CN106785882B - 一种高功率双端口输出的硅基可调谐外腔激光器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高功率双端口输出的硅基可调谐外腔激光器，其采用混合集成方案，使用低成本低损耗的硅基微环波导芯片作为外腔中波长调节单元，与III‑V族反射型半导体增益管芯通过两个准直透镜实现端面耦合，结构简单，克服了单片集成半导体激光器复杂的工艺限制，外腔中无活动部件，有效地提高了可靠性和稳定性。通过对硅基微环波导芯片结构的优化设计，大大降低了激光在硅基波导微环谐振腔中非线性光学效应产生机率，提高了该结构激光器允许输出的最大光功率。外腔准直光路中带通滤波器的加入，有效地降低了对硅基微环波导芯片的技术要求，可提高耦合封装的效率、适合于低成本批量生产。

Description

一种高功率双端口输出的硅基可调谐外腔激光器

技术领域

本发明涉及一种光通信器件，尤其涉及一种高功率双端口输出的硅基可调谐外腔激光器，具体而言是涉及一种将III-V族的激光器增益芯片与硅基微环光波导芯片混合集成的双端口输出的外腔可调谐激光器的实现方案，该可调谐外腔激光器适用于灵活波长栅格的相干光通信网络，属于光通信技术领域。

背景技术

相干光通信技术具有接收灵敏度带宽高、中继距离长、波长选择性好、通信容量大等纵多优点，近年来，已逐渐成为干线传输网的主要技术。在高速相干通信系统中，高性能的可调谐激光器不可或缺。高速相干通信系统对可调谐激光器提出了宽调谐范围、高频率稳定性、窄线宽、大功率、低功耗、小体积，低成本等特性指标要求。

当前，能够满足相关光通信系统要求的可调谐激光器技术方案按波长调谐机构与有源放大区的组合方式可大致分为单片集成型和外腔型两大类。其中，单片集成型主要有SGDBR(Sampled grating distributed bragg reflector，取样光栅分布布拉格反射)、阵列DFB(Distributed Feed Back，分布反馈)和Y波导等方案。单片集成结构的可调谐激光器需要采用高精度的光刻技术，工艺难度高，难以实现低成本高成品率的生产。外腔型包括传统的外腔调谐方案和混合集成外腔方案。传统的外腔可调谐激光器波长调谐机构采用外部体光学元件与有源放大区共同构成，通过机械控制方式，如旋转光栅、反射镜或平移反射镜等选择不同的振荡波长，具有调谐范围大、相位噪声低、线宽窄等优点，也已有商用产品成功的运用于高速多通道相干通信系统，但是传统外腔结构激光器体积较大，不利于小型化，为了满足应用的需求近些年提出了微机械调谐的器件，体积大大缩小，调谐速度提高，但机械稳定性较差。

近年来，硅光子集成技术发展迅速，利用成熟的CMOS半导体规模化制造工艺可制作各种光子集成平台，被证实不仅可以制造小型化、低损耗波导和各种低成本光无源器件，还在光的调制、探测、交换等方面展现出了优异的性能和实用化的前景。但由于硅是间接带隙材料，发光效率非常低，在硅基发光器件的研究上有着很难逾越的困难。如何利用低成本、低功耗和小尺寸的硅光波导芯片制作低成本高功率高性能的混合集成可调谐激光器成为当前研究的热点。目前业界普遍认同的方案是将III-V族的激光器增益管芯与硅基光波导芯片混合集成构成外腔激光器。

