專利名稱：步進調(diào)諧復(fù)合式外腔半導(dǎo)體激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于可調(diào)諧激光器范圍，特別涉及一種步進調(diào)諧復(fù)合式外腔半導(dǎo)體激光器。
背景技術(shù)：
可調(diào)諧半導(dǎo)體激光光源一直是光電子學(xué)領(lǐng)域之一的發(fā)展方向和主要研究課題，也是近年光纖通信系統(tǒng)的重要光源。與其它可調(diào)諧激光器比，外腔半導(dǎo)體激光器有效率高、線寬窄、可調(diào)諧范圍寬等優(yōu)點。外腔半導(dǎo)體激光器是在普通半導(dǎo)體激光芯片外部引入光反饋元件構(gòu)成，外反饋元件可以是平面反射鏡、F-P標(biāo)準(zhǔn)具、光柵、光纖等以及這些元件的組合。國內(nèi)外對調(diào)諧外腔半導(dǎo)體激光器的研究主要集中在連續(xù)或準(zhǔn)連續(xù)調(diào)諧上，不同階次縱模間的跳躍給頻率的確定性以及它們應(yīng)用造成了一定的障礙。然而，波分復(fù)用光纖通信中所使用的信道本身就是分立的，即“跳躍”的，如果采用某種方法，使縱模間隔等于波分復(fù)用中的信道間隔，并控制外腔半導(dǎo)體激光器在這些縱模間調(diào)諧，而跳過那些“無用”信道，就可大大增加激光器的調(diào)諧效率，并更加適合在光通信系統(tǒng)中應(yīng)用。在文獻“Electron as Letters”，vol.35.no.11.p904-906.1999”中加拿大的J.-F勒米尤斯(Lemieux)等用取樣光纖光柵形成光反饋，調(diào)節(jié)半導(dǎo)體激光器的驅(qū)動電流使半導(dǎo)體芯片的木征振蕩縱模與不同階次的取樣光柵反射模諧振而得到步進調(diào)諧，調(diào)諧步長由光柵取樣頻率決定。由于取樣光柵不同階次反射峰的反射率不同，不同振蕩頻率對應(yīng)的半導(dǎo)體驅(qū)動電流亦不同，不同頻率輸出激光的功率相差很多，頻率調(diào)諧范圍也受到取樣光柵的限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種步進調(diào)諧復(fù)合式外腔半導(dǎo)體激光器，主要由半導(dǎo)體激光芯片、準(zhǔn)直透鏡和平面反射鏡組成，其特征在于在半導(dǎo)體激光芯片兩邊分別放置準(zhǔn)直透鏡和在一定距離放置平面反射鏡，用于形成具有雙外腔的復(fù)合式激光諧振腔。
所述兩個平面反射鏡都可以用作激光器的輸出鏡，其中一個為固定反射鏡，用作激光輸出鏡，其所在外腔為固定外腔，設(shè)固定外腔光學(xué)長度為L1，縱模間隔為Δν1＝c/(2L1)，是步進調(diào)諧的步長間隔；另一個為移動反射鏡，可沿光軸方向移動，所在外腔為調(diào)諧外腔，設(shè)其光學(xué)長度為L2，L2接近L1值，但不等于L1，調(diào)整調(diào)諧外腔反射鏡沿光軸方向的位移ΔL2，用于調(diào)諧調(diào)諧外腔的縱模頻譜位置，可使兩外腔的不同階次縱模依次重合，使復(fù)合外腔激光器的輸出單模激光頻率被步進調(diào)諧。
本發(fā)明的有益效果是與現(xiàn)有技術(shù)相比，此種步進調(diào)諧復(fù)合式外腔半導(dǎo)體激光器具有如下優(yōu)點1.步進調(diào)諧機制相對于連續(xù)或準(zhǔn)連續(xù)調(diào)諧機制而言，較為適用于需要分立信道激光光源的光纖通信系統(tǒng)，而且調(diào)諧效率更高，可以通過反射鏡的微小位移得到輸出頻率較大跨度的調(diào)諧。2.雙外腔結(jié)構(gòu)的復(fù)合式激光外腔相對于取樣光纖光柵外腔而言，調(diào)諧不需同時對半導(dǎo)體激光芯片的工作參數(shù)如驅(qū)動電流、工作溫度等進行調(diào)節(jié)，因此輸出各信道功率不隨頻率變化，可基本保持不變。3.取樣光纖光柵步進調(diào)諧受目前光纖光柵技術(shù)的限止，所報道的調(diào)諧信道數(shù)只有幾個，而由反射鏡構(gòu)成的復(fù)合式激光外腔不受此限制，因而可達到幾十或更多的調(diào)諧信道。


圖1為步進調(diào)諧復(fù)合式外腔半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)及光路原理示意圖；圖2(a)、(b)、(c)為步進調(diào)諧雙腔縱模分布及步進調(diào)諧原理示意圖。
具體實施例方式
