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  • 法律状态
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    • 专利摘要:
    本实用新型公开了一种多通道干涉激光器，包括有源区，其特征在于：所述激光器还包括用于加热有源区从而改变激光器的增益谱位置的热电极，所述热电极与有源区相邻设置。与现有技术相比，本实用新型的优点在于：通过在与有源区相邻处设置热电极或者在芯片外设置TEC，可以在热电极或TEC通电状态下改变激光器的增益谱位置，从而使得激光器激射波长向长波长方向移动，进而拓宽激光器的波长调谐范围，满足长距离通信等需求。
    公开号:CN214337123U
    申请号:CN202120552340.0U
    申请日:2021-03-17
    公开日:2021-10-01
    发明作者:陆明之
    申请人:Ningbo Yuanxin Optoelectronic Technology Co ltd；
    IPC主号:H01S5-06
    专利说明:
    [n0001] 本实用新型涉及光通信技术领域，尤其是一种多通道干涉激光器。
    [n0002] 随着现代光通信技术的快速发展，可调谐半导体激光器得到了广泛的研究和关注。如在波分复用系统中，可调谐半导体激光器可以替代多个固定波长的激光器，不仅极大地降低了备用光源的成本，还能够提供及时有效的库存管理和信道快速建立功能。由于损耗的存在，光信号在光纤中传输时强度会随着传输距离的增加而逐渐减弱。
    [n0003] 多通道干涉激光器是基于多腔耦合干涉增强进行选模的，与基于光栅进行选模的可调谐半导体激光器不同。具体的，多通道干涉激光器是基于多个不同长度的臂干涉增强进行选模的，所以可以使用常规光刻进行制作，从而降低了器件的制作难度。
    [n0004] 现有的多通道干涉激光器，如本申请人的申请号为2014107047390的中国专利公开的一种大范围调谐激光器，该调谐激光器包含光增益区、公共相位区、多通道分支区、以及多通道反射区，多通道分支区将输入通道分成多个输出通道，多通道反射区包含若干个长度不同的臂，每个臂上有一个独立的臂相位控制区；相邻臂的长度差不相等，以使得多通道反射区干涉产生单个反射峰占主导的反射谱，该反射谱保证了激光器的单模工作。通过结合调节公共相位区的相位以及多通道反射区每个臂上的相位，能够实现激光器的波长大范围精细调谐。
    [n0005] 随着5G、云计算、物联网、超清视频以及VR等应用的发展，网络通信流量以每年30-40％的年复合增长率。在城市中铺设光纤的成本高，因此现有解决方案是提高已经铺设好单纤的通信容量。除了采用高级调制格式来提高频谱效率，还可以通过增大频谱范围来提升单纤容量。对可调谐半导体激光器则要求扩展C，即需要120波(50GHz ITU间隔)，大约48nm的调谐范围。目前现有的上述这种多通道干涉激光器，通过调节相位来调节激射波长，其调谐范围设计大于40nm，实际测试最大为50nm左右。除去短波长和长波长容易跳模的波长区间，能够使用的波长范围大约在40nm。因此无法满足需求，还有待进一步改进。
    [n0006] 本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足，提供一种多通道干涉激光器，能够扩大调谐范围。
    [n0007] 本实用新型解决上述所采用的第一个技术方案为：一种多通道干涉激光器，包括有源区，其特征在于：所述激光器还包括用于加热有源区从而改变激光器的增益谱位置的热电极，所述热电极与有源区相邻设置。
    [n0008] 优选的，所述激光器还包括公共相位区和多通道干涉区，所述公共相位区在有源区和多通道干涉区之间。
    [n0009] 优选的，所述多通道干涉区包括1×N分支区和N个臂。
    [n0010] 本实用新型解决上述技术问题所采用的第二个技术方案为：一种多通道干涉激光器，包括激光器芯片，其特征在于：所述激光器还包括AlN热沉和用于控制激光器芯片工作温度的TEC，所述激光器芯片焊接在AlN热沉上检测，所述AlN热沉固定在TEC上。
    [n0011] 与现有技术相比，本实用新型的优点在于：通过在与有源区相邻处设置热电极或者在芯片外设置TEC，可以在热电极或TEC通电状态下改变激光器的增益谱位置，从而使得激光器激射波长向长波长方向移动，进而拓宽激光器的波长调谐范围，满足长距离通信等需求。
    [n0012] 图1为本实用新型第一个实施例的激光器的示意图；
    [n0013] 图2为本实用新型第一个实施例的激光器的增益红移示意图；
    [n0014] 图3为本实用新型第一个实施例的激光器的调谐范围示意图；
    [n0015] 图4为本实用新型第二个实施例的激光器的示意图。
    [n0016] 以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。
    [n0017] 实施例一