现有的基于双环硅基芯片与III-V族的激光器增益管芯(SOA：SemiconductorOptical Amplifier)直接对接结构的混合集成外腔激光器，其中微环芯片普遍采用如图1和图2所示微环结构。图1中的硅基芯片包括反射环101和两个Drop端互连的微环滤波器102和103。图2中的硅基芯片集成了一个1×2多模干涉光耦合器(MMI：MultimodeInterference)201和两个Drop端互连的微环滤波器202和203。相关文献已经指出，图1所示的微环芯片不适合用于制作高光功率输出的可调激光器，因为激光器高光功率的输出会要求增大硅基微环谐振腔小截面波导中单向通过的光功率密度，容易在硅基光波导微环谐振腔中形成一系列非线性光学效应，从而影响采用此类微环芯片的可调谐激光器的输出稳定性，同时导致这种激光器的线宽被展宽。图2所示的改进微环芯片可以显著地降低微环谐振腔中非线性光学效应，虽然有文献指出采用这种微环结构制作的混合集成外腔可调谐激光器可稳定工作的最大输出光功率可达38.5mW(15.8dBm)，勉强能够达到目前相干通信系统中商用可调谐激光器的光功率水平。但是考虑到高速相干通信系统对高功率输出的可调谐激光器高可靠性和稳定性要求，采用图2所示微环结构制作高光功率可调谐激光器所存在的输出不稳定的风险仍不容忽视。

要在混合集成硅基双环激光器中实现窄线宽，通常需要较长的外腔结构，现有的双环激光器采用硅基双环芯片直接与SOA对接方式耦合，硅基芯片上需设计长的无源硅波导。而长的硅波导的引入，必然会增大外腔的损耗，最终降低SOA相同驱动条件下激光器输出光功率。

可调谐激光器一个关键的指标是波长可调范围，能够覆盖C Band是当前光通讯系统对激光器的可调谐波长范围最基本的要求。一般来说，当SOA增益谱的谱宽大于C Band时，其长短波增益也会存在明显的不平坦，现有可调谐激光器采用双环硅基芯片与SOA直接对接结构，在理论设计上必须要保证硅基芯片双环游标效应的合成光谱的自由光谱范围(FSR：Free Spectrum Range)大于C Band，即要求两个微环滤波器有较大的自由光谱范围及较小的自由光谱范围差别，从而导致会大大增加硅基微环波导芯片制作的工艺控制精度要求和加工难度。

发明内容

针对现有的技术中存在的缺陷，本发明解决的主要技术问题包括：进一步增大微环激光器可稳定输出的最大光功率、从设计上保证了激光器窄线宽特性、降低了微环芯片的制作工艺难度。即本发明的目的在于通过低成本的硅基微环波导芯片与III-V族的激光器增益芯片混合集成，实现一种低成本、高功率、双端口输出的可调谐外腔激光器，同时具有体积小、稳定性好、相位噪声低、线宽窄、低能耗等优点，满足当前相干波分光通信系统发送端光源和接收端本振源采用同一激光器的特殊应用需求。

为达到上述的目的，本发明提供了一种高功率双端口输出的硅基可调谐外腔激光器。所述激光器包括光探测器、反射型半导体增益芯片、准直透镜、波导耦合透镜、硅基微环芯片；其中，所述反射型半导体增益芯片的两端面分别镀有高反射膜与增透膜，所述光探测器设置于所述反射型半导体增益芯片的镀有高反射膜的一侧，所述准直透镜、波导耦合透镜和硅基微环芯片依次同光轴设置于所述反射型半导体增益芯片镀有增透膜的一侧；其特征在于：所述硅基微环芯片与所述反射型半导体增益芯片镀有高反膜的端面之间形成该硅基可调谐外腔激光器的谐振腔，所述准直透镜和波导耦合透镜之间进一步设置有带通滤波器，所述带通滤波器的通带光谱宽度小于所述反射型半导体增益芯片的增益谱谱宽。

在上述技术方案中，所述硅基微环芯片单片集成有第一硅基微环滤波器和第二硅基微环滤波器、两级多模干涉耦合分光结构、输出光波导和模场转换波导结构；进入所述硅基微环芯片的激光先经过所述模场转换波导结构的模斑转换，经所述输出光波导后再通过两级多模干涉耦合分光结构逐级分光，分别进入所述第一硅基微环滤波器和第二硅基微环滤波器。

在上述技术方案中，所述第一硅基微环滤波器的自由光谱范围FSR1和第二硅基微环滤波器的自由光谱范围FSR2之间的关系满足：

FSR3大于所述带通滤波器的通带光谱半宽度。

在上述技术方案中，所述硅基微环芯片中进一步包括有第一微环滤波器加热探测装置、第二微环滤波器加热探测装置，分别对所述第一硅基微环滤波器和第二硅基微环滤波器的温度进行监测和控制，通过调谐所述第一硅基微环滤波器和第二硅基微环滤波器的温度来移动微环谐振腔谐振峰，以实现所述硅基可调谐外腔激光器输出波长的调谐。

