一种基于硅基的窄线宽可调外腔激光器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及光通信的集成光学领域，具体设及一种基于娃基的窄线宽可调外腔激 光器。
【背景技术】
[0002] 近年来，光通信系统中的谱效率不断增加，相干光传输系统被认为是一种非常好 的解决谱效率增加的方案。窄线宽可调激光器是相干光传输系统中非常重要的元件。目 前，现有的可调激光器一般为：（1)采用SGDBR(Sampledgratingdistributedbragg reflecto;r取样光栅分布布拉格反射）、DFB值ist;ributedF'eedBack，分布反馈）阵列和 Y波导等单片集成的可调谐激光器，单片集成的激光器需要高精度的光刻技术。（2) -种 15曲Z线宽的基于MEMSWicro-Electro-MechanicalSystem,微机电系统）的外腔可调谐 激光器，该激光器的机械控制结构比较复杂。
[0003] 近年来，娃光子技术由于其低成本、低功耗和小尺寸等特点受到了社会的极大关 注。目前，市面上已报道了 一种直接与SOA(Semicon化Ctor化ticalAmplifier，半导体光 放大器）对接的混合集成型娃基双环激光器。
[0004] 但是，混合集成型娃基双环激光器需要亚微米级超高精度的无源对准工艺；为了 在混合集成型娃基双环激光器中实现窄线宽，通常采用较长的长腔结构。考虑到娃波导的 传播损耗为2. 4地/cm,长的无源波导会在光路中引入更多的损耗；而在=五族增益忍片和 娃基忍片间采用自由空间结构能够避免上述损耗高的问题，自由空间结构能够非常容易地 调整腔长从而得到窄的线宽、且损耗很低。
[0005] 窄线宽可调激光器除了对线宽的要求高，另外一个关键参数为波长的可调范围。 光通讯系统中需要能覆盖C波段的波长，甚至更宽。但是采用单个娃基微环对工艺要求高， 损耗较大，难W实现如此宽的调谐范围。
【发明内容】
[0006] 针对现有技术中存在的缺陷，本发明解决的技术问题为：增大宽波长的调谐范围， 保证激光得到窄线宽。本发明为小型化腔激光器，不仅制造成本较低，而且易于集成，工艺 容差较小，适于推广。
[0007] 为达到W上目的，本发明提供的基于娃基的窄线宽可调外腔激光器，包括光源、娃 基光禪合器、娃基微环滤波器和2个光栅禪合器：第一光栅禪合器和第二光栅禪合器；所述 可调外腔激光器还包括非对称马赫-曾德干设仪、W及3个MMI:第一MMI、第二MMI和第= MMI;所述非对称马赫-曾德干设仪上设置有2个不对称的臂，所述娃基微环滤波器采用上 下话路型微环谐振腔，娃基微环滤波器设置有2个监测端口；
[0008] 所述光源的输出端与娃基光禪合器的输入端相连，娃基光禪合器的输出端与第一 MMI的输入端相连；第一MMI的输出端分别与非对称马赫-曾德干设仪的2个臂的输入端 相连，2个臂的输出端与第二匪I的输入端相连；第二匪I的输出端与第S匪I的输入端相 连，第=MMI的输出端分别与娃基微环滤波器上下话路的输入端相连；上下话路的输出端 分别与第一光栅禪合器、第二光栅禪合器相连；第一光栅禪合器和第二光栅禪合器分别位 于娃基微环滤波器的2个监测端口；
[0009] 所述娃基微环滤波器的自由光谱范围为5~50nm，所述非对称马赫-曾德干设仪 的自由光谱范围为娃基微环滤波器的自由光谱范围的1~4倍。
[0010] 在上述技术方案的基础上，所述可调外腔激光器进行激光输出时，光源发出的激 光经娃基光禪合器禪合进至第一匪I，第一匪I将禪合的光分为两路；两路光经非对称马 赫-曾德干设仪的2个臂传输后，通过第二MMI合波；合波后的光通过第=MMI分为2路，2 路光分别经娃基微环滤波器的上下话路滤波，经上话路滤波得到的光输出至第一光栅禪合 器监测激光输出，经下话路滤波得到的光输出至第二光栅禪合器监测激光输出。
[0011] 在上述技术方案的基础上，所述娃基微环滤波器的自由光谱范围FS%w的计算公 式为：
[0012] 上述计算公式中A为娃基微环滤波器的波长，AA为娃基微环滤波器的相邻谐 振峰的波长间隔，C为光速，n,为娃基微环滤波器的波导群折射率，为圆周率，R为娃基 微环滤波器的微环半径。
