CN112332214A - 一种可调谐激光器及光模块 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种可调谐激光器及光模块，可调谐激光器包括壳体、设于壳体上的光学接口和电学接口、可调谐半导体激光装置、分光元件和光探测器。其中，可调谐半导体激光装置设于容置腔内，用于发射可调谐波长的光信号；电学接口输入的电学信号控制可调谐半导体激光装置发射光信号，该光信号经光学接口输出；分光元件和光探测器设于壳体外，上述光信号经光学接口输出之后由分光元件分成至少两束光，光探测器位于其中一束光的光路上，用于监测可调谐半导体激光装置发射的光信号。将MPD置于密封壳体外，减少了壳体内的元件数量，获得更小的封装尺寸，而且在壳体外耦合更方便，可获得更高的耦合效率和更低的插损，减少对输出激光功率和线宽的影响。

Description

一种可调谐激光器及光模块
技术领域
本申请涉及光通信技术领域，尤其涉及一种可调谐激光器及光模块。
背景技术
随着大数据、物联网以及5G业务的迅速发展，网络容量需要日益激增，这使得具有大带宽、长距离传输的相干光通讯技术成为下一代高速大容量光网络的首选。作为高相干性的光源和本振器，窄线宽可调谐激光器成为相干光通讯的核心器件之一。目前相干光模块封装形式主要有CFP2～ACO、CFP～DCO等，封装进一步小型化如OSFP时，受模块内部器件尺寸限制，iTLA(Integratable Tunable Laser Assembly，可调谐激光器)需要进一步小型化成nano～iTLA，所以光学设计部分需进一步简洁小型化。
目前，商用的窄线宽可调谐激光器主要有自由空间光外腔、DBR(distributedBragg reflector，分布式布拉格反射激光器)、DFB(Distributed Feedback Laser，分布式反馈激光器)阵列等方案。由于其参数精密，对环境非常敏感，光学封装一般采用气密方案，尺寸根据外腔实现方式可大可小。气密壳体内的光学元件主要分为增益芯片、波长选择、波长锁定和温度控制等。波长锁定分抖动(dither)锁定方案和固定栅格锁定方案，用于抖动锁定的器件包含腔长抖动元件、腔长致动元件、MPD(monitor photodetector，监测探测器)反馈元件，原理为腔长致动元件改变腔长使得MPD探测到腔长抖动产生的抖动信号最小。用于固定栅格锁定方案的器件包含两个MPD和一个固定栅格滤波器，原理为其中一个MPD直接探测出光，另一个MPD探测经过固定栅格后的出光，通过控制二者比值达到模式锁定。不管是哪一种方案的可调谐激光器，MPD反馈必不可少，占用空间大，壳体内元件太多导致器件无法进一步小型化。
发明内容
本申请的目的在于提供一种可调谐激光器及光模块，将MPD置于壳体外，使其具有更小的封装尺寸。
为了实现上述目的之一，本申请提供了一种可调谐激光器，包括：
壳体，所述壳体具有可密封的容置腔；
光学接口，设于所述壳体一端，用于输出光信号；
电学接口，设于所述壳体另一端或所述壳体侧面，用于传输电学信号；
可调谐半导体激光装置，设于所述容置腔内，用于发射可调谐波长的光信号；所述电学接口输入的电学信号控制所述可调谐半导体激光装置发射光信号，所述光信号经所述光学接口输出；
分光元件，设于所述壳体外；所述光信号经所述光学接口输出之后由所述分光元件分成至少两束光；
光探测器，设于所述壳体外，位于所述分光元件之后的其中一束光的光路上，用于监测所述可调谐半导体激光装置发射的光信号。
作为实施方式的进一步改进，所述可调谐激光器还包括电路板，所述电路板设于所述壳体外；所述电路板与所述电学接口电性连接；所述光探测器设于所述电路板上，并与所述电路板电性连接。
作为实施方式的进一步改进，所述分光元件与所述光探测器封装在一分光探测器内；所述分光探测器设于所述电路板上。
作为实施方式的进一步改进，所述分光元件为一光纤分光器。
作为实施方式的进一步改进，所述分光元件与所述光探测器集成在一硅光芯片上。
作为实施方式的进一步改进，经所述分光元件分出的用于监测的光信号光功率占所述光学接口输出的光信号光功率的0.5％～10％。
本申请还提供了一种光模块，包括外壳、模块电路板和可调谐激光器，所述可调谐激光器包括：
密封壳体，所述密封壳体具有光学接口和电学接口，所述光学接口和电学接口分别用于传输光学信号和电学信号；
