[发明专利]一种基于阵列波导光栅的混合集成外腔可调激光器

权利要求书

1.一种基于阵列波导光栅的混合集成外腔可调激光器，包括光波导芯片、半导体增益管芯，其特征在于：

所述光波导芯片包括阵列波导光栅和阵列波导反射可控组件，所述阵列波导反射可控组件包括多个可控器件，所述阵列波导光栅将多个所述可控器件光导通到所述半导体增益管芯；

所述半导体增益管芯的两端面分别镀有部分反射膜和增透膜，所述光波导芯片的位于所述半导体增益管芯的增透膜一侧，构成该外腔可调激光器的外腔部分，所述半导体增益芯片的部分反射膜与所述阵列波导反射可控组件构成激光器的谐振腔；

多个所述可控器件中的每一个能够通过调控外界驱动条件来改变谐振腔的腔内损耗或者改变光波导芯片反射端的反射特性，从而实现该外腔可调激光器的波长调谐。

2.如权利要求1所述的基于阵列波导光栅的混合集成外腔可调激光器，其特征在于：所述外腔可调激光器进一步包括耦合输出光路、光功率检测装置以及控制驱动单元。

3.如权利要求2所述的基于阵列波导光栅的混合集成外腔可调激光器，其特征在于：所述耦合输出光路包括准直耦合透镜、光隔离器、输出耦合透镜；准直耦合透镜将半导体增益管芯输出的激光束准直耦合到光隔离器，输出耦合透镜与输出光纤相连将输出的激光束耦合输出到输出光纤；

所述光功率检测装置包括分光束器、光探测器；分光束器设置在光隔离器和输出耦合透镜之间，将由光隔离器输出到输出耦合透镜的激光束按一定比例分离出来输入到光探测器；

所述控制驱动单元包括控制与驱动单元，控制与驱动单元与所述光波导芯片、半导体增益管芯以及所述光探测器相连接。

4.如权利要求1-3中任一项所述的基于阵列波导光栅的混合集成外腔可调激光器，其特征在于：所述可控器件中的每一个包括可控高衰减器件和直波导。

5.如权利要求4所述的基于阵列波导光栅的混合集成外腔可调激光器，其特征在于：所述可控高衰减器件为通/断式光开关，每个所述直波导的端面镀有高反膜，每个所述直波导的高反膜与所述半导体增益芯片的部分反射膜构成激光器的谐振腔；通过分别控制不同所述通/断式光开关的开启来使不同波长所对应的谐振腔达到输出激光的阈值条件，以获得相应波长的激光。

6.如权利要求1-3中任一项所述的基于阵列波导光栅的混合集成外腔可调激光器，其特征在于：所述可控器件中的每一个包括直波导和布拉格光栅。

7.如权利要求6所述的基于阵列波导光栅的混合集成外腔可调激光器，其特征在于：每个所述直波导的端面镀有增透膜，每个所述布拉格光栅与所述半导体增益芯片的部分反射膜构成激光器的谐振腔；每个所述布拉格光栅的中心波长与其对应的阵列波导光栅的端口对应的中心波长之间存在一定的波长偏离，以确保在未实施驱动条件下该波长的信号不可能形成激射，通过分别控制不同所述布拉格光栅的中心波长来使不同波长所对应的谐振腔达到输出激光的阈值条件，从而获得相应波长的激光激射。

8.如权利要求7所述的基于阵列波导光栅的混合集成外腔可调激光器，其特征在于：所述布拉格光栅可采用相位掩膜技术制作，所述布拉格光栅具有材料热光效应，所述布拉格光栅的中心波长由一个加热元件控制。

9.如权利要求1-8中任一项所述的基于阵列波导光栅的混合集成外腔可调激光器，其特征在于：所述阵列波导光栅为无热型硅基阵列波导光栅，其输出通道间隔取决于所应用的通信系统的通道间隔。

10.如权利要求1-9中任一项所述的基于阵列波导光栅的混合集成外腔可调激光器，其特征在于：所述外腔可调激光器进一步包括半导体制冷器和热敏电阻；通过调控半导体增益管芯的电流或者改变半导体增益管芯下的半导体制冷器的温度来控制输出激光的相位。

11.如权利要求4-9中任一项所述的基于阵列波导光栅的混合集成外腔可调激光器，其特征在于：所述直波导处设置有热光调相元件，通过在实现热光调相元件来控制输出激光的相位。

12.如权利要求3-11中任一项所述的基于阵列波导光栅的混合集成外腔可调激光器，其特征在于：所述光探测器将当前的光电流取样值反馈给所述控制与驱动单元，所述控制与驱动单元根据预先定标好的激光器输出功率与光探测器光电流的对应关系计算当前输出功率大小，比较与目标光功率的差距，调整所述半导体增益管芯电流的大小，使激光器输出功率达到目标光功率值。