一种宽带可调谐激光器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种宽带可调谐激光器，包括无源光波导芯片、半导体宽带增益管芯，所述无源光波导芯片中包括设置有具有不同自由光谱范围的第一波导选择光栅和第二波导选择光栅的光波导结构，第一波导选择光栅和第二波导选择光栅的相应位置设置有产生和/或控制其热光和/或电光效应波长的相位调控电极，波长和相位调控电极；第一波导选择光栅和半导体宽带增益管芯后端面构成激光谐振腔，第一波导选择光栅和第二波导选择光栅则构成另一个独立的谐振腔，该独立谐振腔中通过第一波导选择光栅和第二波导波择光栅的热光和/或电光效应来调整实现在较宽波长范围内唯一的共振波长；本发明装置具有大波长调谐范围、工艺简单和稳定性高的优点。
【专利说明】一种宽带可调谐激光器
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种具有大范围波长调谐功能的低成本混合集成可调激光器技术，具 体地说是一种采用半导体有源增益芯片与硅基光波导器件芯片混合集成的大范围波长调 谐外腔激光器，本发明属于通信领域。
【背景技术】
[0002] 随着光通信和光传感技术和应用的发展，对于宽带可调谐激光器的需求正不断增 长，市场规模巨大。波导选择光栅技术采用超周期的光栅结构避免了单一布拉格光栅波长 选择范围小的缺点，是实现大范围波长选择调谐的一项关键技术，采用波导选择光栅技术 的单片集成宽带可调谐光源（SGDBR)已成功用于光纤通信和光纤传感系统。然而，这种单 片集成可调谐激光器由于材料工艺的兼容性问题始终难以实现低成本大规模的生产；同 时，工艺兼容性问题也严重制约了在这种可调谐激光器基础上进一步集成，诸如光调制器 甚至高速电路等，更多功能器件，难以向高密度光子和光电集成产品技术方向发展。硅基光 子和光电集成技术近些年取得了长足的发展，其中在硅基高速调制器上取得了最大进展， 通过加上普通的光波导器件，光电探测和高速信号放大等成熟器件技术在光子和光电集成 产品应用的巨大潜力已经引起了业界的广泛关注。与基于InP和InGaAs的单片光子集成 技术相比，由于半导体能带结构限制，硅基光子集成无法制作激光器，，尽管进行了多年的 努力仍然收效甚微，目前普遍认同的是将III-V族的激光器增益管芯与硅基光波导芯片混 合集成的方法。在采用硅基集成光子器件与III-V族的激光器增益管芯的混合集成外腔激 光器的构架时，目前主要有芯片垂直耦合和芯片端面耦合两种方式，其中芯片垂直耦合方 式工艺精度要求高，实现的难度比较大，其优点是结构比较紧凑，可以实现大范围的波长调 谐；而芯片端面耦合工艺要求相对简单，但这种结构目前通常只针对一些小范围调谐要求 的应用，在针对大范围波长调谐激光器的应用方面还未有很大突破。本工作提出一种采用 双选择光栅的外腔波导混合集成宽带可调谐激光器结构，避免了采用III-V单片集成的复 杂工艺限制，也克服了目前III-V族增益管芯与硅基布拉格光栅波导芯片混合集成激光器 所导致的调谐范围小的缺点；并且通过合理设计光波导器件结构，该型宽带可调谐激光器 还可以与硅基高速调制器进一步集成，构成一种低成本的宽带多通道可调谐光发射器件。
【发明内容】
[0003] 本发明通过III-V增益芯片与带有双选择光栅器件的硅基光波导芯片的端面耦 合方式，得到一种混合集成的大范围可调谐激光器，并且该器件结构可以进一步集成更多 其它功能的光子器件。
[0004] 本发明采用的技术方案是：
