavity laser with ultra-wide wavelength tuning range and high side-mode suppression
CN102593697A (zh) 基于自注入法布里-玻罗激光器的快速波长可调谐光源
CN102035129A (zh) 波长可调谐激光源
JP5001239B2 (ja) 半導体波長可変レーザ
Nemoto et al. Narrow spectral linewidth wavelength tunable laser with Si photonic-wire waveguide ring resonators
US7283573B2 (en) Optical microwave source
JP2016163030A (ja) 半導体レーザ装置
JP6735666B2 (ja) 光学ソース

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C12 Rejection of a patent application after its publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20100929