    [n0018] 参见图1，一种多通道干涉激光器，包括有源区1、公共相位区2和多通道干涉区3，多通道干涉区3包含1×N分支区31和N个臂32，各臂32的长度可以相同也可以不同。
    [n0019] 其中公共相位区2、多通道干涉区3为无源结构。公共相位区2在有源区1和多通道干涉区3之间。有源区1用于提供激光器激射所需的光增益；公共相位区2用于调节激光器纵模的波长。1×N分支区用于将输入光场分成N份输出光场，可由多模干涉器、Y分支或者星形耦合器等结构组成。
    [n0020] 上述激光器的各区结构为现有技术，可参见背景技术中提到的申请号为201410704739.0的中国专利。
    [n0021] 对于C波段，基于光栅选模的可调谐半导体激光器激射波长的温度系数一般为0.1nm/℃。基于光栅选模的可调谐半导体激光器通过改变工作温度只能实现几个纳米的波长调谐，如20-80℃，大约6nm的波长调谐。但是激光器的工作温度过高，激光器的性能也会裂化，如阈值升高、输出光功率降低等。与基于光栅选模的可调谐半导体激光器不同的是，多通道干涉激光器的波长调谐范围是由增益谱的位置和半宽决定的，所以移动增益谱的位置可以调整多通道干涉激光器的调谐范围。改变激光器有源区的温度可以改变材料增益峰的位置，其温度系数大约为0.5nm/℃。参见图2，使激光器的有源区1的工作温度升高，可以使增益谱红移(往长波长方向移动)。相反地，可以使增益谱蓝移(往短波长方向移动)。图2中，实线表示有源区1的工作温度为T0时的增益谱，虚线表示有源区1的工作温度为T1时的增益谱，并且T0＜T1。
    [n0022] 因此，可以通过改变激光器的有源区1的材料增益的位置来改变多通道干涉激光器的调谐范围。再参见图1，在与有源区1相邻处设置一个热电极4，热电极4连接到外部的电源。给热电极1通电，电阻发热可以使有源区1的温度升高，从而使有源区增益往长波长移动。
    [n0023] 参见图3，不给热电极4通电的情况下，有源区1的工作温度为T0，激光器调谐范围为λ0至λ1。给热电极4加电后，有源区1的工作温度升高至T1，增益往长波长移动，相应地调谐范围也往长波长移动，变为λ2至λ3，并且λ0＜λ2＜λ1＜λ3。
    [n0024] 叠加有源区1的两个工作温度T0和T1的调谐范围，可以使多通道干涉激光器的调谐范围扩大为λ0至λ3，由此使得激光器的调谐范围大为增加，可以满足长距离通信需求，当然也可以适用于其他需要大范围调谐的场合。
    [n0025] 实施例二
    [n0026] 参见图4，与上述实施例一的不同之处在于，直接通过改变整个激光器的工作温度来移动多通道干涉激光器增益谱的位置。
    [n0027] 可调谐半导体激光器为了精准的控制激射波长，需要进行温度控制。一般是通过TEC200来控制温度的。实施例一中的有源区1、公共相位区2和多通道干涉区3构成的激光器芯片100通过金锡合金共晶焊接在AlN热沉300上检测，然后将AlN热沉300固定在TEC200上。AlN热沉300上还需要焊接热敏电阻(未示出)用来监测激光器芯片100的工作温度。
    [n0028] 因此，可以通过TEC200来控制多通道干涉激光器的工作温度。通过TEC200将整个激光器的工作温度控制在T0，激光器调谐范围为λ0至λ1。通过TEC200将整个激光器的工作温度控制在T1(T1>T0)，可以使激光器的温度升高，从而使有源区1的增益谱往长波长移动。相应地调谐范围也往长波长移动，变为λ2至λ3。叠加激光器两个工作温度T0和T1的调谐范围，可以使多通道干涉激光器的调谐范围扩大为λ0至λ3。
    权利要求:
    Claims (4)
    [0001] 1.一种多通道干涉激光器，包括有源区(1)，其特征在于：所述激光器还包括用于加热有源区(1)从而改变激光器的增益谱位置的热电极(4)，所述热电极(4)与有源区(1)相邻设置。
    [0002] 2.根据权利要求1所述的多通道干涉激光器，其特征在于：所述激光器还包括公共相位区(2)和多通道干涉区(3)，所述公共相位区(2)在有源区(1)和多通道干涉区(3)之间。
    [0003] 3.根据权利要求2所述的多通道干涉激光器，其特征在于：所述多通道干涉区(3)包括1×N分支区(31)和N个臂(32)。
    [0004] 4.一种多通道干涉激光器，包括激光器芯片(100)，其特征在于：所述激光器还包括AlN热沉(300)和用于控制激光器芯片(100)工作温度的TEC(200)，所述激光器芯片(100)焊接在AlN热沉(300)上检测，所述AlN热沉(300)固定在TEC(200)上。
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2021-10-01| GR01| Patent grant|
    2021-10-01| GR01| Patent grant|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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