logo好方法网

基于硅基外腔自注入的窄线宽连续波调频激光器


技术摘要:
本发明的提供一种连续可调谐的窄线宽激光器,包括硅基外腔(111),所述硅基外腔(111)包括衬底层(101),所述衬底层(101)上方为光波导层(104);所述光波导层(104)构成自注入微环谐振腔获得可调频连续波激光,以及分布式反馈激光器(103),所述分布式反馈激光器(103)与所述  全部
背景技术:
窄线宽即低噪声、低相对强度噪声(RIN)和大范围连续波调频波激光器在众多应 用场景下有重要应用,例如相干光通信、激光雷达(LiDAR)和生物传感。同时较高的输出光 功率避免了放大器的使用,使得大功率激光器在提升系统性能方面有着很大需求。 调频连续波(FMCW)激光雷达发射调频连续波信号并接受经物体反射的回波,通过 解调发射波与接收到的反射波的相干信号来探测物体的距离、运动速度。其中最大探测距 离受限于激光的相干长度,为了保证接收到信号良好的信噪比,一般要求相干长度大于探 测距离两倍以上,因此需要调频连续波激光光源具有较低的光谱线宽。光源的调制带宽B与 物体距离分辨率Sr对应,即Sr≥c/2B,c为光速,大范围的调谐范围成为调频光源重要指标。 一些激光器应用需要激光器线宽很窄,也就是窄光谱。窄线宽激光器都是指单频 激光器,也就是激光器值存在一个谐振腔模式,相位噪声很低,因此光谱纯度很高。通常这 类激光器强度噪声很低。 为了实现激光器具有很窄的辐射带宽(线宽),在激光器设计时需要考虑以下因 素:首先,需要实现单频工作。目标应该是长时间稳定的单频工作,不存在跳模。其次,需要 最小化外界噪声的影响。电泵浦激光器需要采用低噪声的电流或者电压源,光学泵浦的激 光器的泵浦光源则需要具有低的强度噪声。这在噪声频率高时很容易实现,但是当噪声频 率低时,线宽来源主要是低频相位噪声(自发辐射)。第三,需要优化激光器设计使激光器相 位噪声最小。最好采用高的腔内功率和长谐振腔,尽管在这种情况下稳定的单频工作更难 实现。对系统优化需要了解不同噪声源的重要性,因为根据占据主要地位的噪声源的不同 需要采用不同的测量方式。 窄线宽激光器一个很重要的应用是在传感领域,例如压力或者温度光纤传感器, 各种干涉仪传感,利用不同的吸收雷达来探测追踪气体,采用多普勒激光雷达测量风速。有 些光纤传感器需要激光器线宽为几kHz,而在雷达测量中,100kHz线宽就足够了。光学频率 测量需要光源线宽非常窄,需要采用稳定技术来实现。光纤通信系统则对线宽的要求相对 宽松,主要用于发射器或者用于探测或者测量。 连续可调谐的窄线宽激光器具有广泛的应用场景,例如相干光通信、激光雷达。宽 带扫频激光器通常会受到模式跳变的影响,与外腔耦合的法布里-珀罗激光器(Fabry- perot  FP激光器)通过游标效应(Vernier  effect)利用外腔和FP内腔的FSR的不同,调整谐 振波长位置可实现不同波长的激射。但是由于游标效应的存在,纵模不可能连续调谐,每个 纵模间失去了相干性,因此扫频光源的应用受到了限制。更重要的是,对于连续调频激光雷 达应用中,激光器必须实现连续可调谐频率调制。美国OEwaves公司提出了背向散射自注入 的窄线宽调谐激光器,它是基于回音壁模谐振腔(Whispering  Gallery  Mode  Resonator, 4 CN 111613959 A 说 明 书 2/9 页 WGMR)与半导体激光器耦合的方案。由于受限于WGMR体积和激光器耦合问题,该方案具有其 局限性。 需要一种新型的连续可调谐的窄线宽激光器,能够实现连续可调谐频率调制并且 满足调频光源的应用,还能够达到设计尺寸和与激光器耦合的最优化。
技术实现要素:
本发明的目的在于提供一种连续可调谐的窄线宽激光器,能够实现连续可调谐频 率调制并且满足调频光源的应用,还能够达到设计尺寸和与激光器耦合的最优化。 本
下载此资料需消耗2积分,
分享到:
收藏