[发明专利]基于微环谐振腔的负反馈窄线宽半导体激光器

说明书

一种基于微环谐振腔的负反馈窄线宽半导体激光器，包括封装在激光器壳体里面的半导体分布反馈激光器、集成化的微环谐振腔、发射功率监控探测器、激光器输出耦合单元、输出光纤、热电制冷器和温度探测单元，其中集成化的微环谐振腔的耦合波导两端分别镀有增透膜和高反射膜。本发明利用微环谐振腔的滤波功能，对分布反馈激光器的发射频率进行反馈控制，从而提升发射激光的频率稳定性，达到降低激光器线宽的目的。

技术领域

本发明涉及一种半导体激光器，具体涉及一种基于微环谐振腔的负反馈窄线宽半导体激光器。

背景技术

半导体激光器被广泛应用于光通信与光传感领域，然而由于线宽问题的存在，其在光通信与光传感上的使用均受到了限制。窄的线宽可以提高光通信系统中的传输长度，传输容量，也可以提高光探测的能力。

在光探测领域，这些年来高性能的光纤光反馈探测技术得到了长足的发展，然而随着探测技术由航空、石油探测等领域逐渐拓展到其他对价格更为敏感的领域，寻找一种低价，可靠的替代品也就成了当务之急。在探测系统中，光源是主要部分，因而，解决该问题的关键正是寻找一种高性能，高可靠性的廉价光源。

外腔半导体激光器无疑是一种优良的解决思路。比起分布式反馈激光器(DFB)，它能提供更窄的线宽，更低的相位噪声。与光纤激光器相比，外腔半导体激光器价格低廉，尺寸较小，可靠性高且对环境的抗干扰能力强。正是由于窄线宽半导体激光器有着广泛的应用前景，人们目前已对其进行了广泛的研究。

目前应用最为广泛的方案是使用光纤光栅的方法构建外腔，从而降低激光器的相位噪声，压低激光器的线宽。由于光纤的引入，不利于提升激光器的稳定性和可靠性，并且此类激光器的制作难度较大，不易于实现批量化生产，因此亟需研究低成本且易于批量化加工的窄线宽激光器产品。

发明内容

面向光通信技术和相干激光探测等领域对窄线宽激光器的需求，针对实现集成化窄线宽激光器的技术难题，本发明提供了一种基于微环谐振腔的负反馈窄线宽半导体激光器，该激光器具有和分布反馈式半导体激光器相同的发光效率，并且结构简单、稳定可靠、成本低廉及易于大规模生产等优点。

本发明的技术方案是：

一种基于微环谐振腔的负反馈窄线宽半导体激光器，其特殊之处是，包括激光器壳体、半导体制冷器、温度传感器、微环谐振腔、半导体激光器、光电探测器、耦合单元及输出光纤；

半导体制冷器由导热胶贴装在激光器壳体的内表面；

温度传感器、微环谐振腔、光电探测器、半导体激光器、耦合单元及输出光纤由导热胶及导热垫片固定在半导体制冷器表面；

半导体激光器、光电探测器、半导体制冷器、温度传感器通过金属线与激光器壳体的对应引脚相连接；

微环谐振腔的两个端面分别镀有增透膜和高反射膜；

半导体激光器位于微环谐振腔镀有增透膜的一侧并且和微环谐振腔采用端面耦合的方式进行耦合，光电探测器位于微环谐振腔镀有高反射膜的一侧；

半导体激光器发出经微环谐振腔反馈压窄后的激光经耦合单元、输出光纤后射出；

温度传感器用于检测监控半导体激光器的工作温度，且贴近微环谐振腔设置。

进一步地，上述微环谐振腔为直通型的微环谐振腔或者为上下话路型微环谐振腔，其品质因子大于1×10⁵，自由光谱范围为1GHz～2THz。

进一步地，上述半导体激光器为分布反馈式半导体激光器，其发光波长由半导体制冷器和工作电流进行调节。

进一步地，上述半导体激光器的发光波长位于微环谐振腔谐振峰的上升沿位置。