在上述技术方案中，所述第一硅基微环滤波器和第二硅基微环滤波器之间还设置有隔绝温度串扰的隔热槽。

在上述技术方案中，所述硅基微环芯片中进一步包括有光波导加热探测装置，对所述输出光波导的温度进行监测和控制，通过调谐所述输出光波导的温度来调节所述硅基可调谐外腔激光器的相位。

在上述技术方案中，所述硅基可调谐外腔激光器进一步包括第一输出端口的耦合输出光路和第二输出端口的耦合输出光路；所述准直透镜和波导耦合透镜之间进一步设置有光分束器，所述光分束器用于将在谐振腔中往返谐振的激光中的一部分偏折后分别进入所述第一输出端口的耦合输出光路和第二输出端口的耦合输出光路输出。

在上述技术方案中，所述第一输出端口的耦合输出光路包括第一端口光隔离器、第一端口输出耦合透镜、第一端口输出光纤，所述第一输出端口的耦合输出光路包括第二端口光隔离器、第二端口输出耦合透镜、第二端口输出光纤。

在上述技术方案中，所述光分束器的入射面S1镀有增透膜，与所述光分束器的出射面S2相互平行，出射面S2镀有增透膜，所述光分束器的反射面S4和反射面S5镀高反膜，分别与所述第一输出端口的耦合输出光路和第二输出端口的耦合输出光路相对应；胶合面S3镀有分光膜，与反射面S4相互平行，与反射面S5成90°夹角。