可调谐半导体激光装置，设于所述密封壳体内，用于发射可调谐波长的光信号，由所述电学接口输入的电学信号控制所述可调谐半导体激光装置发射光信号，所述光信号经所述光学接口输出；
分光元件，设于所述密封壳体外；所述光信号经所述光学接口输出之后由所述分光元件分成至少两束光；
光探测器，设于所述密封壳体外，位于所述分光元件之后的其中一束光的光路上，用于监测所述可调谐半导体激光装置发射的光信号。
作为实施方式的进一步改进，所述光探测器设于所述模块电路板上或所述可调谐激光器的电路板上。
作为实施方式的进一步改进，所述分光元件与所述光探测器组成分光探测器；或者，所述分光元件为一光纤分光器。
作为实施方式的进一步改进，所述光模块还包括一光子集成芯片，所述分光元件与所述光探测器集成在所述光子集成芯片上。
作为实施方式的进一步改进，所述光子集成芯片还包括集成在一起的光调制器和光接收机，以及连接所述光调制器的信号输出端口、连接所述光接收机的信号输入端口和激光输入端口；
所述激光输入端口依次连接一主光路和两个分光路；所述两个分光路分别连接所述光调制器和光接收机；
所述分光元件集成在所述主光路上，在所述主光路上分出监测分光路，所述光探测器设于所述监测分光路的光路上。
作为实施方式的进一步改进，所述主光路上设有两个所述监测分光路，两个所述监测分光路分别连接到两个所述光探测器上；其中一监测分光路上设有固定栅格滤波器。
本申请的有益效果：将MPD置于密封壳体外，一方面减少了壳体内的元件数量，获得更小的封装尺寸，另一方面MPD在壳体外耦合更方便，可获得更高的耦合效率和更低的插损，减少对输出激光功率和线宽的影响。
附图说明
图1为本申请可调谐激光器实施例1示意图；
图2为实施例1中可调谐半导体激光装置结构示意图；
图3为本申请可调谐激光器实施例2示意图；
图4为本申请可调谐激光器实施例3示意图；
图5为实施例3中光子集成芯片示意图；
图6为本申请可调谐激光器实施例4的光子集成芯片示意图；
图7为本申请光模块示意图。
具体实施方式
以下将结合附图所示的具体实施方式对本申请进行详细描述。但这些实施方式并不限制本申请，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本申请的保护范围内。
在本申请的各个图示中，为了便于图示，结构或部分的某些尺寸会相对于其它结构或部分夸大，因此，仅用于图示本申请的主题的基本结构。
另外，本文使用的例如“上”、“上方”、“下”、“下方”等表示空间相对位置的术语是出于便于说明的目的来描述如附图中所示的一个单元或特征相对于另一个单元或特征的关系。空间相对位置的术语可以旨在包括设备在使用或工作中除了图中所示方位以外的不同方位。例如，如果将图中的设备翻转，则被描述为位于其他单元或特征“下方”或“之下”的单元将位于其他单元或特征“上方”。因此，示例性术语“下方”可以囊括上方和下方这两种方位。设备可以以其他方式被定向(旋转90度或其他朝向)，并相应地解释本文使用的与空间相关的描述语。当元件或层被称为在另一部件或层“上”、与另一部件或层“连接”时，其可以直接在该另一部件或层上、连接到该另一部件或层，或者可以存在中间元件或层。
实施例1
如图1和2所示，该实施例提供一种可调谐激光器100，具有小型化的封装尺寸。该可调谐激光器100包括壳体110、光学接口111、电学接口112、可调谐半导体激光装置150、分光元件130、光探测器140和电路板120。其中，壳体110具有可密封的容置腔，可调谐半导体激光装置150设于该容置腔内，用于发射可调谐波长的光信号。电路板120设于壳体110外，电路板120上设有处理器、控制器、存储器、驱动器及相关电路和元件等。光学接口111设于壳体110一端，用于输出光信号；电学接口112设于壳体110另一端，与设于壳体110外的电路板120电性连接，用于传输电学信号。分光元件130和光探测器140设于壳体110外的电路板上，作为可调谐激光器100的反馈组件。
