CN116400454A - 片上激光器及光子芯片 - Google Patents
片上激光器及光子芯片 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116400454A CN116400454A CN202310301026.9A CN202310301026A CN116400454A CN 116400454 A CN116400454 A CN 116400454A CN 202310301026 A CN202310301026 A CN 202310301026A CN 116400454 A CN116400454 A CN 116400454A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- waveguide core
- layer
- core layer
- laser
- chip
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000012792 core layer Substances 0.000 claims abstract description 126
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 31
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 31
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims abstract description 25
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims abstract description 24
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims abstract description 24
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 66
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims description 31
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 14
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 10
- -1 rare earth ions Chemical class 0.000 claims description 8
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 claims description 7
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000005086 pumping Methods 0.000 abstract description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 6
- 230000005281 excited state Effects 0.000 description 4
- 230000005283 ground state Effects 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 2
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 229910052691 Erbium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005472 transition radiation Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B6/122—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B6/122—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
- G02B6/125—Bends, branchings or intersections
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
- H01S3/091—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Lasers (AREA)
Abstract
本发明属于激光器领域，具体涉及一种片上激光器及光子芯片，片上激光器包括：第一光波导，第一光波导包括第一波导芯层，第一波导芯层呈闭环设置；第一波导芯层内容纳有工作介质；第二光波导，第二光波导包括第二波导芯层，第二波导芯层呈开环设置，第一波导芯层与第二波导芯层之间形成耦合区域；泵浦源，泵浦源包括辐射面，辐射面在第一光波导的投影与第一波导芯层具有重叠区域，重叠区域内的工作介质在泵浦光的照射下产生光子，光子经第一波导芯层振荡形成激光，激光由第二波导芯层射出。本发明的片上激光器及光子芯片可以增大泵浦光的入射比例，降低泵浦源的能量损耗，增大激光输出功率。
Description
技术领域
本发明属于激光器技术领域，尤其涉及一种片上激光器及光子芯片。
背景技术
激光器由谐振腔、工作介质和泵浦源三部分组成。工作介质是光子产生的来源，工作介质中的粒子吸收泵浦源产生的能量从基态跃迁到激发态，由于激发态为不稳定状态，此时，工作介质将自发释放能量回归到基态的稳态。在这个释能的过程中，工作介质产生出光子，且这些光子在能量、波长、方向上具有高度一致性，它们在谐振腔内不断反射，往复运动，诱发受激辐射，同时被泵浦源不断放大，形成激光束，最终通过谐振腔一端的部分反射镜透射出谐振腔，形成激光输出。
片上激光器是将激光器集成在光子芯片上，传统片上激光器中，入射进入谐振腔的比例低，能量损耗大，激光输出功率低。
发明内容
本发明的目的是至少解决片上激光器的泵浦光入射比例低，能量损耗大，激光输出功率低的问题。该目的是通过以下技术方案实现的：
本发明的第一方面提出了一种片上激光器，所述片上激光器包括：
第一光波导，所述第一光波导包括第一波导芯层，所述第一波导芯层呈闭环设置；所述第一波导芯层内容纳有工作介质；
第二光波导，所述第二光波导包括第二波导芯层，所述第二波导芯层呈开环设置，所述第一波导芯层与所述第二波导芯层之间形成耦合区域；
泵浦源，所述泵浦源包括辐射面，所述辐射面在所述第一光波导的投影与所述第一波导芯层具有重叠区域，所述重叠区域内的工作介质在所述泵浦光的照射下产生光子，所述光子经所述第一波导芯层振荡形成激光，所述激光由所述第二波导芯层射出。
根据本发明的片上激光器，通过在闭环设置的第一波导芯层内添加工作介质，第一波导芯层相当于激光器的谐振腔，且泵浦源的辐射面在第一光波导的投影与第一波导芯层之间形成重叠区域，辐射面发出的辐射光可直接射入至重叠区内，从而可以增大泵浦光的入射比例，降低泵浦源的能量损耗，增大激光输出功率。
另外，根据本发明的片上激光器，还可具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，所述重叠区域位于所述耦合区域之外。
在本发明的一些实施例中，所述泵浦源有多个，多个所述泵浦源沿所述第一波导芯层的周向方向间隔设置；
多个所述泵浦源被配置为同时启动或单独启动。
在本发明的一些实施例中，所述泵浦源的数量为两个，且两个所述泵浦源对称设置。
在本发明的一些实施例中，所述辐射面在所述第一光波导的投影覆盖所述第一波导芯层。
在本发明的一些实施例中，所述片上激光器还包括基底层和包覆层，所述第一波导芯层和所述第二波导芯层设置在所述基底层上，所述包覆层包覆在所述第一波导芯层和所述第二波导芯层的外部；
所述泵浦源设置在所述包覆层上，所述辐射面与所述包覆层间隔设置，或者，所述辐射面与所述包覆层贴合设置。
在本发明的一些实施例中，所述第一波导芯层的折射率分别大于所述基底层的折射率和所述包覆层的折射率；
所述第二波导芯层的折射率分别大于所述基底层的折射率和所述包覆层的折射率。
在本发明的一些实施例中，所述工作介质包括稀土离子。
在本发明的一些实施例中，所述第一波导芯层和所述第二波导芯层为硅波导芯层。
本发明第二方面提出了一种光子芯片，所述光子芯片上集成设置上述任意一项实施例所提出的片上激光器。
根据本发明的光子芯片上的激光器降低了泵浦光的损耗，增大激光输出功率。本实施例可直接利用现有光子芯片加工工艺制造，利于提升片上光电子***的集成程度。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：
图1示意性地示出了根据本发明实施方式的片上激光器的俯视图；
图2示例性的示出了根据本发明实施方式的片上激光器的透视图；
图3示意性地示出了根据本发明实施方式的片上激光器在图1中A-A处的横截面示意图；
图4示意性地示出了根据本发明另一实施方式的片上激光器在图1中A-A处的横截面示意图；
附图标记如下：
11、第一波导芯层；12、第二波导芯层；13、基底层；14、包覆层；20、泵浦源；21、辐射面；30、耦合区域。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤。
尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。因此，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施方式的教导的情况下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部段。
为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“下面”、“下方”、“上面”、“上方”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。例如，如果在图中的装置翻转，那么描述为“在其它元件或者特征下面”或者“在其它元件或者特征下方”的元件将随后定向为“在其它元件或者特征上面”或者“在其它元件或者特征上方”。因此，示例术语“在……下方”可以包括在上和在下的方位。装置可以另外定向(旋转90度或者在其它方向)并且文中使用的空间相对关系描述符相应地进行解释。
如图1所示，根据本发明的实施方式，提出了一种片上激光器，片上激光器用于集成设置在光子芯片上，光子芯片例如为硅基光子芯片。本实施例的片上激光器包括第一光波导、第二光波导和泵浦源20，其中，第一光波导包括第一波导芯层11，第一波导芯层11呈闭环设置，第一波导芯层11的结构没有限定，例如第一波导芯层11可以呈圆环形，椭圆环形或跑道型等任何合适的闭环结构。第一波导芯层11内容纳有工作介质，在一示例中，工作介质均匀参杂在第一波导芯层11内；在另一示例中，第一波导芯层11内设置介质区(图中未示出)，工作介质位于介质区内。介质区在第一波导芯层11内的设置方式没有限定，例如介质区沿第一波导芯层11周向方向延伸，形成连续的环形介质区。或者，介质区设置有多个，多个介质区沿第一波导芯层11周向方向间隔排布。或者，在第一波导芯层11的横截面上，第一波导芯层11包括介质区和非介质区，非介质区呈环形，介质区位于非介质区的内环中，或者介质区呈环形，非介质区位于介质区的内环中。介质区在第一波导芯层11中的设置形式可根据生产工艺难易程度，激光器性能等方面综合考量后来进行灵活设计，可采用以上设置方式的一种或多种的结合。
第二光波导包括第二波导芯层12，第二波导芯层12呈开环设置。第二波导芯层12的结构也没有限定，例如第二波导可以呈直线设置、也可以呈折线设置，还可以呈曲线设置，可根据激光射出角度或激光射出方向来设计第二波导芯层12的结构。优选第二波导芯层12呈直线，可以简化生产工艺，同时降低激光在第二波导芯层12内的传输路径，降低激光在第二波导芯层12内传递过程中的损耗。第二波导芯层12的数量也没有限定，片上激光器上可以设置一个第二波导芯层12，也可以包括多个第二波导芯层12。第一波导芯层11与第二波导芯层12之间形成耦合区域30，第一波导芯层11与第二波导芯层12的耦合方式没有限定。在一示例中(该示例图中未示出)，第二波导芯层12绕设在第一波导芯层11上，且第一波导芯层11的激光射出端位于第一波导芯层11的闭环结构的外部。再一示例中(该示例图中未示出)，第二波导芯层12位于第一波导芯层11的闭环结构的外部或内部，第二波导芯层12垂直于第一波导芯层11设置。在另一示例中，如图1所示，第二波导芯层12位于第一波导芯层11的闭环结构的外部，第二波导芯层12平行于第一波导芯层11设置。本实施例可通过调节第一波导芯层11与第二波导芯层12之间的距离来调节光耦合强度，以使第一波导芯层11内形成稳定的激光，且稳定的激光能经耦合区域30进入第二波导芯层12输出，形成稳定的激光束输出。
第一波导芯层11与第二波导芯层12之间形成的耦合区域30的数量没有限定，在一示例中，如图1所示，片上激光器包括一个第二波导芯层12，第二波导芯层12与第一波导芯层11之间形成一个耦合区域30。在另一示例中(该示例图中未示出)，片上激光器包括多个第二波导芯层12，每个第二波导芯层12与第一波导芯层11之间分别形成耦合区域30，从而可以实现片上激光器的多束激光的输出。再一示例中(该示例图中未示出)，片上激光器包括一个第二波导芯层12，该第二波导芯层12与第一波导芯层11之间形成多个耦合区域30，例如在第二波导芯层12的激光入口和激光出口处分别形成耦合区域30，从而可以进一步提升激光的输出量和激光输出功率。第一波导芯层11和第二波导芯层12之间的耦合形式以及耦合区域30的数量可根据工艺生产难易程度、生产成本以及激光性能要求方面综合考量后来进行灵活设计，可采用以上示例中的一种或多种进行结合来获得具有更优异性能的片上激光器。