在上述技术方案中，所述带通滤波器的两通光面分别镀有增透膜和带通滤光膜，其通带光谱宽度大于和/或等于C Band波长范围(1529nm～1570nm)。

与现有技术相比，本发明具有以下优点和积极效果：

1、优化了硅基微环芯片的结构设计，扩大了激光器可稳定输出的极限光功率。

2、通过在外腔中放置一部分反射镜实现了激光的双端口输出，满足了当前相干波分光通信系统发送端光源和接收端本振源采用同一激光器的特殊应用需求。

3、外腔光路中加入了带通滤波器，抑制C-Band外光谱的增益，可降低微环芯片的制作工艺控制精度。

4、可以利用成熟的CMOS半导体规模化制造工艺制备该硅基微环波导芯片，成本低廉、成品率高、易于批量制作，大大降低了该可调谐外腔激光器制作成本。

5、本发明提供的硅基微环波导芯片尺寸小，相应的调谐功耗低，有利于可调谐激光器小型化的制作。

附图说明

图1为现有技术的微环芯片所用结构1的示意图

图2为现有技术的微环芯片所用结构2的示意图

图3为本发明的较佳实施例的结构示意图

图4为本发明实施例中的微环芯片的结构示意图

图5为本发明实施例的光分束器的结构示意图

图6为本发明实施例的微环芯片上两微环滤波器光谱合成示意图

图中标记：1—光探测器；2—反射型半导体增益芯片；

3—准直透镜；4—光分束器；

5—带通滤波器；6—波导耦合透镜；

7—硅基微环芯片；

7-1—第一硅基微环滤波器；7-2—第二硅基微环滤波器；

7-3—第二2级MMI；7-4—第一2级MMI；

7-5—1级MMI；7-6—输出光波导；

7-7—光波导加热探温装置；7-8—模场转换波导结构；

7-9—第一微环滤波器加热探温装置；7-10—第二微环滤波器加热探温装置；

8-1—(第一端口)光隔离器；8-2—(第二端口)光隔离器；

9-1—(第一端口)输出耦合透镜；9-2—(第二端口)输出耦合透镜；

10-1—(第一端口)输出光纤；10-2—(第二端口)输出光纤。

具体实施方式

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。

本发明提供的高功率双端口输出的硅基可调谐外腔激光器，如图3所示，包括光探测器1、反射型半导体增益芯片2(RSOA：Reflective Semiconductor Optical Amplifier)、准直透镜3、光分束器4、带通滤波器5、波导耦合透镜6、硅基微环芯片7、第一和第二端口光隔离器8-1和8-2、第一和第二端口输出耦合透镜9-1和9-2及第一和第二端口输出光纤10-1和10-2。其中，反射型半导体增益芯片2用于提供增益，其两端面分别镀有高反射膜与增透膜。光探测器1设置于反射型半导体增益芯片2的镀高反射膜的一侧，可对该激光器的功率进行检测。准直透镜3、光分束器4、带通滤波器5、波导耦合透镜6和硅基微环芯片7依次设置于反射型半导体增益芯片2镀有增透膜的一侧，构成该可调谐外腔激光器的外腔。硅基微环芯片7与反射型半导体增益芯片2镀有高反射膜的端面之间构成该激光器的谐振腔，该硅基微环芯片7为硅基微环光波导芯片，该反射型半导体增益芯片2为III-V族的激光器增益芯片，该反射型半导体增益芯片2与该硅基微环芯片7混合集成构成可调谐外腔激光器。由反射型半导体增益芯片2输出光束先通过准直透镜3准直，经光分束器4分束和带通滤波器5滤波后，再经波导耦合透镜6耦合进入硅基微环芯片7，光分束器4和带通滤波器5设置于准直透镜3和波导耦合透镜6之间的准直光路中，通过设计准直透镜3和波导耦合透镜6之间距离可以实现激光器腔长合理调节而得到窄线宽。

低成本低损耗的硅基微环芯片7是一种基于游标效应的波导滤波器，作为该激光器外腔中的波长调节单元。第一端口光隔离器8-1、第一端口输出耦合透镜9-1和第一端口输出光纤10-1组成该激光器第一输出端口的耦合输出光路。第二端口光隔离器8-2、第二端口输出耦合透镜9-2和第二端口输出光纤10-2组成该激光器的第二输出端口的耦合输出光路。第一和第二端口光隔离器8-1和8-2为偏振无关光隔离器，用于实现输出光的反向隔离。

光分束器4用于将在该激光器外腔中往返谐振的激光中的一部分偏折后进入第一和第二端口光隔离器8-1和8-2从激光器的第一和第二输出端口的耦合输出光路输出。

本发明实施例的硅基微环芯片7的具体结构如图4所示，其单片集成了两个硅基微环滤波器7-1和7-2、三个MMI 7-3、7-4和7-5、输出光波导7-6和模场转换波导结构(SSC：spot size converter)7-8。其中，这两个硅基微环滤波器7-1和7-2的FSR差别比较小，并且硅基微环滤波器7-1的自由光谱范围FSR1和硅基微环滤波器7-2的自由光谱范围FSR2之间的关系满足：

FSR3大于带通滤波器5的通带光谱半宽度。输出光波导7-6周边设置有光波导加热探温装置7-7，通过外部加载不同的电功率，可以调谐输出光波导7-6的温度从而实现该激光器谐振腔长的调节。进一步，加热探温装置7-7可用电阻率温度系数大的金属材料制作，既可用作加热电阻又可用作热敏电阻，同时实现对输出光波导7-6的加热和测温。模场转换波导结构7-8用于扩大硅基波导的模场光斑，有利于该激光器光路的耦合调试。所述的第一和第二硅基微环滤波器7-1和7-2用作为上下话路(Add-Drop)微环谐振腔，宽带光波从第一和第二硅基微环滤波器7-1和7-2的Add端输入，从Drop端即可输出谐振波长间隔几乎相等的梳状光谱，该谐振波长的间隔即为第一和第二硅基微环滤波器7-1和7-2的FSR。第一和第二2级MMI(多模干涉光耦合器：Multimode Interference)7-4和7-3的作用相同，分别用于使第一和第二硅基微环滤波器7-1和7-2各自的Add端与Drop端形成回路，并形成该外腔可调谐激光器的反馈，使得激光在该反射型半导体增益芯片2镀有增透膜的一侧和硅基微环芯片7之间往返谐振。