[0005] -种宽带可调谐激光器，包括无源光波导芯片、半导体宽带增益管芯，所述无源光 波导芯片中包括具有至少一个光波导传播通道的光波导结构；所述无源光波导芯片的光波 导结构的一个输入端与半导体宽带增益管芯进行端面耦合；所述光波导结构上设置有具有 不同自由光谱范围的第一波导选择光栅和第二波导选择光栅，所述第一波导选择光栅和第 二波导选择光栅的相应位置设置有波长和相位调控电极，所述波长和相位调控电极能够产 生和/或控制相应位置处第一波导选择光栅和第二波导波择光栅的热光和/或电光效应； 所述第一波导选择光栅和第二波导选择光栅分别属于至少两个不同的激光谐振腔，至少两 个激光谐振腔相耦合以得到在较宽波长范围内唯一共振波长，通过第一波导选择光栅和第 二波导波择光栅的热光和/或电光效应来实现所述唯一共振波长的调整，从而实现所述宽 带可调谐激光器的波长调谐。
[0006] 所述无源光波导芯片为娃基光波导芯片，所述第一波导选择光栅和第二波导选择 光栅分别为具有两种周期长度的超结构光栅。
[0007] 所述宽带可调谐激光器进一步包括耦合透镜、光隔离器、光分波器、光波长锁定 器、控制和驱动组件；所述光波导结构的一个输出端通过耦合透镜和光隔离器串行连接到 光分波器，光分波器分出的一个光路上设置光波长锁定器；控制和驱动组件同半导体增益 管芯、无源光波导芯片、光波长锁定器、波长和相位调控电极相连，控制和驱动组件调节第 一波导选择光栅和第二波导选择光栅的自由谱光谱范围直至所述激光谐振腔仅允许一个 单一波长的谐振，从而实现激光波长调谐功能。
[0008] 所述光波导结构是光波导方向f禹合器，所述光波导方向f禹合器具有两个输入端和 两个输出端，所述第一波导选择光栅设置于所述光波导方向f禹合器一个端口分支处，所述 第二波导选择光栅设置于所述光波导方向稱合器另一端口分支处；第一波导选择光栅和半 导体宽带增益管芯的后端面构成一个激光谐振腔，第一波导选择光栅和第二波导选择光栅 则构成另一个独立的激光谐振腔；两个激光谐振腔相耦合以实现大范围波长调谐功能。
[0009] 所述光波导结构是光波导X结分支器，所述光波导X结分支器具有两个输入端和 两个输出端，所述第一波导选择光栅设置于所述光波导X结分支器一个端口分支处，所述 第二波导选择光栅设置于所述光波导X结分支器另一端口分支处；第一波导选择光栅和半 导体宽带增益管芯的后端面构成一个激光谐振腔，第一波导选择光栅和第二波导选择光栅 则构成另一个独立的激光谐振腔；两个激光谐振腔相耦合以实现大范围波长调谐功能。 [0010] 所述光波导结构是光波导Y分支器，所述光波导Y分支器具有一个合波端和两个 分波端，所述第一波导选择光栅和所述第二波导选择光栅分别设置于两个分波端处；第一 波导选择光栅和第二波导选择光栅分别与半导体宽带增益管芯的后端面构成激光谐振腔； 所构成的两个激光谐振腔相耦合以实现大范围波长调谐功能。
[0011] 所述光波导结构是单模直光波导，所述第一波导选择光栅和所述第二波导选择光 栅串行放置在所述单模直光波导上；第一波导选择光栅和第二波导选择光栅与半导体增益 管芯后端面共同构成一个复合的激光谐振腔，该复合的激光谐振腔在较宽的波长范围内仅 允许一个单一波长的谐振以实现大范围波长调谐功能。
[0012] 所述第一波导选择光栅和第二波导选择光栅采用能实现宽带范围的平坦反射光 谱的波导选择光栅。
[0013] 所述光波长锁定器采用可连续调正中心波长的标准具。
[0014] 所述光波导结构的激光输出端集成设置有波导光功率分支器，波导光功率分支器 之间设置有硅基光调制器。
[0015] 本发明具有以下优点和积极效果：
[0016] ①通过有源增益管芯和硅基波导芯片端面耦合的混合集成方法构建低成本的宽 带可调谐外腔激光器
[0017] ②采用双波导选择光栅的端面耦合外腔激光器结构，通过双波导选择光栅的共振 波长选择特性，克服了端面耦合外腔激光器腔长过长，腔模间隔小，在较大的波长范围内工 作情况下模式不容易稳定的缺点。
