可调谐激光光源的制作方法_2

文档序号:9710388阅读:来源:国知局
调谐激光器段的激射波长,将其调谐至在可调谐激光器段的调谐范围之内的第一工作波长;
[0028](c)调谐可调谐传输滤光器的通带中心波长,以便在第一工作波长处增加边模抑制比;以及
[0029](d)激励半导体光放大器段。
【附图说明】
[0030]现在结合附图描述示例性实施例,其中:
[0031]图1A示出了一种现有技术的可调谐激光光源的示意性框图;
[0032]图1B示出了图1A中的的激光光源的反射镜反射光谱、放大为4倍的乘积光谱,和纵模位置;
[0033]图1C示出了一种现有技术的可调谐放大激光光源的示意性框图;
[0034]图2A示出了图1A中的激光光源的典型发射光谱;
[0035]图2B示出了图1C中的激光光源的典型发射光谱;
[0036]图3示出了本发明的具有可调谐滤光器的可调谐激光器装置的示意性框图;
[0037]图4A示出了图3中的的可调谐激光器装置的实施方式,其中,可调谐滤光器包括非对称马赫一曾德尔(MZ)干涉仪;
[0038]图4B示出了图4A中的非对称MZ干涉仪的透射光谱,其与图4A中如果省去了非对称MZ干涉仪的放大激光光源的发射光谱相叠加;
[0039]图4C示出了包括非对称MZ干涉仪的图4A中的可调谐激光器装置的发射光谱,其与图4B相比,显示出了对旁瓣峰值的抑制;
[0040]图5示出了本发明的激光光源的一个实施例;
[0041]图6示出了本发明的可调谐激光器装置的一个实施例,其具有级联MZ干涉仪;
[0042]图7示出了本发明的用于校准图3、4A、5和6的激光光源的示例性方法;以及
[0043]图8示出了本发明的用于利用例如图3、4A、5和6的激光光源来产生光的一种示例性方法。
【具体实施方式】
[0044]当结合不同的实施例和示例描述本发明时,本发明并非旨在被这样的实施例限制。反之,如同将被本领域的技术人员理解的一样,本发明包括不同的可替代方式和等同物。
[0045]由于向可游标调谐(Vernier-tunable)的激光二极管插入SOA所引起的SMSR降低,会被首先考虑为SMSR降低的来源。转向图2A,示出了图1A的激光光源100的示例性发射光谱200A。发明人测量了该发射光谱200A。发射光谱200A具有主激射峰值129 ;后反射镜的反射旁瓣峰值125和前反射镜的反射旁瓣峰值126。在图2A中,激射峰值129在横跨例如1530nm至1570nm之间的调谐范围中,位于短波长边缘(例如1530nm)的附近,导致大约50dB的总体SMSR。
[0046]转到图2B,示出了图1C的放大激光光源150的发射光谱200B。发明人在类似的短波长调谐条件下测量了发射光谱200B。旁瓣峰值135由放大自发发射(ASE)引起,ASE从S0A 130穿过增益段104朝向后反射镜102向后传播,从后反射镜102反射,再次穿过增益段104和S0A 130传播。在增益段104中和至少部分地在S0A 130中的ASE的双程放大,导致SMSR降低到仅有40dB的值。在波长捷变的应用中40dB的SMSR值可能是不足的。
[0047]现在参考图3,可调谐激光器装置300可按如下描述设置。例如,可调谐激光器装置300的实施例包括(依次地)光耦合的可调谐激光器段302、可调谐传输滤光器304和S0A段306。可调谐激光器段302可包括光学腔303,光学腔303用于在从第一波长λ ^黄跨到第二波长的调谐范围Δ λ之内调谐激射波长λ__。光学腔303可包括前反射镜311和后反射镜312。可调谐传输滤光器304被设置在光学腔303的外侧和可调谐激光器段302的下游。可调谐传输滤光器304具有通带和止带,通带用于在激射波长λ __处传输光,止带用于在可调谐激光器段的旁瓣波长λ 5处衰减光,旁瓣波长λ s不同于激射波长λ__。激射波长λ 和旁瓣波长λ s两者都在调谐范围Δ λ之内。S0A段306被设置在可调谐传输滤光器304的下游。S0A段306具有包括调谐范围△ λ的放大频带。