相对于现有的微环激光器所采用的微环芯片(如图1和图2)，本发明的硅基微环芯片7的主要优势在于采用四路并行方式(如图4所示，图中光功率P、P/2、P/4表示单向通行的光功率)能够有效地减小了硅基微环谐振腔(即第一和第二硅基微环滤波器7-1和7-2)截面波导中的单向通过的光功率密度，大大降低了激光在硅基波导微环谐振腔中非线性光学效应产生机率。具体而言，如图4所示，激光进入硅基微环芯片7后，依次经过1级MMI 7-5和两个2级MMI 7-3与7-4进行逐级分光，分成四路分别从两个方向进入两个微环滤波器7-1和7-2，若三个MMI 7-3、7-4和7-5的分光比均为50：50，则单向通过微环滤波器7-1和7-2波导截面的光强仅为进入硅基微环芯片7的光功率的1/4，相对于图1所示的微环滤波器中所经受的光强减小了75％，相对于图2所示的微环滤波器中所经受的光强减小了50％。第一和第二硅基微环滤波器7-1和7-2上分别各自设置有相应的第一和第二微环滤波器加热探温装置7-9和7-10，两个加热探温装置7-9和7-10分布在相应的硅基微环滤波器7-1和7-2的微环环形波导周围，通过在外部控制加载不同的电功率，分别调谐两个硅基微环滤波器7-1和7-2的温度从而使得微环谐振腔谐振峰移动。进一步，两个加热探温装置7-9和7-10可用电阻率温度系数大的金属材料制作，与加热探温装置7-7类似，既可用作加热电阻又可用作热敏电阻。两个硅基微环滤波器7-1和7-2之间设置了挖空隔热槽(图中未示出)来减小两个硅基微环滤波器7-1和7-2间的温度串扰。

本发明实施例中的光分束器4结构如图5所示，入射面S1镀有增透膜，与出射面S2相互平行，出射面S2镀有增透膜，反射面S4和S5镀高反膜，分别与激光器的第一输出端口和第二输出端口的耦合输出光路相对应。光分束器4可由横截面为平行四边形和梯形的棱镜胶合而成，胶合面S3镀有分光膜形成分光镜，胶合面S3与反射面S4相互平行，与反射面S5成90°夹角。在该激光器外腔内往返谐振的激光来回穿过光分束器4的入射面S1和出射面S2；其中，正向穿过光分束器4的激光是由准直透镜3准直后从入射面S1进入光分束器4，通过胶合面S3从出射面S2出射，经过带通滤波器5和波导耦合透镜6进入硅基微环芯片7；反向穿过光分束器4的激光是由硅基微环芯片7返回后通过波导耦合透镜6和带通滤波器5由出射面S2进入光分束器4，通过胶合面S3从入射面S1出射，经过准直透镜3进入反射型半导体增益芯片2。在外腔内往返的一部分激光在胶合分光面S3上反射，其中正向穿过光分束器4的激光反射至反射面S4，反向穿过光分束器4的激光反射至反射面S5，分别通过激光器的第一输出端口和第二输出端口耦合到输出光路输出。

本发明实施例的带通滤波器5在两通光面分别镀有增透膜和带通滤光膜，其中，带通滤光膜对于需要透过该带通滤波器5的特定光波段(通带)内的光波损耗很小，对该光波段外的光波损耗则急剧增大。相干通信系统一般需要输出波长在1529nm～1570nm(C Band)范围内可调的激光器，因此带通滤波器5的通带光谱宽度要求至少大于C Band。带通滤波器5的通带光谱宽度决定了硅基微环芯片参数的设计。其原理如图6所示，由硅基微环滤波器7-1产生的周期性的梳状滤波光谱为谱线L1，如图6中虚线所示，其自由光谱范围为FSR1；由硅基微环滤波器7-2产生的周期性的梳状滤波光谱为谱线L2，如图6中实线所示，其自由光谱范围为FSR2。图6中谱线L1和L2峰值波长在位置λ1处重合，位置λ2和位置λ3则是光谱峰值波长下一次重合的位置，设FSR3为硅基微环芯片双环游标效应的合成光谱自由光谱范围，即为位置λ1与λ2、λ2与λ3间距离。则FSR3与FSR2和FSR1之间存在如下关系：

