[发明专利]注入锁定半导体激光器

说明书

本发明提供一种注入锁定半导体激光器，包括：主激光器、第一准直透镜、全反镜、半反半透镜、第二准直透镜、从激光器、聚焦透镜和光纤；主激光器发出的激光经过第一准直透镜整形为第一平行光束，第一平行光束通过全反镜入射到半反半透镜上，半反半透镜的反射光经过第二准直透镜注入锁定至从激光器内部，注入锁定后的从激光器激光经过第二准直透镜整形为第二平行光束，第二平行光束经过半反半透镜后的透过光经过聚焦透镜耦合进光纤中，并通过光纤输出。本发明更加集成化、小型化，更具备工程化应用价值；本发明通过空间光学元件进行耦合，可以高度保持激光器本身的偏振态，以及固定的主从激光器的光程差，激光器的输出更加稳定。

技术领域

本发明属于半导体激光器制造技术领域，特别是一种注入锁定半导体激光器。

背景技术

目前工程化的量子保密通信网络中多采用弱相干光源进行量子密钥分发系统构建，这些弱相干光源工作在增益开关模式下，经由窄脉冲电信号进行驱动，输出激光，再经衰减器等将光能量衰减至单光子水平。这类光源虽然不是理想的单光子源，但是其高效实用，适合目前量子保密通信工程化发展需求。

目前适用于量子保密通信网络的增益开关半导体激光器多基于高速DFB激光器。对此类激光器的性能要求之一就是激光时间脉冲的抖动小。但一般单个DFB激光器的时间脉冲抖动约为十几个皮秒，通常利用外部光注入方式，也就是采用主、从两个激光器，通过主激光器的受激辐射抑制从激光器的自发辐射，从而降低从激光器由自发辐射引起的非相关时间抖动。这种注入锁定方式实现的激光器时间脉冲抖动约为几个皮秒，脉冲抖动的减小有利于提升量子保密通信系统的最远通信距离和成码率。

现有的注入锁定半导体激光器是基于两个DFB激光器，主从激光器之间为单向注入，利用环形器进行连接才能实现。这样就涉及三个器件的连接使用，不利于集成化、小型化的工程化应用需求。

发明内容

本发明提供一种注入锁定半导体激光器，与现有的基于分立器件的注入锁定增益开关半导体激光器相比，更加集成化、小型化，更具备工程化应用价值；本发明中主从激光器是通过空间光学元件进行耦合，可以高度保持激光器本身的偏振态，以及固定的主从激光器的光程差，激光器的输出更加稳定。

根据本发明实施例的第一方面，提供一种注入锁定半导体激光器，包括主激光器、第一准直透镜、全反镜、半反半透镜、第二准直透镜、从激光器、聚焦透镜和光纤，所述第一准直透镜和全反镜位于第一激光的光路上，所述第二准直透镜、半反半透镜、聚焦透镜和光纤位于第二激光的光路上；7

主激光器发出的激光经过第一准直透镜整形为第一平行光束，第一平行光束通过全反镜入射到半反半透镜上，半反半透镜的反射光经过第二准直透镜注入锁定至从激光器内部，注入锁定后的从激光器激光经过第二准直透镜整形为第二平行光束，所述第二平行光束经过半反半透镜后的透过光经过聚焦透镜耦合进光纤中，并通过光纤输出。

本发明与现有的基于分立器件的注入锁定增益开关半导体激光器相比，更加集成化、小型化，更具备工程化应用价值；本发明中主从激光器是通过空间光学元件进行耦合，可以高度保持激光器本身的偏振态，以及固定的主从激光器的光程差，激光器的输出更加稳定。

在另一种可选的实现方式中，所述注入锁定半导体激光器还包括第一光隔离器和第二光隔离器，所述第一光隔离器位于第一准直透镜与全反镜之间，所述第二光隔离器位于半反半透镜与聚焦透镜之间。

在另一种可选的实现方式中，所述注入锁定半导体激光器还包括外壳，所述主激光器、第一准直透镜、全反镜、半反半透镜、第二准直透镜、从激光器、聚焦透镜和光纤被封装于所述外壳内，所述外壳设有两个SMP高频电接口，分别通过两根共面的微带线加载至主激光器和从激光器上。

在另一种可选的实现方式中，所述主激光器采用高速DFB激光器芯片、波长可调谐的高速DFB激光器芯片或连续工作的窄线宽半导体激光器。