一種基于硅基的窄線寬可調外腔激光器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及光通信的集成光學領域，具體設及一種基于娃基的窄線寬可調外腔激 光器。
【背景技術】
[0002] 近年來，光通信系統中的譜效率不斷增加，相干光傳輸系統被認為是一種非常好 的解決譜效率增加的方案。窄線寬可調激光器是相干光傳輸系統中非常重要的元件。目 前，現有的可調激光器一般為：（1)采用SGDBR(Sampledgratingdistributedbragg reflecto;r取樣光柵分布布拉格反射）、DFB值ist;ributedF'eedBack，分布反饋）陣列和 Y波導等單片集成的可調諧激光器，單片集成的激光器需要高精度的光刻技術。（2) -種 15曲Z線寬的基于MEMSWicro-Electro-MechanicalSystem,微機電系統）的外腔可調諧 激光器，該激光器的機械控制結構比較復雜。
[0003] 近年來，娃光子技術由于其低成本、低功耗和小尺寸等特點受到了社會的極大關 注。目前，市面上已報道了 一種直接與SOA(Semicon化Ctor化ticalAmplifier，半導體光 放大器）對接的混合集成型娃基雙環激光器。
[0004] 但是，混合集成型娃基雙環激光器需要亞微米級超高精度的無源對準工藝；為了 在混合集成型娃基雙環激光器中實現窄線寬，通常采用較長的長腔結構。考慮到娃波導的 傳播損耗為2. 4地/cm,長的無源波導會在光路中引入更多的損耗；而在=五族增益忍片和 娃基忍片間采用自由空間結構能夠避免上述損耗高的問題，自由空間結構能夠非常容易地 調整腔長從而得到窄的線寬、且損耗很低。
[0005] 窄線寬可調激光器除了對線寬的要求高，另外一個關鍵參數為波長的可調范圍。 光通訊系統中需要能覆蓋C波段的波長，甚至更寬。但是采用單個娃基微環對工藝要求高， 損耗較大，難W實現如此寬的調諧范圍。
【發明內容】
[0006] 針對現有技術中存在的缺陷，本發明解決的技術問題為：增大寬波長的調諧范圍， 保證激光得到窄線寬。本發明為小型化腔激光器，不僅制造成本較低，而且易于集成，工藝 容差較小，適于推廣。
[0007] 為達到W上目的，本發明提供的基于娃基的窄線寬可調外腔激光器，包括光源、娃 基光禪合器、娃基微環濾波器和2個光柵禪合器：第一光柵禪合器和第二光柵禪合器；所述 可調外腔激光器還包括非對稱馬赫-曾德干設儀、W及3個MMI:第一MMI、第二MMI和第= MMI;所述非對稱馬赫-曾德干設儀上設置有2個不對稱的臂，所述娃基微環濾波器采用上 下話路型微環諧振腔，娃基微環濾波器設置有2個監測端口；
[0008] 所述光源的輸出端與娃基光禪合器的輸入端相連，娃基光禪合器的輸出端與第一 MMI的輸入端相連；第一MMI的輸出端分別與非對稱馬赫-曾德干設儀的2個臂的輸入端 相連，2個臂的輸出端與第二匪I的輸入端相連；第二匪I的輸出端與第S匪I的輸入端相 連，第=MMI的輸出端分別與娃基微環濾波器上下話路的輸入端相連；上下話路的輸出端 分別與第一光柵禪合器、第二光柵禪合器相連；第一光柵禪合器和第二光柵禪合器分別位 于娃基微環濾波器的2個監測端口；
[0009] 所述娃基微環濾波器的自由光譜范圍為5~50nm，所述非對稱馬赫-曾德干設儀 的自由光譜范圍為娃基微環濾波器的自由光譜范圍的1~4倍。
[0010] 在上述技術方案的基礎上，所述可調外腔激光器進行激光輸出時，光源發出的激 光經娃基光禪合器禪合進至第一匪I，第一匪I將禪合的光分為兩路；兩路光經非對稱馬 赫-曾德干設儀的2個臂傳輸后，通過第二MMI合波；合波后的光通過第=MMI分為2路，2 路光分別經娃基微環濾波器的上下話路濾波，經上話路濾波得到的光輸出至第一光柵禪合 器監測激光輸出，經下話路濾波得到的光輸出至第二光柵禪合器監測激光輸出。
[0011] 在上述技術方案的基礎上，所述娃基微環濾波器的自由光譜范圍FS%w的計算公 式為：
[0012] 上述計算公式中A為娃基微環濾波器的波長，AA為娃基微環濾波器的相鄰諧 振峰的波長間隔，C為光速，n,為娃基微環濾波器的波導群折射率，為圓周率，R為娃基 微環濾波器的微環半徑。