现有的硅基微环可调谐外腔激光器要求在半导体增益芯片增益谱的谱宽内谱线L1和L2峰值波长只能有一个重合位置，因此一般都要求要得到大的FSR3，即两个微环滤波器必须有较大的自由光谱范围和较小的自由光谱范围差别，相应地，硅基微环波导芯片制作的工艺控制精度和加工难度也会加大。

本发明通过在激光器的外腔中加入带通滤波器5，对激光器的外腔中谐振的、处于带通滤波器5通带范围之外的波长进行衰减，即可以有效地降低激光器对大的FSR3的需求。为了实现激光器C band光谱范围内的单波长可调谐输出，FSR3的只需满足条件：在带通滤波器通带光谱宽度小于半导体增益芯片增益谱谱宽的情况下，FSR3必须大于带通滤波器的通带光谱半宽度。即，对FSR3的要求从大于半导体增益芯片2增益谱的谱宽，变为，大于半导体增益芯片2增益谱的谱宽一半即可，且带通滤波器5的通带光谱宽度越小，对FSR3的要求越小。

因此，选择小通带的、但通带范围大于激光器可调谐的光谱宽度的带通滤波器，可以有效地降低了对硅基微环波导芯片的技术要求。

本发明提供的硅基可调谐外腔激光器调谐机理如下：

通过分别控制加热控温装置7-9和7-10电功率，使硅基微环滤波器7-1产生的周期性的梳状滤波光谱为谱线L1和硅基微环滤波器7-2产生的周期性的梳状滤波光谱为谱线L2在峰值波长位置λ1处重合，波长λ1在带通滤波器5的通带光谱内，波长λ1处的透射率远大于其他次峰的透射峰称为透射主峰。调节加热探温装置7-7的电功率，实现外腔激光器的腔模的移动，硅基可调谐外腔激光器中与透射主峰最近的腔模与硅基可调滤波器7-1和7-2的合成透射光谱透射主峰重合，在外腔内得到远大于其它腔模的增益放大，激光器实现单模工作和最大功率输出，处于最佳波长锁定状态。最佳腔模波长输出，对应最大光功率采集检测值，光功率采样检测值的变化反应激光器输出光频率的微小变化。

综上所述，本发明提出了一种高功率双端口输出的硅基可调谐外腔激光器技术方案，外腔中放置一分光器实现了高功率双端口输出，满足了当前相干波分光通信系统发送端光源和接收端本振源采用同一激光器的特殊应用需求。该混合集成方案，低成本低损耗的硅基微环波导芯片作为外腔中波长调节单元，与III-V族反射型半导体增益管芯(RSOA：Reflective Semiconductor Optical Amplifier)通过两个准直透镜实现端面耦合，结构相对简单，克服了单片集成半导体激光器复杂的工艺限制，外腔中无活动部件，有效地提高了可靠性和稳定性。通过对硅基微环波导芯片结构的优化设计，大大降低了激光在硅基波导中非线性光学效应产生机率，提高了该结构激光器允许输出的最大光功率。外腔准直光路中带通滤波器的加入，有效地降低了对硅基微环波导芯片的技术要求。本发明提供的该结构激光器的集成度较高，可提高耦合封装的效率、适合于低成本批量生产。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种高功率双端口输出的硅基可调谐外腔激光器，所述激光器包括光探测器(1)、反射型半导体增益芯片(2)、准直透镜(3)、波导耦合透镜(6)、硅基微环芯片(7)；其中，所述反射型半导体增益芯片(2)的两端面分别镀有高反射膜与增透膜，所述光探测器(1)设置于所述反射型半导体增益芯片(2)的镀有高反射膜的一侧，所述准直透镜(3)、波导耦合透镜(6)和硅基微环芯片(7)依次同光轴设置于所述反射型半导体增益芯片(2)镀有增透膜的一侧；其特征在于：所述硅基微环芯片(7)与所述反射型半导体增益芯片(2)镀有高反膜的端面之间形成该硅基可调谐外腔激光器的谐振腔，所述准直透镜(3)和波导耦合透镜(6)之间进一步设置有带通滤波器(5)，所述带通滤波器(5)的通带光谱宽度小于所述反射型半导体增益芯片(2)的增益谱谱宽；