该实施例中，分光元件130和光探测器140封装在一个分光探测器内，即反馈组件采用的是一个具有分光和监测功能的分光探测器，该分光探测器设置在电路板120上，跟电路板120电性连接。分光探测器包括光输入端口和光输出端口，壳体110一端的光学接口111通过光纤与该分光探测器的光输入端口连接。从光学接口111输出的光束经光输入端口输入到该分光探测器内，被分成两部分光，功率小的一部分作为监测光被分光探测器探测接收并转成电信号，功率大的一部分光作为信号光从光输出端口输出。用于监测的监测光的光功率可以占光学接口输出的光信号光功率的0.5％～10％。该实施例中，分光探测器分出的用于监测的监测光的光功率占光学接口输出的光信号光功率的1％～2％。采用分光探测器作为反馈组件，具有更小的光插入损耗和偏振相关损耗，而且其工作波长范围宽、线性度好、温度特性好、封装尺寸小，集成度高。
工作时，电路板120上的驱动、控制等电学信号经电学接口112输入到壳体110内，电学信号控制可调谐半导体激光装置150发射光信号，该光信号经光学接口111输出，从光学接口111输出的光信号经分光探测器的光输入端口输入到分光探测器内，被分成两部分光，功率较大的一部分光作为信号光从光输出端口输出，功率较小的一部分作为监测光被分光探测器探测接收并转成电信号，用于监测可调谐半导体激光装置150发射的光信号。分光探测器将接收到的监测光转换成电信号传输给电路板120上的处理器，经处理器分析处理后反馈给控制器，控制器根据反馈结果控制可调谐半导体激光装置150做相应的调谐，以输出所需波长的光。
该可调谐激光器将作为反馈组件的分光元件和光探测器(MPD)设置在壳体外，减少了壳体内的元件数量，可获得更小的封装尺寸，封装壳体的体积可小于0.3立方厘米，甚至小于0.2立方厘米。另外，将分光元件和光探测器设在壳体外，有效减少了壳体内或者腔内的光学元件，降低了壳体内或腔内的光学插损，而且在壳体外耦合更方便，可获得更高的耦合效率和更低的插损，进而减少对输出激光功率和线宽的影响。
该实施例中，设于壳体内的可调谐半导体激光装置采用的是自由空间的外腔激光器。如图2所示，该可调谐半导体激光装置150包括TEC(Thermo ElectricCooler，半导体致冷器)151，设于TEC 151上的增益芯片152、准直透镜153、可调谐滤波组件154、腔长致动元件155、隔离器156和耦合透镜157。外腔的两个腔面分别设于增益芯片152远离准直透镜153的端面上，以及隔离器156靠近可调谐滤波组件154的一侧的平面上。设于增益芯片152上的外腔腔面为全反射面，设于隔离器156上的外腔腔面为部分反射面。腔长致动元件155设于可调谐滤波组件154中间，隔离器156设于一堆叠式压电陶瓷158内，利用堆叠式压电陶瓷158来产生抖动信号。增益芯片152发出的光束经准直透镜153准直后入射到可调谐滤波组件154上，经可调谐滤波组件154透射的光入射到设于隔离器156上的部分反射面上，被反射的光沿原路返回，在外腔内谐振形成激光模式。控制信号控制腔长致动元件155改变外腔的光学腔长来调谐该激光模式，使所需的激光模式与可调谐滤波组件154选择的波长对齐，并控制堆叠式压电陶瓷158抖动来使设于其内隔离器156上的外腔腔面抖动，以产生抖动信号。这样，设于壳体外的分光探测器探测到的光功率就会出现和该抖动信号同样频率的抖动，并转成电信号传输给处理器，处理器经过处理，如取一阶导数等，锁定功率最大的点，并反馈给控制器，将可调谐激光器输出光波长锁定在光功率最大的波长上。
当然，在其它实施例中，上述可调谐半导体激光装置也可以采用其它结构的外腔激光器，例如调换隔离器和耦合透镜的位置，或者将抖动和腔长控制都集成在堆叠式压电陶瓷上，或者将堆叠式压电陶瓷换成其他的致动器等等各种变形。或者，可调谐半导体激光装置也可以是集成了波长选择功能和相位调节功能的半导体激光器芯片，如DBR等。
实施例2
如图3所示的实施例2，与实施例1不同的是，该实施例中，分光元件130采用的是光纤分光器，如1×2的平面波导型光纤分光器(PLC Splitter)或熔融拉锥光纤分光器。分光元件130通过光纤与光探测器140连接，光探测器140设于电路板120上，跟电路板120电性连接。光纤分光器的输入端口与壳体110一端的光学接口111连接，将光学接口111输出的光信号一分为二，功率比较大的一路光作为信号光输出，功率比较小的一路光作为监测光入射到光探测器140上，光探测器140接收监测光并转成电信号传输给电路板120上的处理器。该实施例中，监测光的光功率同样可以占光学接口输出的光信号光功率的0.5％～10％，该实施例中采用的光纤分光器分出1％～2％的光功率作为监测光，另外98％～99％的光作为信号光输出。采用光纤分光器成本低，空间布局灵活，可根据可调谐激光器使用情况的空间合理布局，进一步缩小器件整体的体积。