泵浦源20包括辐射面21，泵浦源20发出的泵浦光由辐射面21射出，辐射面21在第一光波导上的投影与第一波导芯层11具有重叠区域。在一示例中，辐射面21在第一光波导的投影与第一波导芯层部分重叠；另一示例中，辐射面21在第一光波导的投影覆盖第一波导芯层11，辐射面21在第一光波导的投影面积大于第一波导芯层11的面积；再一示例中，辐射面21在第一光波导的投影与第一波导芯层11完全重叠，且第一波导芯层11的面积大于或等于辐射面21在第一光波导的投影的面积。泵浦源20发出的泵浦光辐射进入重叠区域，重叠区域内的工作介质在泵浦光的照射下吸收泵浦源20辐射的能量后发生能级跃迁，从基态跃迁到激发态，由于激发态为不稳定状态，此时，工作介质将释放能量回归到基态的稳态，并同时辐射产生光子，光子经第一波导芯层11振荡形成激光，并被泵浦源20不断放大，激光在第一波导芯层11中循环振荡过程中经过耦合区域30时，部分激光耦合进入第二波导芯层12中，并由第二波导芯层12输出，且形成的激光可由第二波导芯层12的一端或两端射出。
根据本发明的片上激光器，通过在闭环设置的第一波导芯层11中添加工作介质，第一波导芯层11相当于激光器的谐振腔，且泵浦源20的辐射面21在第一光波导的投影与第一波导芯层之间形成重叠区域，辐射面21发出的辐射光可直接射入至重叠区内，从而可以增大泵浦光的入射比例，降低泵浦源20的能量损耗。
在本发明的一些实施例中，重叠区域位于耦合区域30之外，以避免泵浦源20发出的泵浦光摄入耦合区域30后，泵浦光进入第二波导芯层12中与第二波导芯层12中的激光混合。在一示例中(该示例图中未示出)，片上激光器可以包括多个泵浦源20，多个泵浦源20在第一波导芯层11的投影与第一波导芯层11之间形成多个重叠区域，所有重叠区域均位于耦合区域30之外。再一示例中(该示例图中未示出)，片上激光器包括多个第二波导芯层12，多个第二波导芯层12与第一波导芯层11之间形成多个耦合区域30，第一波导芯层12中包括含有工作介质的介质区域，介质区域位于相邻两个耦合区域30之间。需要说明的是，本实施例所限定的重叠区域位于耦合区域30之外是指重叠区域与耦合区域30没有重合的部分。
在本发明的一些实施例中，泵浦源20有多个，多个泵浦源20沿第一波导芯层11的周向方向间隔设置。多个泵浦源20可以是位于第一波导芯层11的同侧，也可以位于第一波导芯层11相对的两侧。泵浦源20的数量也没有限定，示例性的，如图1所示，片上激光器包括两个泵浦源20，两个泵浦源20对称设置，例如在第一波导芯层11的同侧对称设置，以进一步增加泵浦光的入射量和入射强度。当多个泵浦源20位于第一波导芯层11相对的两侧时，多个泵浦源20在第一光波导上的投影没有重叠区域。多个泵浦源20辐射泵浦光的功率可以设置成相同，也可以设置成不同。多个泵浦源20可以是同一类型也可以是不同类型，例如多个泵浦源20均为LD，或者多个泵浦源20均为LED，或者多个泵浦源20中部分为LD，另一部分为LED。多个泵浦源20被配置为可以同时启动以满足大功率激光要求。多个泵浦源20也可以被配置为单独启动，可根据需要的激光功率来调整泵浦源20的启动数量，或者将部分泵浦源20作为备用泵浦源20，以避免出现泵浦源20发生故障而导致片上激光器无法正常发射激光的情形。
在本发明的一些实施例中，泵浦源20的辐射面21覆盖第一波导芯层11。在一示例中(该示例图中未示出)，泵浦源20呈环形，泵浦源20的辐射面21的轨迹与第一波导芯层11的轨迹相适应。另一示例中(该示例图中未示出)，泵浦源20呈一板状结构，辐射面21将第一波导芯层11以及第一波导芯层11所围成的区域完全覆盖。本实施例进一步提升了泵浦源20的泵浦光入射进入第一波导芯层11的比例，降低了泵浦光的损耗。
在本发明的一些实施例中，第一光波导和第二光波导独立设置，第一光波导包括第一基底层、第一包覆层和第一波导芯层11，第一波导芯层11位于第一基底层上，第一包覆层包覆在第一波导芯层11的外部。第二光波导包括第二基底层、第二包覆层和第二波导芯层12，第二波导芯层12位于第二基底层上，第二包覆层包覆在第二波导芯层12的外部。
在本发明的一些实施例中，第一光波导和第二光波导共用基底层和包覆层。如图2所示，片上激光器包括基底层13和包覆层14，第一波导芯层11和第二波导芯层12设置在基底层13上，包覆层14包覆在第一波导芯层11和第二波导芯层12的外部。第一波导芯层11和第二波导芯层12可以与基底层13一体成型，例如以原位生长的方式形成在基底层13上。第一波导芯层11和第二波导芯层12也可以独立于基底层13设置，例如以粘接方式设置在基底层13上。同样，包覆层14可以与第一波导芯层11和第二波导芯层12一体成型，例如以原位生长的方式形成在第一波导芯层11和第二波导芯层12的外部。包覆层14也可以独立于第一波导芯层11和第二波导芯层12设置，例如，以粘接方式设置在第一波导芯层11和第二波导芯层12的外部。示例性的，如图2所示，在基底层13上生成波导芯层平面层，然后采用刻蚀工艺将波导芯层平面层中多余部分去除，以获得第一波导芯层11和第二波导芯层12，然后在第一波导芯层11、第二波导芯层12以及基底层13的表面均生成包覆层14，从而形成表面平整的包覆层14的结构，以同时保护基底层13、第一波导芯层11和第二波导芯层12。