所述硅基微环芯片(7)单片集成有第一硅基微环滤波器(7-1)和第二硅基微环滤波器(7-2)、两级多模干涉耦合分光结构、输出光波导(7-6)和模场转换波导结构(7-8)，进入所述硅基微环芯片(7)的激光先经过所述模场转换波导结构(7-8)的模斑转换，经所述输出光波导(7-6)后再通过两级多模干涉耦合分光结构逐级分光，分别进入所述第一硅基微环滤波器(7-1)和第二硅基微环滤波器(7-2)；

所述硅基微环芯片(7)中进一步包括有第一微环滤波器加热探测装置(7-9)、第二微环滤波器加热探测装置(7-10)，分别对所述第一硅基微环滤波器(7-1)和第二硅基微环滤波器(7-2)的温度进行监测和控制，通过调谐所述第一硅基微环滤波器(7-1)和第二硅基微环滤波器(7-2)的温度来移动微环谐振腔谐振峰，以实现所述硅基可调谐外腔激光器输出波长的调谐；所述硅基微环芯片(7)中进一步包括有光波导加热探测装置(7-7)，对所述输出光波导(7-6)的温度进行监测和控制，通过调谐所述输出光波导(7-6)的温度来调节所述硅基可调谐外腔激光器的相位；

通过所述准直透镜(3)和所述波导耦合透镜(6)之间距离以实现该硅基可调谐外腔激光器的腔长调节而得到窄线宽。

2.如权利要求1所述的高功率双端口输出的硅基可调谐外腔激光器，其特征在于：所述第一硅基微环滤波器(7-1)的自由光谱范围FSR1和第二硅基微环滤波器(7-2)的自由光谱范围FSR2之间的关系满足：

FSR3大于所述带通滤波器(5)的通带光谱半宽度。

3.如权利要求2所述的高功率双端口输出的硅基可调谐外腔激光器，其特征在于：所述第一硅基微环滤波器(7-1)和第二硅基微环滤波器(7-2)之间还设置有隔绝温度串扰的隔热槽。

4.如权利要求3中所述的高功率双端口输出的硅基可调谐外腔激光器，其特征在于：所述硅基可调谐外腔激光器进一步包括第一输出端口的耦合输出光路和第二输出端口的耦合输出光路；所述准直透镜(3)和波导耦合透镜(6)之间进一步设置有光分束器(4)，所述光分束器(4)用于将在谐振腔中往返谐振的激光中的一部分偏折后分别进入所述第一输出端口的耦合输出光路和第二输出端口的耦合输出光路输出。

5.如权利要求4所述的高功率双端口输出的硅基可调谐外腔激光器，其特征在于：所述第一输出端口的耦合输出光路包括第一端口光隔离器(8-1)、第一端口输出耦合透镜(9-1)、第一端口输出光纤(10-1)，所述第一输出端口的耦合输出光路包括第二端口光隔离器(8-2)、第二端口输出耦合透镜(9-2)、第二端口输出光纤(10-2)。

6.如权利要求5所述的高功率双端口输出的硅基可调谐外腔激光器，其特征在于：所述光分束器(4)的入射面S1镀有增透膜，与所述光分束器(4)的出射面S2相互平行，出射面S2镀有增透膜，所述光分束器(4)的反射面S4和反射面S5镀高反膜，分别与所述第一输出端口的耦合输出光路和第二输出端口的耦合输出光路相对应；胶合面S3镀有分光膜，与反射面S4相互平行，与反射面S5成90°夹角。

7.如权利要求1-6中任一项所述的高功率双端口输出的硅基可调谐外腔激光器，其特征在于：所述带通滤波器(5)的两通光面分别镀有增透膜和带通滤光膜，其通带光谱宽度大于和/或等于C Band波长范围1529nm～1570nm。

Images