工作时，电路板120上的驱动、控制等电学信号经电学接口112输入到壳体110内，电学信号控制可调谐半导体激光装置发射光信号，该光信号经光学接口111输出，从光学接口111输出的光信号由光纤分光器分成两束光：功率较大的信号光和功率较小的监测光，监测光入射到位于光纤分光器后面的光探测器140上，用于监测可调谐半导体激光装置发射的光信号。光探测器140将接收到的监测光转换成电信号传输给电路板120上的处理器，经处理器分析处理后反馈给控制器，控制器根据反馈结果控制可调谐半导体激光装置做相应的调谐，以输出所需的波长光。
实施例3
如图4和5所示的实施例3，与实施例1不同的是，该实施例中，分光元件与光探测器集成在一硅光芯片上，电学接口112设于壳体110的一侧，通过壳体110侧边的电学接口112与电路板120电性连接。如在硅光芯片的光波导上制作旁路光波导即可制成分光元件，在旁路光波导上制作光探测器，芯片体积非常小，可更进一步地缩小器件的整体体积。而且采用硅光芯片集成工艺，在可调谐激光器用于光模块中时，分光元件和光探测器可集成在光模块中采用的集成了光调制器等器件的光子集成芯片(Photonic Integrated Circuits，PIC)上，可以更进一步提高器件集成度，缩小器件整体的体积。
如图5所示，为相干光模块中使用的光子集成芯片(PIC)200，该实施例中的分光元件130和光探测器140集成在该光子集成芯片200上。具体的，该光子集成芯片200包括集成在一起的光调制器210和光接收机220，以及连接光调制器210的信号输出端口230、连接光接收机220的信号输入端口250和激光输入端口240。其中，激光输入端口240依次连接一主光路260和两个分光路270，这两个分光路270分别连接光调制器210和光接收机220。分光元件130集成在上述主光路260上，在主光路260上分出监测分光路280，光探测器140设于该监测分光路280的光路上，用于接收监测光。
在光模块中，激光输入端口240用于接收可调谐激光器100光学接口111输出的光束，接收到的光在主光路260上被监测分光路280分出小部分的监测光到光探测器140上，用于监测可调谐激光器100输出的光信号。这小部分监测光的光功率可以是可调谐激光器100光学接口111输出光功率0.5％～10％，该实施例中，这小部分监测光的光功率占光学接口111输出光功率的1％～2％。剩余部分占98％～99％的信号光沿主光路260继续传播，被两个分光路270分成两部分光，其中一部分光输入到光调制器210内，经光调制器210调制之后由信号输出端口230输出；另一部分光输入到光接收机220内与信号输入端口250接收到的来自外部的信号光进行混频解调制。
实施例4
如图6所示的实施例4，该实施例4的分光元件130和光探测器140也集成在光模块的光子集成芯片200上。与实施例3不同的是，该实施例中，集成光子芯片200的主光路260上设有两个监测分光路280和两个光探测器140。两个监测分光路280分别连接到两个光探测器140上，其中一监测分光路280上还设有固定栅格滤波器160。这里，固定栅格滤波器160采用的是固定栅格滤波微环。两个监测分光路280分出的两路监测光的光功率各自占光学接口输出光功率的1％～2％。
可调谐半导体激光装置也与上述各实施例中的可调谐半导体激光装置不同，该实施例中的可调谐半导体激光装置不需要抖动元件，其它结构均与实施例1中的可调谐半导体激光装置相同。该实施例中，只需调节可调谐半导体激光装置输出光的相位，并通过两个光探测器监测两路监测光的光功率，直到两个光探测器监测到的光功率比值达到目标值(如1:1)来锁定其输出光波长。可调谐半导体激光装置省略了抖动元件，可进一步缩小其封装尺寸。
在其它实施例中，分光元件和光探测器也可以是如实施例2的光纤分光器与两个光探测器的连接结构。例如，可以采用1×3的平面波导型光纤分光器(PLC Splitter)或熔融拉锥光纤分光器，通过光纤分别与两个光探测器连接，两个光探测器设于电路板上，跟电路板电性连接。其中一个光探测器与光纤分光器之间还设有固定栅格滤波器。光纤分光器的输入端口与壳体一端的光学接口连接，将光学接口输出的光信号一分为三，其中一路光功率比较大的光作为信号光输出，另外两路光功率比较小的光作为监测光。其中一路监测光直接入射到光探测器上，另一路监测光入射到固定栅格滤波器上，经固定栅格滤波器滤波之后再入射到光探测器上。光探测器接收监测光并转成电信号传输给电路板上的处理器，处理器分别对两路电信号进行处理和比较，以达到锁定波长的目的。
