[发明专利]一种可调谐窄线宽激光器

说明书

本申请公开了一种可调谐窄线宽激光器，包括平面光波导和半导体光放大器，平面光波导包括衬底层、下包层、波导芯层、上包层和电极层，波导芯层包括非对称马赫增德尔干涉仪、第一平行信道单微环谐振滤波器、第二平行信道单微环谐振滤波器、Y型分束器、第一锥形模式转换器、直波导芯层、第二锥形模式转换器和环形反射器，直波导芯层上键合有半导体光放大器，电极层包括位于非对称马赫增德尔干涉仪的非对称长臂上面的电极、位于第一平行信道单微环谐振滤波器和第二平行信道单微环谐振滤波器上面的电极和位于环形反射器上面的电极，能够在保证调谐范围和边模抑制比足够大，满足激光通信所用的超窄线宽的要求，且保证工艺简单，性能稳定，成本低。

技术领域

本发明属于半导体激光器技术领域，特别是涉及一种可调谐窄线宽激光器。

背景技术

硅光子技术具有传输速度快、信息容量大、集成度高、成本低、功耗小、与COMS工艺兼容等优点，是解决下一代超高速信息和数据传输瓶颈的关键技术。随着数据通信带宽的日益增长，频率资源越来越紧张，通常需要提高波长利用率、增加波长调谐范围的方式应对，而硅是间接带隙材料，高性能的光源的缺少严重制约了硅光子技术的发展。采用键合技术能有效结合III-V族半导体激光器和硅光子平台的优势，但目前的硅基激光器输出线宽不够窄，或调谐范围不够宽，难以满足超高速和超大容量通信对带宽的要求。

传统的硅基激光器，当采用微环谐振器实现波长调谐时，由于微环谐振器影响的纵模增益差(即边模抑制比)与光谱线宽存着一种取舍关系，纵模增益差只与微环谐振器的谐振峰有关，当腔长增加时，纵模间距会变小，纵模增益差减小，很容易产生多模震荡，一般微环自由光谱区选取要远大于纵模自由光谱区，使得线宽压缩在100kHz左右。

因此，如何在保证调谐范围和边模抑制比都足够大的同时，研制一种能够满足激光通信所用的超窄线宽单端口输出可调谐激光器，且保证制造工艺简单，性能稳定，成本低，这是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种可调谐窄线宽激光器，能够在保证调谐范围和边模抑制比都足够大的同时，满足激光通信所用的超窄线宽的要求，且保证制造工艺简单，性能稳定，成本低。

本发明提供的一种可调谐窄线宽激光器，包括平面光波导和半导体光放大器，所述平面光波导包括从下至上依次设置的衬底层、下包层、波导芯层、上包层和电极层，其中，所述波导芯层包括依次连接的非对称马赫增德尔干涉仪、第一平行信道单微环谐振滤波器、第二平行信道单微环谐振滤波器、Y型分束器、第一锥形模式转换器、直波导芯层、第二锥形模式转换器和环形反射器，所述直波导芯层上键合有所述半导体光放大器，所述电极层包括位于所述非对称马赫增德尔干涉仪的非对称长臂上面的电极、位于所述第一平行信道单微环谐振滤波器和所述第二平行信道单微环谐振滤波器上面的电极和位于所述环形反射器上面的电极。

优选的，在上述可调谐窄线宽激光器中，所述半导体光放大器的中间呈条形，两端呈锥形，且其衬底片上具有刻蚀阻挡层。

优选的，在上述可调谐窄线宽激光器中，所述波导芯层为硅基光波导芯层。

优选的，在上述可调谐窄线宽激光器中，所述波导芯层中的各个器件为单模矩形波导或单模脊形波导。

优选的，在上述可调谐窄线宽激光器中，所述衬底层为硅基衬底层，所述下包层为二氧化硅下包层，所述上包层为二氧化硅上包层或苯并环丁烯上包层，所述电极层为金电极层、铝电极层或钛电极层。

优选的，在上述可调谐窄线宽激光器中，所述第一平行信道单微环谐振滤波器包括第一环形波导、作为上信道的第一直波导和作为下信道的第二直波导，所述第一直波导与所述非对称马赫增德尔干涉仪连接，所述第二直波导与所述Y型分束器的一个输出端口连接。