圖1所示為步進調(diào)諧復(fù)合式外腔半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)及光路原理示意圖。它是在半導(dǎo)體激光芯片1的兩邊先各放置準(zhǔn)直透鏡2，將激光芯片1發(fā)出的激光束準(zhǔn)直。然后再在一定位置上分別放置固定平面反射鏡3，和移動平面反射鏡4，由固定平面反射鏡3組成固定外腔；由移動平面反射鏡4組成調(diào)諧外腔，該移動平面反射鏡4可沿光軸方向移動位置，由此形成了具有雙外腔結(jié)構(gòu)的復(fù)合式激光諧振腔。固定平面反射鏡3和移動平面反射鏡4都可作為外腔半導(dǎo)體激光器的輸出鏡使用，圖1表示了固定平面反射鏡3作為輸出鏡的光路。步進調(diào)諧半導(dǎo)體激光器的固定外腔光學(xué)長度為L1，其縱模間隔為Δν1＝c/(2L1)，是步進調(diào)諧的步長間隔(c為真空中光速)；另一個反射鏡沿光軸方向移動，其所在外腔為調(diào)諧外腔。調(diào)諧外腔長度為L2，與L1接近，但不等于L1。調(diào)諧外腔反射鏡沿光軸方向的位移為ΔL2，調(diào)諧外腔的縱模間隔與固定外腔的縱模間隔稍有差異。當(dāng)兩外腔的某一階次縱模重合時，此縱模優(yōu)先振蕩，形成復(fù)合式外腔的單頻輸出。調(diào)節(jié)可移動反射鏡的軸向位置，使兩外腔的不同階次縱模依次重合，使復(fù)合外腔激光器的輸出單模激光頻率被步進調(diào)諧。一般調(diào)諧步長分別取1GHz、10GHz、25GHz、50GHz、100GHz和500GHz作為常用頻率。固定外腔的光學(xué)長度根據(jù)調(diào)諧步長可設(shè)為150mm、15mm、6mm、3mm、1.5mm和0.3mm。移動外腔的光學(xué)長度比固定外腔光學(xué)長度略大或略小。兩外腔的縱模間隔略有不同。驅(qū)動調(diào)諧外腔反射鏡沿光軸移動，靠近或遠離相應(yīng)半導(dǎo)體激光芯片解理面均可。兩個外腔的不同階次縱模依次重合，即可獲得步長為固定外腔縱模間隔(1GHz、10GHz、25GHz、50GHz、100GHz和500GHz)的大范圍調(diào)諧。
圖2所示。圖2(a)中固定外腔的縱模分布固定不變，第n-1、n、n+1、n+2階縱模位置。調(diào)諧外腔縱模分布隨其反射鏡的軸向位置變化，如圖2(b)和(c)所示，當(dāng)移動反射鏡4在軸向位置1時，調(diào)諧外腔第m階縱模與固定外腔的第n階縱模重合，形成單模振蕩輸出；當(dāng)反射鏡4移動到軸向位置2時，調(diào)諧外腔第m+1階縱模與固定外腔的第n+1階縱模重合，激光器輸出頻率被調(diào)諧到固定外腔的第n+1階縱模的頻率。
權(quán)利要求
1.一種步進調(diào)諧復(fù)合式外腔半導(dǎo)體激光器，主要由半導(dǎo)體激光芯片、準(zhǔn)直透鏡和平面反射鏡組成，其特征在于在半導(dǎo)體激光芯片兩邊分別放置準(zhǔn)直透鏡和在一定距離放置平面反射鏡，用于形成具有雙外腔的復(fù)合式激光諧振腔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述步進調(diào)諧復(fù)合式外腔半導(dǎo)體激光器，其特征在于所述的兩個平面反射鏡都可以用作激光器的輸出鏡，其中一個為固定反射鏡，用作激光輸出鏡，其所在外腔為固定外腔，設(shè)固定外腔光學(xué)長度為L1，縱模間隔為Δν1＝c/(2L1)，是步進調(diào)諧的步長間隔；另一個為移動反射鏡，可沿光軸方向移動，所在外腔為調(diào)諧外腔，設(shè)其光學(xué)長度為L2，L2接近L1值，但不等于L1，調(diào)整調(diào)諧外腔反射鏡沿光軸方向的位移ΔL2用于調(diào)諧調(diào)諧外腔的縱模頻譜位置，可使兩外腔的不同階次縱模依次重合，使復(fù)合外腔激光器的輸出單模激光頻率被步進調(diào)諧。
全文摘要
本發(fā)明公開了屬于可調(diào)諧激光器的一種步進調(diào)諧復(fù)合式外腔半導(dǎo)體激光器。它是在半導(dǎo)體激光芯片的兩邊分別放置準(zhǔn)直透鏡和平面反射鏡。其平面反射鏡分為固定不動和可移動的反射鏡，由此，形成了具有雙外腔結(jié)構(gòu)的復(fù)合式激光諧振腔。調(diào)諧移動平面反射鏡在軸上的位置可以使兩外腔的不同階次縱模依次重合，使復(fù)合外腔激光器的輸出單模激光頻率被步進調(diào)諧。該激光器可以通過反射鏡的較小位移得到輸出頻率較大跨度的調(diào)諧，調(diào)諧信道數(shù)可達幾十個以上。各信道功率不隨頻率變，基本一致，擴大了激光器的應(yīng)用范圍。
文檔編號H01S5/00GK1391322SQ0212392
公開日2003年1月15日 申請日期2002年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月10日
發(fā)明者吳克瑛, 張漢一 申請人:清華大學(xué)