实施例5
该实施例提供一种光模块，包括外壳、模块电路板和可调谐激光器。这里，可调谐激光器可以采用上述实施例1-4中任一实施例的可调谐激光器。
如图7所示，该实施例中，光模块包括外壳300，设于外壳300内的模块电路板400、光子集成芯片200和可调谐激光器100，外壳300上还设有两个光接口310：光输入接口和光输出接口。这里，可调谐激光器100采用的是实施例3中的可调谐激光器。如图5所示，其分光元件130和光探测器140集成在光模块的光子集成芯片200上。如图5和7所示，可调谐激光器100的电路板120与模块电路板400电性连接，光子集成芯片200与模块电路板400电性连接。在其它实施例中，可调谐激光器100的电路板120和模块电路板400也可以是一体的一整块电路板。该光子集成芯片200包括集成在一起的光调制器210和光接收机220，以及连接光调制器210的信号输出端口230、连接光接收机220的信号输入端口250和激光输入端口240。其中，激光输入端口240依次连接一主光路260和两个分光路270，这两个分光路270分别连接光调制器210和光接收机220。分光元件130集成在上述主光路260上，在主光路260上分出监测分光路280，光探测器140设于该监测分光路280的光路上，用于接收监测光。将可调谐激光器的分光元件和光探测器集成在光模块的光子集成芯片上，更进一步提高了器件集成度，缩小了模块整体的体积。
在光模块中，信号输出端口230通过光纤与外壳300上的光输出接口连接，信号输入端口250与外壳300上的光输入接口连接。激光输入端口240用于接收可调谐激光器100光学接口111输出的光束，接收到的光在主光路260上被监测分光路280分出小部分的监测光到光探测器140上，用于监测可调谐激光器100输出的光信号。这小部分监测光的光功率可以是可调谐激光器光学接口输出光功率0.5％～10％，该实施例中，这小部分监测光的光功率占光学接口输出光功率的1％～2％。剩余部分占98％～99％的信号光沿主光路260继续传播，被两个分光路270分成两部分光，其中一部分光输入到光调制器210内，经光调制器210调制之后由信号输出端口230输出；另一部分光输入到光接收机220内与信号输入端口250接收到的来自外部的信号光进行混频解调制。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本申请的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本申请的保护范围，凡未脱离本申请技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种可调谐激光器，其特征在于，包括：
壳体，所述壳体具有可密封的容置腔；
光学接口，设于所述壳体一端，用于输出光信号；
电学接口，设于所述壳体另一端或所述壳体侧面，用于传输电学信号；
可调谐半导体激光装置，设于所述容置腔内，用于发射可调谐波长的光信号；所述电学接口输入的电学信号控制所述可调谐半导体激光装置发射光信号，所述光信号经所述光学接口输出；
分光元件，设于所述壳体外；所述光信号经所述光学接口输出之后由所述分光元件分成至少两束光；
光探测器，设于所述壳体外，位于所述分光元件之后的其中一束光的光路上，用于监测所述可调谐半导体激光装置发射的光信号。
2.根据权利要求1所述的可调谐激光器，其特征在于：所述可调谐激光器还包括电路板，所述电路板设于所述壳体外；所述电路板与所述电学接口电性连接；所述光探测器设于所述电路板上，并与所述电路板电性连接。
3.根据权利要求2所述的可调激光器，其特征在于：所述分光元件与所述光探测器封装在一分光探测器内；所述分光探测器设于所述电路板上。
4.根据权利要求2所述的可调谐激光器，其特征在于：所述分光元件为一光纤分光器。
5.根据权利要求1所述的可调谐激光器，其特征在于：所述分光元件与所述光探测器集成在一硅光芯片上。
6.根据权利要求1所述的可调谐激光器，其特征在于：经所述分光元件分出的用于监测的光信号光功率占所述光学接口输出的光信号光功率的0.5％～10％。