泵浦源20设置在包覆层14上，泵浦源20可以采用分离式或贴片式的方式设置在包覆层14上。在一示例中，如图3所示，泵浦源20设置在包覆层14上，辐射面21与包覆层14间隔设置。在另一示例中，如图4所示，泵浦源20设置在包覆层14上，辐射面21与包覆层14贴合设置。可按照泵浦源20种类及粘接工艺需求合理选择泵浦源20在包覆层14上的设置方式。
在本发明的一些实施例中，第一波导芯层11的折射率分别大于基底层13的折射率和包覆层14的折射率，以保证工作介质产生的射线不会从包覆层14和基底层13射出，从而可以保证第一波导芯层11内形成的激光的强度。同样，第二波导芯层的折射率分别大于基底层13的折射率和包覆层14的折射率，从而保证进入第二波导芯层12的激光不会从基底层13和包覆层14射出，保证第二波导芯层12的激光射出量和激光射出功率。基底层13和包覆层14可以采用相同的材质制成，也可以是不同的材质制成。示例性的，基底层13和包覆层14均采用二氧化硅制成。第一波导芯层11与第二波导芯层12的材质可以相同也可以不同，例如第一波导芯层11和第二波导芯层12均硅波导芯层，硅波导芯层采用硅基或氮化硅等材质制成。因为硅材料的间接带隙特性，其粒子跃迁辐射光子概率很低，难以提供光源。常见的硅基片上光源往往通过混合集成及异质集成等方式将Ⅲ-Ⅴ族发光材料集成到硅基芯片上，本实施例通过在硅波导芯层中添加工作介质的方式实现硅基发光，不需要混合集成、异质集成等工艺。
在本发明的一些实施例中，工作介质包括稀土离子，稀土离子包括钕离子或铒离子中的至少一种。由于稀土离子体积较小，将其添加至较小体积的第一波导芯层11中，有利于实现激光器在光子芯片上的集成设置。本实施例的介质区中可以添加一种工作介质，或者添加多种工作介质的混合物，以实现不同的激光效果。
根据本发明的实施方式，本实施例提成了一种光子芯片，光子芯片包括以上任意一项实施例所提出的片上激光器。本实施例的光子芯片可以实现激光器功能，同时降低了泵浦光的损耗，增大激光输出功率。本实施例可直接利用现有光子芯片加工工艺制造，利于提升片上光电子***的集成程度。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种片上激光器，其特征在于，所述片上激光器包括：
第一光波导，所述第一光波导包括第一波导芯层，所述第一波导芯层呈闭环设置；所述第一波导芯层内容纳有工作介质；
第二光波导，所述第二光波导包括第二波导芯层，所述第二波导芯层呈开环设置，所述第一波导芯层与所述第二波导芯层之间形成耦合区域；
泵浦源，所述泵浦源包括辐射面，所述辐射面在所述第一光波导的投影与所述第一波导芯层具有重叠区域，所述重叠区域内的工作介质在所述泵浦光的照射下产生光子，所述光子经所述第一波导芯层振荡形成激光，所述激光由所述第二波导芯层射出。
2.根据权利要求1所述的片上激光器，其特征在于，所述重叠区域位于所述耦合区域之外。
3.根据权利要求2所述的片上激光器，其特征在于，所述泵浦源有多个，多个所述泵浦源沿所述第一波导芯层的周向方向间隔设置；
多个所述泵浦源被配置为同时启动或单独启动。
4.根据权利要求3所述的片上激光器，其特征在于，所述泵浦源的数量为两个，且两个所述泵浦源对称设置。
5.根据权利要求1所述的片上激光器，其特征在于，所述辐射面在所述第一光波导的投影覆盖所述第一波导芯层。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的片上激光器，其特征在于，所述片上激光器还包括基底层和包覆层，所述第一波导芯层和所述第二波导芯层设置在所述基底层上，所述包覆层包覆在所述第一波导芯层和所述第二波导芯层的外部；
所述泵浦源设置在所述包覆层上，所述辐射面与所述包覆层间隔设置，或者，所述辐射面与所述包覆层贴合设置。
7.根据权利要求6所述的片上激光器，其特征在于，所述第一波导芯层的折射率分别大于所述基底层的折射率和所述包覆层的折射率；
所述第二波导芯层的折射率分别大于所述基底层的折射率和所述包覆层的折射率。
8.根据权利要求1所述的片上激光器，其特征在于，所述工作介质包括稀土离子。
9.根据权利要求1所述的片上激光器，其特征在于，所述第一波导芯层和所述第二波导芯层为硅波导芯层。