[0013] 在上述技术方案的基础上，所述非对称马赫-曾德干设仪的2个臂长 差AL与非对称马赫-曾德干设仪的自由光谱范围FSRw^的计算公式表示为：
[0014]上述计算公式中M为非对称马赫-曾德干设仪的波长，AM为非对称马赫-曾 德干设仪的相邻谐振峰的波长间隔，n,i为非对称马赫-曾德干设仪的波导群折射率。
[0015] 在上述技术方案的基础上，所述娃基微环滤波器和非对称马赫-曾德干设仪上各 加载有热电阻，通过热电阻调节谐振峰的位置W选择谐振波长。
[0016] 在上述技术方案的基础上，所述非对称马赫-曾德干设仪的自由光谱范围为娃基 微环滤波器的自由光谱范围的2倍。
[0017] 在上述技术方案的基础上，所述光源采用SOA忍片或LD忍片。
[0018] 在上述技术方案的基础上，所述娃基光禪合器采用端面禪合器或光栅禪合器。
[0019]与现有技术相比，本发明的优点在于：
[0020] (1)本发明的娃基微环滤波器和非对称马赫-曾德干设仪的自由光谱范围错开， 用W选择波长。本发明输出激光时，两路光经非对称马赫-曾德干设仪的2个臂传输时，非 对称马赫-曾德干设仪输出的光波为2个臂中光场相互叠加的结果，通过改变其中一个臂 的折射率，可W在两个臂间引入一定的光程差，从而调节两束光之间的相位差，相位差决定 了第二MMI干设叠加之后的光场分布。因此，本发明的最大波长调谐范围取决于非对称马 赫-曾德干设仪的自由光谱范围。
[0021] 有鉴于此，本发明的娃基微环滤波器的自由光谱范围为5~50nm，非对称马赫-曾 德干设仪的自由光谱范围为娃基微环滤波器的的自由光谱范围的1~4倍，不仅能够增大 宽波长的调谐范围，而且使得光进入娃基微环滤波器的上下话路时，娃基微环滤波器的Q 值较高，W保证激光得到窄线宽。
[0022] (2)本发明为小型化腔激光器，不仅制造成本较低，而且易于集成，工艺容差较小， 适于推广。
【附图说明】
[0023] 图1为本发明实施例中基于娃基的窄线宽可调外腔激光器的结构示意图；
[0024] 图2为本发明实施例中第一光栅禪合器监测的光谱图。 阳02引 图中：101-光源，202-娃基光禪合器，103-第一匪1,104-非对称马赫-曾德干设 仪，105-第二MMI，106-第SMMI，107-娃基微环滤波器，108-第一光栅禪合器，109-第二光 栅禪合器。
【具体实施方式】
[00%] W下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
[0027] 参见图1所示，本发明实施例中的基于娃基的窄线宽可调外腔激光器，包括光源 101、娃基光禪合器102、非对称马赫-曾德干设仪104、娃基微环滤波器107、3个MMI(IX2 的多模干设仪）：第一MMI103、第二MMI105和第SMMI106、W及2个光栅禪合器：第一光栅 禪合器108和第二光栅禪合器109。光源101可W采用SOA忍片或LD(半导体激光器）忍 片，娃基光禪合器102可W采用端面禪合器或光栅禪合器。
[002引参见图1所示，非对称马赫-曾德干设仪104上设置有2个不对称（即臂长不等） 的波导（臂），娃基微环滤波器107采用上下话路型微环谐振腔（Add-Drop型谐振腔，Add 端和化OP端为滤波器的上下话路），其设置有2个监测端口。娃基微环滤波器107的自由 光谱范围为5~50nm，非对称马赫-曾德干设仪104的自由光谱范围为娃基微环滤波器107 的自由光谱范围的1~4倍。
[0029] 参见图1所示，光源101的输出端通过娃波导与娃基光禪合器102的输入端相连， 娃基光禪合器102的输出端通过娃波导与第一MMI103的输入端相连。第一MMI103的输出 端分别通过娃波导与非对称马赫-曾德干设仪104的2个臂的输入端相连，2个臂的输出端 通过娃波导与第二MMI105的输入端相连。第二MMI105的输出端通过娃波导与第=MMI106 的输入端相连，第=MMI106的输出端分别通过娃波导与娃基微环滤波器107上下话路的输 入端相连。上下话路的输出端分别通过娃波导与第一光栅禪合器108、第二光栅禪合器109 相连；第一光栅禪合器