[0048]在操作中,可调谐激光器段302在激射波长处产生光。可调谐传输滤光器304在激射波长λ __处传输光,同时在旁瓣波长λ s处衰减光。S0A 306可放大激光,产生输出激光束309。在旁瓣波长λ s处由SOA段306产生的ASE 308可传播穿过可调谐传输滤光器304,被可调谐传输滤光器304衰减,从后反射镜312反射,通过可调谐传输滤光器304再次传播,并进行再次衰减。根据一个实施例,可调谐传输滤光器304对在旁瓣波长处的ASE 308的双程衰减,可导致相当大的SMSR改进。当然,在止带之内,不止有一个旁瓣波长λ s,而是有许多这样的不同于激射波长λ 的波长,可以被可调谐传输滤光器304衰减,这取决于光学腔303的波长选择性特性和可调谐传输滤光器304的光谱形状。
[0049]转到图4Α,可调谐单片激光器装置400是图3中的的可调谐单片激光器装置300的优选实施例。图4的可调谐单片激光器装置400的光学腔403包括前可调谐采样光栅反射镜411和后可调谐采样光栅反射镜412,它们具有与反射波长相应的不同的可调谐周期,用于通过游标效应来调谐激射波长λ__。可调谐激光器段402包括增益段405和相位段407,所述增益段405和相位段407被光耦合在前可调谐采样光栅反射镜411和后可调谐采样光栅反射镜412之间。增益段405的主要功能是在激射波长人__处提供光增益。相位段407的主要功能是对光学腔403的光路长度进行调节,以提供高效的波长调谐。可调谐单片激光器装置400进一步包括可调谐传输滤光器404和S0A段406。可调谐激光器段402,可调谐传输滤光器404和S0A段406形成单片结构。举例来说,可调谐激光器段402、可调谐传输滤光器404和S0A段406可以被配置,以在共用的半导体衬底上单片形成(未示出)。
[0050]在如图4Α所示的实施例中,可调谐传输滤光器404被实现为非对称马赫一曾德尔波导干涉仪404Α,其包括:光耦合到前可调谐采样光栅反射镜411的输入端口 421,光耦合到S0A段406的输出端口 422,具有不同光路长度的第一分支波导431和第二分支波导432,被配置为将输入端口 421光親合到第一分支波导431和第二分支波导432的输入親合器441,以及被配置为将第一分支波导431和第二分支波导432光親合到输出端口 422的输出耦合器442。为了调谐,该非对称可调谐马赫一曾德尔波导干涉仪404Α包括相位调节器433和434,其被配置为调节在所述第一分支波导431和第二分支波导432之间的光程差。可提供至少一个相位调节器433或434。
[0051]在操作中,前可调谐采样光栅反射镜411和后可调谐采样光栅反射镜412被调谐成在特定的预期激射波长λ 处具有反射重叠。增益段405提供足够的光学增益,以克服在光学腔403中的损耗。可以对相位段407进行调谐,以便将光学腔403的纵模放置在前可调谐采样光栅反射镜411和后可调谐采样光栅反射镜412的重叠反射峰的最大反射波长处。激光409传播穿过非对称马赫一曾德尔波导干涉仪404Α,并可由S0A段406放大。
[0052]参考图4Β,并且参考图4Α,非对称马赫一曾德尔波导干涉仪404Α(图4Α)可以由相位调节器433和434调谐,以在旁瓣波长λ 5处、对应于止带471Α的中心波长,具有传输最小值471 (图4Β)。也可以,并且事实上更实用的是,将非对称马赫一曾德尔波导干涉仪404Α的传输最大值472调谐到激射波长λ output0当非对称马赫一曾德尔波导干涉仪404A的自由光谱范围是在入__和λ s之间的间隔的两倍时,可同时实现这两个条件。因为SMSR通常在单片激光器装置400的调谐范围的短波长侧降低得最多,所以理想的是,将自由光谱范围选择为是最短所需激射波长和λ s之间的间隔的两倍,如图4B所示。
[0053]对于对应于最坏情况的SMSR情形(图4B)的λ output,最小传输点471优选被调谐到S0A段406(图4A)的峰值增益点附近。S0A段406通常具有近似抛物线的增益光谱,其被描述为:在中心波长处具有峰值增益,在其他波长处以大致抛物线的相关性降低。由于这个原因,如上所述,由于向后传播的ASE从后反射镜412反射,所以,可调谐单片激光器装置400的发射光谱480,在不存在非对称马赫一曾德尔波导干涉仪404A的情况下,将不仅包括激射波长λ output,也包括多个旁瓣峰
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