[0018] ③通过采用光波导器件端输出结构的外腔激光器，在构成宽带可调谐外腔激光器 结构的同时，其单模光波导输出结构为串行集成其他功能的硅基光子器件提供了可能。
【专利附图】
【附图说明】
[0019] 图1为本发明的基于双波导光栅共振调谐的宽带可调谐激光器原理框图；
[0020] 图2为本发明的波导选择光栅反射光谱及双光栅宽带选频原理；
[0021] 图3为本发明采用的方向耦合器和双选择光栅谐振滤波的正向输出可调谐激光 器结构图；
[0022] 图4为本发明采用的X结分支器和双选择光栅谐振滤波的正向输出可调谐激光器 结构图；
[0023] 图5为本发明采用的方向耦合器和双选择光栅共振选频的反向输出可调谐激光 器结构图；
[0024] 图6为本发明采用的X结分支器和双选择光栅共振选频的反向输出可调谐激光器 结构图；
[0025] 图7为本发明采用的Y分支器和双选择光栅共振选频的可调谐激光器结构图；
[0026] 图8为本发明采用的直条光波导和串行双选择光栅共振选频的可调谐激光器结 构图；
[0027] 图9为本发明基于硅基光波导的混合集成可调激光发射机原理结构；
[0028] 其中：
[0029] 1 一无源光波导芯片；
[0030] 1-1 一光波导方向耦合器，1-1' 一光波导X结分支器，1-Γ 一光波导Y分支器
[0031] 1-2-第一波导选择光栅
[0032] 1-3-第二波导选择光栅
[0033] 1-4 一波长和相位调控电极
[0034] 1-5-波导光功率分支器
[0035] 1-6一第一娃基光调制器
[0036] 1-7-第二硅基光调制器
[0037] 2-半导体增益管芯；
[0038] 3-稱合透镜；
[0039] 4 一光隔离器；
[0040] 5-光分波器；
[0041] 6-光波长锁定器；
[0042] 7-控制和驱动组件；
【具体实施方式】
[0043] 下面结合附图和实施例进一步说明。
[0044] 图1是一种基于双波导光栅共振调谐的宽带可调谐激光器原理框图，其中，激光 谐振腔部分由硅基光波导芯片1和III-V族激光器的宽带增益管芯2通过端面耦合方式构 成。在娃基光波导芯片1中米用了一种光波导方向f禹合器1-1结构，光波导方向f禹合器1-1 的构建方式为，光波导方向耦合器1-1的一个分支的输入端与半导体增益管芯2耦合，同一 分支的输出端作为激光器的光输出端，另一分支的输入端和输出端上分别放置第一波导选 择光栅1-2和第二波导选择光栅1-3,由第一波导选择光栅1-2和半导体增益管芯2的后端 面构成激光谐振腔，而第一波导选择光栅1-2和第二波导选择光栅1-3则构成另一个独立 的谐振腔，该独立谐振腔具有唯一的共振波长；所述第一波导选择光栅1-2和第二波导选 择光栅1-3的相应位置设置有波长和相位调控电极1-4。波长和相位调控电极1-4来产生 和/或控制相应位置处的第一波导选择光栅1-2和第二波导波择光栅1-3的热光或电光效 应；该独立的谐振腔中通过第一波导选择光栅1-2和第二波导波择光栅1-3的热光或电光 效应来调整实现在较宽波长范围内唯一的共振波长，显然，这个唯一的共振波长可以在第 一波导选择光栅1-2和第二波导选择光栅1-3覆盖的波长范围内连续调谐，其具体调谐方 式在下面进行详细描述；正是通过该独立谐振腔与激光谐振腔的耦合，该端面耦合混合集 成激光器得以实现大范围波长调谐功能。
[0045] 本发明在激光器的输出端通过耦合透镜3连接光隔离器4,光隔离器4之后采用光 分波器5将一部分输出光分离到旁路的光波长锁定器6输入端口，实现对激光器输出光功 率和波长偏移量的监测，并通过控制和驱动组件7中的反馈控制器确保激光器工作在正确 的波长。该光波长锁定器6基于ITU-T标准具和光功率检测的原理，通过光波长锁定器6 监测到的波长漂移进行反馈控制，从而实现激光器波长的稳定性；为了适应可调激光器灵 活栅格工作的要求，可以采用可连续调正中心波长的标准具来实现该光波长锁定器6的功 能，从而可以满足激光器灵活栅格工作的要求。
[0046] 图2a是对第一波导选择光栅1-2和第二波导选择光栅1-3结构和独立谐振腔波 长选择原理的描述。第一波导选择光栅1-2和第二波导选择光栅1-3分别为具有两种周 期长度的超结构光栅，如图2a所示，对于宽带光信号的反射具有梳状光谱特征。在技术上 可以通过优化超结构光栅的各种设计和工艺，比如图2a中超结构光栅中Ai与Λ 2的比例 大小，Ai与Λ2的重复周期数，以及周期部份的调制深度等，使之具有在较宽的波长范围内 具有平坦的梳状光谱特征，如图2b，所示。图2b不进一步描述了具有两个不同的FSR (free spectrum ranger自由光谱范围）的第一波导选择光栅1-2和第二波导选择光栅1-3的宽 带选频原理：在第一波导选择光栅1-2的FSR - 1与第二波导选择光栅1-3的FSR - 2之 间的差以及梳状通带光谱带宽合适的情况下，实现在较宽波长范围内唯一的共振波长，如 图2b所示；为了实现调谐，在硅基光波导中，可以通过波长和相位调控电极1-4产生和/或 控制下的热光或电光效应调整光波导材料的有效折射率，从而使第一波导选择光栅1-2和 第二波导选择光栅1-3的等效周期发生变化，也就是各自的FSR和相关联的相位作相应调 整和改变，实现在宽带范围内不同波长处的共振。
[0047] 本发明在单模硅基光波导典型器件结构基础上可以形成多种不同的外腔结构，从 而实现针对不同应用需求的不同外腔激光器结构。同时本发明利用硅基光波导芯片中实现 大范围可调光滤波选择的特性，使外腔激光器具有大范围波长可调谐功能。
[0048] 图3a和图3b为一种采用方向耦合器和双选择光栅谐振滤波的正向输出可调谐激 光器的两种结构，如图3a和图3b的功能结构或工作原理是一致的，仅仅是导波路径有不 同。如图3a和图3b所示，光波导方向耦合器1-1的一个输入端与半导体增益管芯2直接 奉禹合，光波导方向f禹合器1-1的一个输出端为激光器输出端，两个波导选择光栅，即第一波 导选择光栅1-2和第二波导选择光栅1-3分别位于方向耦合器的另外两个端口分支上，这 两个波导选择光栅形成一个分支的谐振滤波腔。第一波导选择光栅1-2和半导体宽带增益 管芯2的后端面构成一个激光谐振腔，第一波导选择光栅1-2和第二波导选择光栅1-3则 构成另一个独立的激光谐振腔；两个激光谐振腔相耦合以实现大范围波长调谐功能。通过 采用两个具有不同FSR的波导选择光栅，并通过热光或电光等效应适当调节控制两个波导 选择光栅的FSR，使得这个分支的谐振滤波腔在较宽的波长范围内仅允许一个单一波长的 谐振，并且可以调谐到波长范围内任意波长；这两个波导选择光栅中的一个选择光栅通过 方向耦合器与半导体增益管芯构成激光谐振腔，通过上述的谐振滤波腔的选频特性，实现 该激光器的宽带可调谐工作特性。关于两个具有不同FSR的波导选择光栅与通过热光或电 光等效应适当调节控制两个波导选择光栅的FSR两种情况说明一下，在图2中已说明两个 波导选择光栅具有不同的FSR是由制作的时候的特殊结构参数△ 1与Λ2决定的，分别是 FSR-1和FSR-2 ;而热光或电光等效应的调节控制则是通过波长和相位调控电极1-4改变其 附近位置处的温度场或电场的大小，调节光栅部分材料的折射率来实现对FSR-1和FSR-2 的进一步改变的。