10.一种光子芯片，其特征在于，所述光子芯片上集成设置如权利要求1-9任意一项所述的片上激光器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310301026.9A CN116400454A (zh) | 2023-03-24 | 2023-03-24 | 片上激光器及光子芯片 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310301026.9A CN116400454A (zh) | 2023-03-24 | 2023-03-24 | 片上激光器及光子芯片 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116400454A true CN116400454A (zh) | 2023-07-07 |
Family
ID=87015298
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310301026.9A Pending CN116400454A (zh) | 2023-03-24 | 2023-03-24 | 片上激光器及光子芯片 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116400454A (zh) |
-
2023
- 2023-03-24 CN CN202310301026.9A patent/CN116400454A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1905299B (zh) | 光抽运的表面发射半导体激光器件及其制造方法 | |
| CN101356655B (zh) | 发光缝隙波导器件 | |
| US11868023B2 (en) | Light-emitting device and optical fiber | |
| WO2009126836A1 (en) | Light-emitting devices and related methods | |
| CN101904062A (zh) | Vecsel泵浦固态激光器 | |
| US11658453B2 (en) | Concentric cylindrical circumferential laser | |
| TW202117864A (zh) | 使用二向分色反射鏡的垂直腔表面發射雷射 | |
| US7136408B2 (en) | InGaN diode-laser pumped II-VI semiconductor lasers | |
| CN1894832A (zh) | 包层泵浦式准三能级光纤激光器/放大器 | |
| JP2014022472A (ja) | 発光装置、照明装置および発光方法 | |
| JP2006278458A (ja) | 発光素子とその製造方法および照明装置 | |
| JP2009518842A (ja) | 先細りにされている導波路の区域を有する光励起導波路レーザ | |
| US6975792B1 (en) | Method and apparatus for coupling light into a waveguide using a slit | |
| JP5324453B2 (ja) | 可視の波長領域についてのキャビティー内の周波数変換された固体レーザー | |
| CN100508310C (zh) | 光学泵浦的半导体激光器设备 | |
| CN220121024U (zh) | 片上激光器及光子芯片 | |
| CN114122913A (zh) | 一种高亮度高功率半导体发光器件及其制备方法 | |
| JP5737861B2 (ja) | 照明装置及び車両用前照灯 | |
| JP5086392B2 (ja) | 発光装置、照明装置および車両用前照灯 | |
| JP2006286783A (ja) | 発光素子とその製造方法および照明装置 | |
| CN116400454A (zh) | 片上激光器及光子芯片 | |
| US5396511A (en) | Semiconductor laser apparatus with curved waveguide | |
| JP5518964B2 (ja) | 発光装置、照明装置および車両用前照灯 | |
| US7161966B2 (en) | Side-pumped fiber laser | |
| US6493132B1 (en) | Monolithic optically pumped high power semiconductor lasers and amplifiers |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |