Y7T109 窄线宽可调谐激光器的硅光集成外谐振腔

更新时间:2021-04-19 11:04:27 阅读量:1128

Y7T103 新飞通混合硅光可调谐窄线宽激光器

新飞通的混合集成的外腔可调谐激光器,是继Y7T105/106/107第一代,和Y7T108第二代产品后的第三代窄线宽激光器的思路。他家在做这个技术解析时,提到一个对比方案,就是Tohoku University的一篇IEEE上发表的类似方案。今天聊一下二者的差异。

第一代:

Y7T105新飞通 早期用于WDM的窄线宽激光器

Y7T106 激光器波长锁定

Y7T107 激光器阵列的MEMS调谐

第二代:

Y7T108 新飞通(原Emcore)外腔可调谐激光器

我先把他家Y7T103的外谐振腔做简化,



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继续简化



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微环谐振腔,会形成一个FSR的透反射梳状滤波器,两个不同波长间隔的FSR形成游标效应,来实现可调谐以及窄线宽。 这在合订本的P447-470这二十多页里聊可调谐说的比较多。P450的半幅图如下,一是两个FSR的选波长,二是微环比光栅的线宽更窄。 这是新飞通第三代产品选择两个微环用于制作更窄线宽激光器的原因。



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可,但是,but, 单纯的这一个机制, 线宽和单纵模之间是一个平衡关系。

要实现更好的单纵模,就要抑制边摸,但线宽就做不小

要做更小的线宽,就很容易让边模也被放大,形成双纵模(就是以前说的双峰),或者是多个纵模。

那是因为,增加微环外径,是有效的降低线宽的途径,但是纵模间隔越来越窄,有可能出现多个频率同时谐振,产生边模抑制比越来越小,甚至出现双纵模或者多纵模



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线宽窄,和单模特性,二者存在矛盾



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在合订本的P457,就有一个级联MZ来提高边模抑制的作用。



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新飞通所提及的Tohoku University的优化结构,就是在两个谐振环外,再级联一个MZ的不对称型滤波FSR,这样就无需增加环谐振腔的周长,也就降低了多纵模激发的可能性,动态单模性能好。

增加的MZ结构,可以协助降低线宽。



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所以他们的外谐振腔的结构如下



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原来的两个微环,做变形,(这仅仅是为了布局更紧凑)



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MZ的两臂,光程差越大,FSR的纵模间隔越小,就越接近两个微环组成的谐振纵模间隔,对边模的抑制作用更可控。Tohoku University的MZ两臂光程差设计成1578微米,下图另一个臂形成一个大耳型



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看上图,用大的MZ双臂不对称组成的FSR辅助结构,能在保持单模前提下,实现更窄的线宽。

在两个微环,以及MZ的其中一个波导臂,做钛加热电极



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硅波导的折射率是热敏感,热调谐是相对性能较好的选择,虽然热本身有传导时延,导致调谐速度慢,但二者权衡下,性能是更迫切的需求。



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他家三个热电阻,有一个电极是共用的,另外三个电极分别控制两个微环和一个MZ。

两个微环FSR的折射率变化,游标效应,调整谐振波长。  MZ微调做波长对准,保障单模窄线宽输出



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