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1 GHz磷化铟单片集成扩展腔碰撞脉冲锁模激光器

发布时间: 2017-07-10 10:52:33   作者:本站编辑   来源: 本站原创   浏览次数:

  半导体锁模激光器(MLLs)在包括光通信和无线电通信等诸多领域引起了广泛的兴趣,作为光学频率梳十分抢眼。每种应用对脉冲宽度、峰值功率和重复频率有着不同的要求。重复频率在10到40GHz的MLLs应用到光通信领域,可以实现高达太赫兹频段的更高重复频率。实现100MHz-10GHz的低重频MLLs具有挑战性,因为对应的谐振腔长度在41cm-4.1mm量级。利用空气中或光线中的外部谐振腔能够满足对应的腔长要求,然而,外部谐振腔装配复杂且对温度波动十分敏感。为解决这些问题,近年来利用光子集成技术研制低重频MLL集成设计取得了一些进展。 

  混合集成法用于实现1GHz以下的重复频率,腔长41mm。最新的器件在硅底上混合集成III-V族元素,得益于硅光子波导的低光学损耗,能够实现1GHz重频的MLL。 

  单片集成磷化铟(InP)的方法被证明能够实现重频低至2.5GHz,该方法使用扩展腔锁模激光器(EC-MLL)。即使是重频低至55MHz依然被证明能够在单片集成InP芯片上实现。然而,由于该方法损失了丢弃脉冲的能量,在单片集成MLL器件上能够实现的最低冲重复频率依然存疑。 

  本文提出了基于InP的MLL器件,基波重频1GHz,这是目前用单片集成方法实现的最低重复频率。EC-MLL实验装置示意图如图2所示: 

  本文验证了磷化铟平台上1 GHz的片上EC-MLL的性能。EC-MLL工作在PML条件下,产生重频为1.02235GHz的电频率梳。考虑到激光背景噪声水平以及低输出功率,高于3GHz的高阶谐波可以忽略不计,输出性能优良。事实上,该器件同样被用在HML机制下,重复频率锁定于一个输出功率15dBm的外部RF源,在HML机制下,激光系统输出特性有了显著提高(基频拍频>1Hz,信噪比>50dB,脉宽272ps)。通过降低InP腔内损耗可以进一步优化激光谐振腔。可以采用损耗更低的材料作为平台取代InP平台,或者发展混合集成技术将InP与其他平台混合集成。 

  

  图2  EC-MLL实验装置结构示意图

自若编译自:https://www.osapublishing.org/ol/abstract.cfm?uri=ol-42-12-2318&origin=search

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