[发明专利]量子级联激光器全光相位调制系统

权利要求书

1.一种量子级联激光器全光相位调制系统，其包括量子级联激光器（A）和外调制光源（B）；其特征在于：

所述量子级联激光器是一全光相位调制量子级联激光器，其结构分为三部分：量子级联激光器工作区（1）、量子级联激光器全光相位调制区（2）和量子级联激光器全光相位调制光窗口（3）；上述三部分结构是以一个完整的量子级联激光器基本结构为基础经以下改进而形成：在沿激光器谐振腔方向，将一个完整的量子级联激光器基本结构分为紧邻的前后两段，后一段在上下表面制作有一对电极，施加偏置电流后可使该段量子级联激光器工作在阈值以上，该段作为所述量子级联激光器工作区（1）；前一段无电极，用于实现全光相位调制，作为量子级联激光器全光相位调制区（2）；在量子级联激光器全光相位调制区（2）激光器谐振腔的侧壁经过切割后形成一透射光窗口，作为量子级联激光器全光相位调制光窗口（3）；

所述外调制光源按光的走向依次包括：激光器电源及控制单元（7）、全光调制激光器（6）、光纤耦合器（5）和光纤（4），其中激光器电源及控制单元（7）对全光调制激光器输出光强进行调制，所述光纤（4）的出射端直接对准量子级联激光器全光相位调制光窗口（3）；

在量子级联激光器工作区（1）施加直流偏置电流，使激光器工作在阈值以上，输出功率稳衡的红外激光；激光器电源及控制单元（7）对全光调制激光器（6）输出光强进行调制，其输出即为调制光；该调制光由光纤耦合器（5）进入光纤（4）；由光纤（4）的出射端直接将调制光入射量子级联激光器全光相位调制光窗口（3），进入到量子级联激光器全光相位调制区（2），对其包含的激光器谐振腔部分的红外激光折射率进行调制，实现对量子级联激光器输出红外激光的相位调制。

2.根据权利要求1所述的量子级联激光器全光相位调制系统，其特征在于，所述经量子级联激光器全光相位调制光窗口（3）进入到量子级联激光器全光相位调制区（2）的调制光，其光子能量大于或等于量子级联激光器带间跃迁所需能量（通常对应近红外光或可见光），调制光在量子级联激光器全光相位调制区所在的量子级联激光器谐振腔内，通过激发价带电子跃迁到导带，形成自由电子和空穴，改变谐振腔内量子级联激光器红外激光折射率，进而改变量子级联激光器谐振腔有效腔长，从而改变量子级联激光器输出红外波长或光频率，实现对量子级联激光器输出红外激光的相位调制。

3.根据权利要求1或2所述的量子级联激光器全光相位调制系统，其特征在于，所述量子级联激光器全光相位调制光窗口（3）位于激光器侧壁，调制光可以对激光器谐振腔内的整个量子级联激光器全光相位调制区（2）的折射率进行调制，获得很高的相位调制系数。

4.根据权利要求1或2所述的量子级联激光器全光相位调制系统，其特征在于，全光相位调制量子级联激光器分为独立的两个区：量子级联激光器工作区（1）和量子级联激光器全光相位调制区（2），分别实现光强的控制和相位的调制，两者之间相互干扰较小，可以实现纯相位调制。

5.根据权利要求1或2所述的量子级联激光器全光相位调制系统，其特征在于，所述外调制光源的光采用光强度呈周期性变化的调制光，实现对量子级联激光器激光输出波长或光频率的周期性调制，即对量子级联激光器光相位的调制，应用于高灵敏度红外激光相位调制光谱。

6.根据权利要求1或2所述的量子级联激光器全光相位调制系统，其特征在于，所述外调制光源的调制光采用数字脉冲，对量子级联激光器全光相位调制区（2）进行折射率调制，从而实现对量子级联激光器输出激光光频率的调制，应用于自由空间高速调频红外光通讯。

7.根据权利要求1或2所述的量子级联激光器全光相位调制系统，其特征在于，所述外调制光源的调制光采用数字脉冲近红外光，对量子级联激光器全光相位调制区（2）进行折射率调制，从而实现对量子级联激光器输出激光光频率的调制，将调幅近红外通讯信号直接转换成为调频红外激光信号，应用于将近红外通讯直接转变成为自由空间高速调频红外光通讯。