[0049] 图4a和图4b为一种米用光波导X结分支器和双选择光栅谐振滤波的正向输出可 调谐激光器的两种结构。如图所示，光波导X结分支器ι-r的一个输入端与半导体增益管 芯2直接f禹合，光波导X结分支器1-1/的一个输出端为激光器输出端，两个波导选择光栅， 即第一波导选择光栅1-2和第二波导选择光栅1-3分别位于光波导X结分支器1-1'的另 外两个端口分支上，第一波导选择光栅（1-2)和半导体宽带增益管芯（2)的后端面构成一 个激光谐振腔，第一波导选择光栅（1-2)和第二波导选择光栅（1-3)则构成另一个独立的 激光谐振腔；两个激光谐振腔相耦合以实现大范围波长调谐功能。这两个波导选择光栅形 成一个分支的谐振滤波腔，通过采用两个具有不同FSR的波导选择光栅，并通过热光或电 光等效应适当调节控制两个波导选择光栅的FSR，使得这个分支的谐振滤波腔在较宽的波 长范围内仅允许一个单一波长的谐振，并且可以调谐到波长范围内任意波长；这两个波导 选择光栅中的一个选择光栅通过光波导X结分支器与半导体增益管芯构成激光谐振腔，通 过上述的谐振滤波腔的选频特性，实现该激光器的宽带可调谐工作特性。
[0050] 图5为一种采用方向耦合器和双选择光栅共振选频的反向输出可调谐激光器结 构。如图所示，方向耦合器的一个端口与半导体增益管芯2直接耦合，另一个同方向端口为 激光输出端口，方向耦合器与半导体增益管芯耦合端相对的另两个端口放置两个波导选择 光栅，这两个波导选择光栅共同与另一端的半导体增益管芯构成激光谐振腔，通过采用两 个具有不同FSR的波导选择光栅，并通过热光或电光等效应适当调节控制两个波导选择光 栅的FSR，使得激光谐振腔在较宽的波长范围内仅允许一个单一波长的谐振，并且可以调谐 到波长范围内任意波长，实现该激光器的宽带可调谐工作特性。
[0051] 图6为一种采用光波导X结分支器1-1'和双选择光栅共振选频的反向输出可调 谐激光器结构。如图所示，光波导X结分支器1-1'的一个端口与半导体增益管芯2直接耦 合，另一个同方向端口为激光输出端口，光波导X结分支器与半导体增益管芯f禹合端相对 的另两个端口放置两个波导选择光栅，这两个波导选择光栅共同与另一端的半导体增益管 芯构成激光谐振腔，通过采用两个具有不同FSR的波导选择光栅，并通过热光或电光等效 应适当调节控制两个波导选择光栅的FSR，使得激光谐振腔在较宽的波长范围内仅允许一 个单一波长的谐振，并且可以调谐到波长范围内任意波长，实现该激光器的宽带可调谐工 作特性。
[0052] 图7a和图7b为一种采用Y分支器和双选择光栅共振选频的可调谐激光器结构。 如图所示，Y分支器1-Γ具有一个合波端和两个分波端，Y分支器的合波端口与半导体增益 管芯2直接耦合，Y分支器的另两个端口放置两个波导选择光栅，激光器的输出端口可以选 择半导体增益管芯一端，也可以选择γ分支器的另两个端口的任意一个；这一结构中，两个 分支结构上的波导选择光栅共同与另一端的半导体增益管芯构成激光谐振腔，通过采用两 个具有不同FSR的波导选择光栅，并通过热光或电光等效应适当调节控制两个波导选择光 栅的FSR，使得激光谐振腔在较宽的波长范围内仅允许一个单一波长的谐振，并且可以调谐 到波长范围内任意波长，实现该激光器的宽带可调谐工作特性。
[0053] 图8为一种采用直光波导和串行双选择光栅共振选频的可调谐激光器结构。如图 所示，直波导的一端与半导体增益管芯2直接耦合，直波导上放置两个串行布置的波导选 择光栅，直波导的另一端为激光器输出端；这一结构中，两个波导选择光栅的反射率可以有 差别，与半导体增益管芯靠近的波导选择光栅的反射率可偏低，与半导体增益管芯相距较 远的波导选择光栅的反射率可偏高，由两个波导选择光栅与半导体增益管芯后端面共同构 成一个复合的激光谐振腔；在两个具有不同FSR的波导选择光栅条件下，通过热光或电光 等效应适当调节控制两个波导选择光栅的FSR，使得该激光谐振腔在较宽的波长范围内仅 允许一个单一波长的谐振，并且可以调谐到波长范围内任意波长，实现该结构激光器的宽 带可调谐工作特性。
