[发明专利]用于集成光子器件的电压可控的激光输出耦合器

说明书

一种用于激光器的电压可控的输出耦合器，包括：液晶盒，该液晶盒响应于施加的电压提供双折射改变；以及，偏振器，该偏振器被相对于该液晶盒进行定向，以与该液晶盒共同形成用于该激光器的可变反射率镜；其中，该激光器的输出耦合能够通过按照切换间隔向液晶盒施加电压以将该可变反射率镜从高反射率切换到低反射率或将该可变反射率镜从低反射率切换到高反射率的方式进行控制，从而对该激光器进行主动调Q或腔倒空。

技术领域

本发明涉及一种用于集成光子器件的电压可控的激光输出耦合器。

背景技术

集成光子器件(或集成光子电路)是在透明介电材料内制造的小型化光学系统，该光学系统用于以更小的尺寸和功率来生成、传输和/或处理光信号。集成光子器件具有大量的潜在商业应用，包括光探测和测距(LIDAR)、芯片实验室(lab-on-chip，LOC)医疗诊断、环境感测、自由空间光(FSO)通信、定向红外对抗(DIRCM)等等。

特别地，近来，波导激光器(或玻璃芯片激光器)在广泛的集成光子器件中引起了极大的关注，因其紧凑的尺寸、固有的鲁棒性和高峰值功率处理能力，使得它们非常适用于纳秒时间尺度(timescale)的脉冲调Q(Q-switch)或腔倒空(cavity-dump)操作。

在集成波导激光器在广泛商业化中充分发挥其潜力之前，必须要解决的关键挑战是开发紧凑、快速且主动可控的输出耦合器(或调制器)，该输出耦合器使得集成波导激光器能够进行主动调Q和/或腔倒空，从而生成纳秒时间尺度的光脉冲。现有的声光或电光调制器(例如，普克尔斯盒)体积庞大，通常需要主动冷却并且需要射频电压(RF)电源或高压(HV)电源，因此不适合应用于集成波导激光器。

因此，需要另一种更适用于集成波导激光器的主动可控的输出耦合器。

发明内容

根据本发明，提供了一种用于激光器的电压可控的输出耦合器，包括：

液晶盒(liquid crystal cell)，该液晶盒响应于施加的电压提供双折射改变；以及

偏振器，该偏振器被相对于该液晶盒进行定向，以与该液晶盒共同形成用于该激光器的可变反射率镜；

其中，该激光器的输出耦合能够通过按照切换间隔向该液晶盒施加电压以将该可变反射率镜从高反射率切换到低反射率或将该可变反射率镜从低反射率切换到高反射率的方式进行控制，从而对该激光器进行主动调Q或腔倒空。

该施加的电压可以小于约100V，例如，该施加的电压在约5V与约80V之间，例如，该施加的电压约为50V。

该切换间隔可以小于约5微秒，致使光脉冲宽度小于约100纳秒，例如，该光脉冲宽度小于约50纳秒。

该电压可以以切换间隔的脉冲的形式来被施加，该切换间隔的脉冲具有从约0.1kHz至大于约50kHz的重复频率。

该液晶盒可以包括变形螺旋铁电(DHF)液晶，该DHF液晶位于前玻璃基板与后玻璃基板之间，该后玻璃基板被涂覆以用作电极，其中，该后玻璃基板还用作镜面。该镜面可以包括金属层、布拉格反射器、棱镜、以及它们的组合。

该偏振器可以包括玻璃偏振器、薄膜偏振器、偏振分束器、偏振模式选择性波导、线栅偏振器、以及它们的组合。

该激光器可以包括凹陷型包层波导激光器，例如，光泵浦的稀土掺杂ZBLAN(ZrF₄，BaF₂，LaF₃，AlF₃，NaF)凹陷型包层芯片激光器。

该液晶盒、该偏振器和该波导激光器可以一起被集成在基板上，以形成集成光子器件。

可替换地，该激光器可以包括光纤激光器，例如，光泵浦的稀土掺杂光纤激光器。