CN114284867A - 一种宽谱可调谐半导体激光器 - Google Patents

Abstract

本申请涉及光通信器件技术领域，尤其涉及一种宽谱可调谐半导体激光器，旨在解决现有技术存在可调谐激光器的波长可调范围受到单一有源区的限制，可调范围较小，难以满足可调波长宽度逐渐增大的使用需求的问题，其技术方案是一种宽谱可调谐半导体激光器，包括分别设于激光器两端的第一反射区以及第二反射区，第一反射区和第二反射区之间设有总增益区，总增益区包括至少两个子增益区，若干个子增益区并行设置，本申请具有增大光通信波长可调范围的效果。

Description

一种宽谱可调谐半导体激光器

技术领域

本申请涉及光通信器件技术领域，尤其是涉及一种宽谱可调谐半导体激光器。

背景技术

激光器是能发射激光的一种光电子器件。随着互联网技术的发展，网络容量逐渐增加、网络传输速率也逐渐提高，因此需要为各个波长的信道配置相对应波长的激光器。在配置激光器的过程中，由固定波长激光器组成的光通信系统中需要在每个波长段设置对应波长的激光器，导致光通信系统结构复杂。此外，固定波长激光器同样会限制系统的灵敏度、响应速度以及扩展性。因此工程师通常采用可调谐激光器，减少了系统中激光器的复杂度，以达到降低光通信系统配置、维护、管理的难度的目的。

目前，常见的可调谐激光器包括取样光栅分布布拉格反射、超结构光栅分布布拉格反射、数字超模分布布拉格反射、布拉格反射等，通过在增益段前部和后部的布拉格反射段设置的取样光栅，使得前后反射段之间形成的梳状反射谱之间存在光学游标效应，进而通过电注入的方式来实现波长调谐。

在实现本申请的过程中，发明人发现上述技术至少存在以下问题：

可调谐激光器的波长可调范围受到单一有源增益区的限制，可调范围较小，难以满足可调波长宽度逐渐增大的使用需求。

发明内容

为了具有增大光通信波长可调范围，本申请提供一种宽谱可调谐半导体激光器。

本申请提供的一种宽谱可调谐半导体激光器采用如下的技术方案：

一种宽谱可调谐半导体激光器，包括分别设于所述激光器两端的第一反射区以及第二反射区，所述第一反射区和第二反射区之间设有总增益区，所述总增益区包括若干个子增益区，若干个所述子增益区并行设置。

通过采用上述技术方案，在第一反射区和第二反射区之间设置总增益区，通过总增益区对激光器中产生的激光进行增益，总增益区包括若干个子增益区，且若干个子增益区并行设置，在激光器使用的过程中，由于若干个子增益区同时与第一反射区和第二反射区连接，使得若干个并行的子增益区得以复合为一个整体，使得每个子增益区所对应的波长可调谐范围可以连接到一起，进而有助于在固定增益器件的基础上实现扩大调谐范围的效果，有助于扩大可调谐激光器的使用范围，进而有助于降低光通信系统中激光器的配置、维护成本。

在一个具体的可实施方案中，若干个所述子增益区上均分别设有增益电极，所述增益电极之间独立设置。

通过采用上述技术方案，每个子增益区得以受到增益电极的电注入，进而实现对激光的增益效果，增益电极的独立控制就是子增益区的独立控制，有助于使得工程师得以根据调谐需求进行子增益区的控制，避免了只能对全部的子增益区进行统一控制的情况，有助于提高可调谐激光器使用上的灵活性。

在一个具体的可实施方案中，所若干个所述子增益区与所述第二反射区之间设有相位调节区，所述相位调节区上设有用于实现相位调节区电注入的调相电极。

通过采用上述技术方案，在若干个子增益区和第二反射区之间设置相位调节区，有助于通过相位调节区实现多通道激光光谱之间的精细调谐，有利于使得通过多个子增益区增益的激光之间得到精细化地相位调节，进而提高可调谐激光器使用上的稳定性。

在一个具体的可实施方案中，所述相位调节区与若干个子增益区之间通过弧形波导或直波导连接。

通过采用上述技术方案，在相位调节区与若干个子增益区之间的连接处设置弧形波导或者直波导，有助于在相位调节区连接处的物理空间有限的情况下，通过弧形波导留出更多的子增益区连接的空间，进而有助于在改善激光传输质量的情况下，扩大总增益与中子增益区的可设置数量。