[0013] 在上述技術方案的基礎上，所述非對稱馬赫-曾德干設儀的2個臂長 差AL與非對稱馬赫-曾德干設儀的自由光譜范圍FSRw^的計算公式表示為：
[0014]上述計算公式中M為非對稱馬赫-曾德干設儀的波長，AM為非對稱馬赫-曾 德干設儀的相鄰諧振峰的波長間隔，n,i為非對稱馬赫-曾德干設儀的波導群折射率。
[0015] 在上述技術方案的基礎上，所述娃基微環濾波器和非對稱馬赫-曾德干設儀上各 加載有熱電阻，通過熱電阻調節諧振峰的位置W選擇諧振波長。
[0016] 在上述技術方案的基礎上，所述非對稱馬赫-曾德干設儀的自由光譜范圍為娃基 微環濾波器的自由光譜范圍的2倍。
[0017] 在上述技術方案的基礎上，所述光源采用SOA忍片或LD忍片。
[0018] 在上述技術方案的基礎上，所述娃基光禪合器采用端面禪合器或光柵禪合器。
[0019]與現有技術相比，本發明的優點在于：
[0020] (1)本發明的娃基微環濾波器和非對稱馬赫-曾德干設儀的自由光譜范圍錯開， 用W選擇波長。本發明輸出激光時，兩路光經非對稱馬赫-曾德干設儀的2個臂傳輸時，非 對稱馬赫-曾德干設儀輸出的光波為2個臂中光場相互疊加的結果，通過改變其中一個臂 的折射率，可W在兩個臂間引入一定的光程差，從而調節兩束光之間的相位差，相位差決定 了第二MMI干設疊加之后的光場分布。因此，本發明的最大波長調諧范圍取決于非對稱馬 赫-曾德干設儀的自由光譜范圍。
[0021] 有鑒于此，本發明的娃基微環濾波器的自由光譜范圍為5~50nm，非對稱馬赫-曾 德干設儀的自由光譜范圍為娃基微環濾波器的的自由光譜范圍的1~4倍，不僅能夠增大 寬波長的調諧范圍，而且使得光進入娃基微環濾波器的上下話路時，娃基微環濾波器的Q 值較高，W保證激光得到窄線寬。
[0022] (2)本發明為小型化腔激光器，不僅制造成本較低，而且易于集成，工藝容差較小， 適于推廣。
【附圖說明】
[0023] 圖1為本發明實施例中基于娃基的窄線寬可調外腔激光器的結構示意圖；
[0024] 圖2為本發明實施例中第一光柵禪合器監測的光譜圖。 陽02引 圖中：101-光源，202-娃基光禪合器，103-第一匪1,104-非對稱馬赫-曾德干設 儀，105-第二MMI，106-第SMMI，107-娃基微環濾波器，108-第一光柵禪合器，109-第二光 柵禪合器。
【具體實施方式】
[00%] W下結合附圖及實施例對本發明作進一步詳細說明。
[0027] 參見圖1所示，本發明實施例中的基于娃基的窄線寬可調外腔激光器，包括光源 101、娃基光禪合器102、非對稱馬赫-曾德干設儀104、娃基微環濾波器107、3個MMI(IX2 的多模干設儀）：第一MMI103、第二MMI105和第SMMI106、W及2個光柵禪合器：第一光柵 禪合器108和第二光柵禪合器109。光源101可W采用SOA忍片或LD(半導體激光器）忍 片，娃基光禪合器102可W采用端面禪合器或光柵禪合器。
[002引參見圖1所示，非對稱馬赫-曾德干設儀104上設置有2個不對稱（即臂長不等） 的波導（臂），娃基微環濾波器107采用上下話路型微環諧振腔（Add-Drop型諧振腔，Add 端和化OP端為濾波器的上下話路），其設置有2個監測端口。娃基微環濾波器107的自由 光譜范圍為5~50nm，非對稱馬赫-曾德干設儀104的自由光譜范圍為娃基微環濾波器107 的自由光譜范圍的1~4倍。
[0029] 參見圖1所示，光源101的輸出端通過娃波導與娃基光禪合器102的輸入端相連， 娃基光禪合器102的輸出端通過娃波導與第一MMI103的輸入端相連。第一MMI103的輸出 端分別通過娃波導與非對稱馬赫-曾德干設儀104的2個臂的輸入端相連，2個臂的輸出端 通過娃波導與第二MMI105的輸入端相連。第二MMI105的輸出端通過娃波導與第=MMI106 的輸入端相連，第=MMI106的輸出端分別通過娃波導與娃基微環濾波器107上下話路的輸 入端相連。上下話路的輸出端分別通過娃波導與第一光柵禪合器108、第二光柵禪合器109 相連；第一光柵禪合器