[0054] 本发明还提出在硅基波导器件平台基础上进行包括上述波导光栅，光功率分配以 及光调制等功能器件的集成，形成半导体增益管芯和硅基波导芯片混合集成的可调谐光发 射机。所述光波导分路器的激光输出端集成设置有波导光功率分支器1-5,波导光功率分 支器1-5之间设置有娃基光调制器。图9a和图9b为基于娃基光波导的混合集成可调激 光发射机的两种结构，图9a、9b中的波导芯片中第一娃基光调制器1-6和第二娃基光调制 器1-7分别是两种硅基光调制器的典型结构。如图所示，由于采用了本发明的光波导端激 光输出结构，以上的多种波导输出的可调激光器均可以通过串行集成方式，此处仅以方向 耦合器的波导外腔结构为例，图中给出了在构成外腔可调激光器的硅基光波导芯片上继续 集成包括光分支器和光调制器等更多的功能器件，构成硅基混合集成形式的可调发射机结 构，其中的光分支器可以用来形成激光器的波长监控信号和调制器的状态监测信号等。
[0055] 本发明通过硅基光波导器件与半导体有源增益芯片耦合构成外腔激光器，利用硅 基平面光波导器件的低损耗特性和器件制作工艺的相对简单，形成一种低成本的双芯片的 可调谐振腔结构。本发明通过优化硅基平面光波导选择光栅结构和工艺，实现在大的波长 范围具有平坦梳状光谱。在硅基光波导芯片中，通过具有不同FSR的双选择光栅的调谐共 振实现在宽波长范围的单一波长选择功能。利用硅基光波导芯片中实现大范围可调光滤波 选择的特性，使外腔激光器具有大范围波长可调谐功能。通过腔外波长锁定器监测和反馈 可调激光器的波长信息，实现激光器工作波长的精确控制。通过采用可调整中心波长的波 长锁定器实施监测和反馈，实现可调激光器的无固定波长栅格特性。在单模硅基光波导典 型器件结构基础上形成多种不同的外腔结构，实现针对不同应用需求的不同外腔激光器结 构。在硅基波导器件平台基础上进行包括上述波导光栅，光功率分配以及光调制等功能器 件的集成，形成半导体增益管芯和硅基波导芯片混合集成的可调谐光发射机。
[0056] 虽然本发明已详细地示出并描述了相关的特定的实施例参考，但本领域的技术人 员应该能够理解，在不背离本发明的精神和范围内可以在形式上和细节上作出各种改变。 这些改变都将落入本发明的权利要求所要求的保护范围。
【权利要求】
1. 一种宽带可调谐激光器，包括无源光波导芯片（1)、半导体宽带增益管芯（2)，所述 无源光波导芯片（1)中包括具有至少一个光波导传播通道的光波导结构；其特征在于： 所述无源光波导芯片（1)的光波导结构的一个输入端与半导体宽带增益管芯（2)进行 端面耦合；所述光波导结构上设置有具有不同自由光谱范围的第一波导选择光栅（1-2)和 第二波导选择光栅（1-3)，所述第一波导选择光栅（1-2)和第二波导选择光栅（1-3)的相应 位置设置有波长和相位调控电极（1-4)，所述波长和相位调控电极（1-4)能够产生和/或 控制相应位置处第一波导选择光栅（1-2)和第二波导波择光栅（1-3)的热光和/或电光效 应； 所述第一波导选择光栅（1-2)和第二波导选择光栅（1-3)分别属于至少两个不同的激 光谐振腔，至少两个激光谐振腔相耦合以得到在较宽波长范围内唯一共振波长，通过第一 波导选择光栅（1-2)和第二波导波择光栅（1-3)的热光和/或电光效应来实现所述唯一共 振波长的调整，从而实现所述宽带可调谐激光器的波长调谐。
2. 如权利要求1所述的宽带可调谐激光器，其特征在于：所述无源光波导芯片（1)为 硅基光波导芯片，所述第一波导选择光栅（1-2)和第二波导选择光栅（1-3)分别为具有两 种周期长度的超结构光栅。