在一个具体的可实施方案中，所述第一反射区、第二反射区、总增益区以及相位调节区之间均设有电隔离区。

通过采用上述技术方案，在第一反射区、第二反射区、总增益区和相位调节区之间设置电隔离区，有助于减少各个区在电注入时容易发生的电干扰的情况，有助于改善各个区独立工作的稳定性和工作质量，最终实现改善可调谐激光器工作的稳定性的效果。

在一个具体的可实施方案中，所述电隔离区设置为蚀刻狭槽。

通过采用上述技术方案，采用蚀刻狭槽作为在第一反射区、第二反射区、总增益区和相位调节区之间设置的电隔离区，有助于降低电隔离区加工的复杂度，进而有助于进一步降低可调谐激光器的生产成本。

在一个具体的可实施方案中，所述第二反射区包括第一反射镜和第二反射镜。

通过采用上述技术方案，设置的多个反射镜可以对激光进行多次反射，实现激光的多次反复增益，进而有助于提高激光的输出功率，最终改善可调谐激光器输出激光的稳定性。

在一个具体的可实施方案中，所述子增益区上还设有信号获取组件，所述信号获取组件与同一子增益区上的增益电极连接、用于监控光电流输出功率。

通过采用上述技术方案，信号获取组件可以对子增益区中的光电信号进行监控并获取监控中得到的相关参数信息，有助于工程师通过相关参数信息对可调谐激光器的工作情况进行掌握，进而根据需求进行调整，增加了可调谐激光器的智能化程度，最终有助于改善可调谐激光器的激光输出的质量。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

在第一反射区和第二反射区之间设置总增益区，通过总增益区对激光器中产生的激光进行增益，总增益区包括若干个子增益区，且若干个子增益区并行设置，在激光器使用的过程中，由于若干个子增益区同时与第一反射区和第二反射区连接，使得若干个并行的子增益区得以复合为一个整体，使得每个子增益区所对应的波长可调谐范围可以连接到一起，进而有助于在固定增益器件的基础上实现扩大调谐范围的效果，有助于扩大可调谐激光器的使用范围，进而有助于降低光通信系统中激光器的配置、维护成本；

在若干个子增益区和第二反射区之间设置相位调节区，有助于通过相位调节区实现多通道激光光谱之间的精细调谐，有利于使得通过多个子增益区增益的激光之间得到精细化地相位调节，进而提高可调谐激光器使用上的稳定性；

信号获取组件可以对子增益区中的光电信号进行监控并获取监控中得到的相关参数信息，有助于工程师通过相关参数信息对可调谐激光器的工作情况进行掌握，进而根据需求进行调整，增加了可调谐激光器的智能化程度，最终有助于改善可调谐激光器的激光输出的质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例中示出的一种宽谱可调谐半导体激光器的整体结构示意图。

附图标记说明：1、第一反射区；2、第二反射区；21、第一反射镜；22、第二反射镜；3、总增益区；31、子增益区；4、增益电极；5、相位调节区；6、调相电极；7、电隔离区；8、信号获取组件。

具体实施方式

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图1，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

本申请实施例公开一种宽谱可调谐半导体激光器。

参考图1，一种宽谱可调谐半导体激光器，包括依次设置的第一反射区1、总增益区3、相位调节区5以及第二反射区2。其中，总增益区3包括若干个子增益区31，若干个子增益区31之间并行设置，本实施例中以包括两个子增益区31的总增益区3为例进行说明，其他情况与之类似，不做赘述。在实施中，第一反射区1可以设置为第三反射镜，第二反射区2可以设置为第四反射镜。具体的，第三反射镜和第四反射镜均可以设置为光纤布拉格光栅式反射镜，且第三反射镜具有第三周期，第四反射镜具有第四周期。子增益区31可以设置为光学谐振腔，可以采用电注入的方式实现子增益区31的增益功能。

这样，在可调谐激光器工作的过程中，可以在通过电注入的方式激发子增益区31时，控制注入电流按照预设的电流值进行扫描，这样并行的子增益区31中每个子增益区31均可以分别提供反馈、振荡、增益效果，各个子增益区31的增益效果通过相位调节区5的精准调谐处理后得到叠加，进而使得可调谐激光器的波长可调谐宽度得到拓宽，避免了可调谐激光器的波长调节受到单一的有源增益区的限制。