7.一种光模块，包括外壳、模块电路板和可调谐激光器，其特征在于：所述可调谐激光器包括：
密封壳体，所述密封壳体具有光学接口和电学接口，所述光学接口和电学接口分别用于传输光学信号和电学信号；
可调谐半导体激光装置，设于所述密封壳体内，用于发射可调谐波长的光信号，由所述电学接口输入的电学信号控制所述可调谐半导体激光装置发射光信号，所述光信号经所述光学接口输出；
分光元件，设于所述密封壳体外；所述光信号经所述光学接口输出之后由所述分光元件分成至少两束光；
光探测器，设于所述密封壳体外，位于所述分光元件之后的其中一束光的光路上，用于监测所述可调谐半导体激光装置发射的光信号。
8.根据权利要求7所述的光模块，其特征在于：所述光探测器设于所述模块电路板上或所述可调谐激光器的电路板上。
9.根据权利要求6所述的光模块，其特征在于：所述分光元件与所述光探测器组成分光探测器；或者，所述分光元件为一光纤分光器。
10.根据权利要求7所述的光模块，其特征在于：所述光模块还包括一光子集成芯片，所述分光元件与所述光探测器集成在所述光子集成芯片上。
11.根据权利要求10所述的光模块，其特征在于：所述光子集成芯片还包括集成在一起的光调制器和光接收机，以及连接所述光调制器的信号输出端口、连接所述光接收机的信号输入端口和激光输入端口；
所述激光输入端口依次连接一主光路和两个分光路；所述两个分光路分别连接所述光调制器和光接收机；
所述分光元件集成在所述主光路上，在所述主光路上分出监测分光路，所述光探测器设于所述监测分光路的光路上。
12.根据权利要求11所述的光模块，其特征在于：所述主光路上设有两个所述监测分光路，两个所述监测分光路分别连接到两个所述光探测器上；其中一监测分光路上设有固定栅格滤波器。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023124120A1 (zh) * 2021-12-30 2023-07-06 苏州旭创科技有限公司 一种光模块

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210036489A1 (en) * 2019-08-02 2021-02-04 Innolight Technology (Suzhou) Ltd. Narrow linewidth external cavity laser and optical module
US20240162682A1 (en) * 2022-11-15 2024-05-16 Zhigang Zhou Ultra Small Packaged Tunable Laser Assembly

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003110188A (ja) * 2001-09-28 2003-04-11 Fuji Photo Film Co Ltd レーザ光量制御装置
JP2004111859A (ja) * 2002-09-20 2004-04-08 Victor Co Of Japan Ltd 自動光出力制御装置
JP2004179427A (ja) * 2002-11-27 2004-06-24 Jfe Steel Kk 半導体レーザのレ−ザ光出力波長制御方法及び半導体レーザ発振装置
US20080212973A1 (en) * 2005-07-26 2008-09-04 Electronics And Telecommunications Research Institute Bi-Directional Optical Module
US20110182305A1 (en) * 2009-08-06 2011-07-28 Emcore Corporation Small Packaged Tunable Laser with Beam Splitter
CN202134793U (zh) * 2011-07-13 2012-02-01 维林光电(苏州)有限公司 半导体激光器
CN104078836A (zh) * 2013-02-22 2014-10-01 安科公司 小型封装的可调谐激光器组装件