3. 如权利要求1-2中任意一项所述的宽带可调谐激光器，其特征在于：所述宽带可调 谐激光器进一步包括耦合透镜（3)、光隔离器（4)、光分波器（5)、光波长锁定器￠)、控制和 驱动组件（7);所述光波导结构的一个输出端通过耦合透镜（3)和光隔离器（4)串行连接 到光分波器（5)，光分波器（5)分出的一个光路上设置光波长锁定器（6);控制和驱动组件 ( 7)同半导体增益管芯（2)、无源光波导芯片（1)、光波长锁定器￠)、波长和相位调控电极 (1-4)相连，控制和驱动组件（7)调节第一波导选择光栅（1-2)和第二波导选择光栅（1-3) 的自由谱光谱范围直至所述激光谐振腔仅允许一个单一波长的谐振，从而实现激光波长调 谐功能。
4. 如权利要求3所述的宽带可调谐激光器，其特征在于：所述光波导结构是光波导方 向奉禹合器（1-1)，所述光波导方向f禹合器（1-1)具有两个输入端和两个输出端，所述第一 波导选择光栅（1-2)设置于所述光波导方向耦合器（1-1) 一个端口分支处，所述第二波导 选择光栅（1-3)设置于所述光波导方向f禹合器（1-1)另一端口分支处；第一波导选择光栅 Q-2)和半导体宽带增益管芯（2)的后端面构成一个激光谐振腔，第一波导选择光栅（1-2) 和第二波导选择光栅（1-3)则构成另一个独立的激光谐振腔；两个激光谐振腔相耦合以实 现大范围波长调谐功能。
5. 如权利要求3所述的宽带可调谐激光器，其特征在于：所述光波导结构是光波导X 结分支器（1-P )，所述光波导X结分支器（1-P )具有两个输入端和两个输出端，所述第 一波导选择光栅（1-2)设置于所述光波导X结分支器（1-1') 一个端口分支处，所述第二 波导选择光栅（1-3)设置于所述光波导X结分支器（1-1')另一端口分支处；第一波导选 择光栅（1-2)和半导体宽带增益管芯（2)的后端面构成一个激光谐振腔，第一波导选择光 栅（1-2)和第二波导选择光栅（1-3)则构成另一个独立的激光谐振腔；两个激光谐振腔相 耦合以实现大范围波长调谐功能。
6. 如权利要求3所述的宽带可调谐激光器，其特征在于：所述光波导结构是光波导Y 分支器（1-Γ)，所述光波导Y分支器（1-Γ)具有一个合波端和两个分波端，所述第一波导 选择光栅（1-2)和所述第二波导选择光栅（1-3)分别设置于两个分波端处；第一波导选择 光栅（1-2)和第二波导选择光栅（1-3)分别与半导体宽带增益管芯（2)的后端面构成激光 谐振腔；所构成的两个激光谐振腔相耦合以实现大范围波长调谐功能。
7. 如权利要求3所述的宽带可调谐激光器，其特征在于：所述光波导结构是单模直光 波导，所述第一波导选择光栅（1-2)和所述第二波导选择光栅（1-3)串行放置在所述单模 直光波导上；第一波导选择光栅（1-2)和第二波导选择光栅（1-3)与半导体增益管芯后端 面共同构成一个复合的激光谐振腔，该复合的激光谐振腔在较宽的波长范围内仅允许一个 单一波长的谐振以实现大范围波长调谐功能。
8. 如权利要求4至7中任意一项所述的宽带可调谐激光器，其特征在于：所述第一波 导选择光栅（1-2)和第二波导选择光栅（1-3)采用能实现宽带范围的平坦反射光谱的波导 选择光栅。
9. 如权利要求1至7中任意一项所述的一种宽带可调谐激光器，其特征在于：所述光 波长锁定器（6)采用可连续调正中心波长的标准具。
10. 如权利要求1至7中任意一项所述的一种宽带可调谐激光器，其特征在于：所述光 波导结构的激光输出端集成设置有波导光功率分支器（1-5)，波导光功率分支器（1-5)之 间设置有硅基光调制器。
【文档编号】H01S5/22GK104104011SQ201410387873
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年8月8日 优先权日:2014年8月8日
【发明者】傅焰峰, 胡强高, 张玓, 唐毅, 钱坤, 汤学胜, 胡胜磊 申请人:武汉光迅科技股份有限公司