在一个实施例中，协同控制的子增益区31难以实现的子增益区31的精细化控制，因此相应的，每个子增益区31上分别设有独立的增益电极4，每个增益电极4受到独立地控制，也即可以独立地进行电注入的参数设置。这样，使用者可以根据使用需求，对子增益区31进行独立施加正向电压实现调谐波长输入，也可以不进行电压输入甚至输入负向电压。

这样，有助于增加可调谐激光器波长控制的精细化程度。

在一个实施例中，相位调节区5上设有调相电极6，调相电极6用于对相位调节区5进行电注入以实现相位调节的控制。调相电极6对相位调节区5相位调谐的精细化控制可以通过对相位调节区5输入电流的精确扫描来实现。这样，相位调节区5可以根据可调谐激光器的使用需求进行相位调谐，有助于改善可调谐激光器工作的稳定性。

在一个实施例中，在物理结构上，由于相位调节区5的物理尺寸有限而并联的子增益区31的数量不可控制，因此相应的，相位调节区5与若干个子增益区31之间的连接方式可以包括弧形波导以及直波导。具体到每个子增益区31与相位调节区5的连接处的连接方式，可以根据实际情况决定：当子增益区31的位置偏离相位调节区5的直线方向时，选用弧形波导进行连接；当子增益区31的位置位于相位调节区5的直线方向时，选用直波导进行连接。

这样，有助于改善可调谐激光器结构上的稳定性。

在一个实施例中，激光器中不同区域实现不同的功能，但难以避免地容易发生干扰，因此相应的，在可调谐激光器中第一反射区1、第二反射区2、总增益区3以及相位调节区5之间均设有电隔离区7。具体的，电隔离区7可以设置为蚀刻狭槽。

在一个实施例中，第二反射区2可以包括第一反射镜21和第二反射镜22，第一反射镜21和第二反射镜22均可以设置为光纤布拉格光栅式反射镜，第一反射镜21具有第一周期，第二反射镜22具有第二周期。有助于对可调谐激光器中的激光进行反复地激发增益，进而有助于增强激光的强度。

在一个实施例中，子增益区31上还可以设置信号获取组件8，信号获取组件8与同一子增益区31上的增益电极4连接、用于监控光电流输出功率。

在实施中，信号获取组件8可以采用用于探测光电流参数的探测器件对子增益区31中的光电流进行探测，探测器件可以连接在子增益区31的增益电极4上，通过增益电极4对子增益区31的光电流进行取样探测。这样，使用者可以根据使用需求，通过信号获取组件8获取光电流的相关参数，进而有助于辅助使用者对子增益区31的工作情况进行监控。

以上所述，以上实施例仅用以对本申请的技术方案进行了详细介绍，但以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想，不应理解为对本申请的限制。本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种宽谱可调谐半导体激光器，其特征在于：包括分别设于所述激光器两端的第一反射区(1)以及第二反射区(2)，所述第一反射区(1)和第二反射区(2)之间设有总增益区(3)，所述总增益区(3)包括若干个子增益区(31)，若干个所述子增益区(31)之间并行设置。

2.根据权利要求1所述的一种宽谱可调谐半导体激光器，其特征在于：若干个所述子增益区(31)上均分别设有增益电极(4)，所述增益电极(4)之间独立设置。

3.根据权利要求1所述的一种宽谱可调谐半导体激光器，其特征在于：若干个所述子增益区(31)与所述第二反射区(2)之间设有相位调节区(5)，所述相位调节区(5)上设有用于实现相位调节区(5)电注入的调相电极(6)。

4.根据权利要求3所述的一种宽谱可调谐半导体激光器，其特征在于：所述相位调节区(5)与若干个子增益区(31)之间通过弧形波导或直波导连接。

5.根据权利要求3所述的一种宽谱可调谐半导体激光器，其特征在于：所述第一反射区(1)、第二反射区(2)、总增益区(3)以及相位调节区(5)之间均设有电隔离区(7)。

6.根据权利要求5所述的一种宽谱可调谐半导体激光器，其特征在于：所述电隔离区(7)设置为蚀刻狭槽。

7.根据权利要求1所述的一种宽谱可调谐半导体激光器，其特征在于：所述第二反射区(2)包括第一反射镜(21)和第二反射镜(22)。

8.根据权利要求2所述的一种宽谱可调谐半导体激光器，其特征在于：所述子增益区(31)上还设有信号获取组件(8)，所述信号获取组件(8)与同一子增益区(31)上的增益电极(4)连接、用于监控光电流输出功率。

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