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2908657B2 (ja) * 1992-05-18 1999-06-21 株式会社リコー 半導体レーザアレイ記録装置
US6647039B2 (en) * 2002-02-27 2003-11-11 Jds Uniphase Corporation Reconfigurable laser header
US7468998B2 (en) * 2005-03-25 2008-12-23 Pavilion Integration Corporation Radio frequency modulation of variable degree and automatic power control using external photodiode sensor for low-noise lasers of various wavelengths
US20110032955A1 (en) * 2009-08-06 2011-02-10 Emcore Corporation Small Packaged Tunable Laser
US20110200288A1 (en) * 2010-02-12 2011-08-18 Eigenlight Corporation Hermetic package with leaded feedthroughs for in-line fiber optic devices and method of making
JP5321915B2 (ja) * 2010-02-18 2013-10-23 株式会社リコー 光源装置、光走査装置及び画像形成装置
JP5834414B2 (ja) * 2010-03-18 2015-12-24 株式会社リコー 面発光レーザモジュール、光走査装置及び画像形成装置
JP2012151441A (ja) * 2010-12-28 2012-08-09 Ricoh Co Ltd 光デバイス、光走査装置及び画像形成装置
JP6016189B2 (ja) * 2011-09-08 2016-10-26 株式会社リコー パッケージ部材及び光デバイス
JP7030417B2 (ja) * 2017-03-27 2022-03-07 日本ルメンタム株式会社 光サブアセンブリ、光モジュール、及び光伝送装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003110188A (ja) * 2001-09-28 2003-04-11 Fuji Photo Film Co Ltd レーザ光量制御装置
JP2004111859A (ja) * 2002-09-20 2004-04-08 Victor Co Of Japan Ltd 自動光出力制御装置
JP2004179427A (ja) * 2002-11-27 2004-06-24 Jfe Steel Kk 半導体レーザのレ−ザ光出力波長制御方法及び半導体レーザ発振装置
US20080212973A1 (en) * 2005-07-26 2008-09-04 Electronics And Telecommunications Research Institute Bi-Directional Optical Module
US20110182305A1 (en) * 2009-08-06 2011-07-28 Emcore Corporation Small Packaged Tunable Laser with Beam Splitter
CN202134793U (zh) * 2011-07-13 2012-02-01 维林光电(苏州)有限公司 半导体激光器
CN104078836A (zh) * 2013-02-22 2014-10-01 安科公司 小型封装的可调谐激光器组装件

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023124120A1 (zh) * 2021-12-30 2023-07-06 苏州旭创科技有限公司 一种光模块

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