行波半导体激光放大器的放大方法和装置

摘要

本发明公开一种由二个结构相同的行波半导体激光放大器串联运行的放大方法，及利用该方法而完成的包括四端口光学环行器的激光放大器。优点是：TW-SLA

说明书

本发明涉及行波半导体激光放大器

中国专利CN 1035742A中公开了一种采用三端光学环行器实现TW-SLA的输入、输出用同一光纤，从TW-SLA的同一端耦合的技术的优越性是特有的，但这种单膜光纤与TW-SLA的耦合损耗比较大，很难得到所需的净增益。同时，由于TW-SLA端面的剩余反射率的影响，用单个TW-SLA将引起增益的起伏，而净增益G_net＞20～25dB，增益起伏△G≡G_max/G_min＜2dB是单膜光纤通讯系统所必须的。

针对上述现有技术中存在的缺点，本发明公开一种由两个结构相同的行波半导体激光放大器TW-SLA串联运行的放大方法和利用这种方法而完成的，包括一个四端口光学环行器的激光放大器。

本发明所公开的行波半导体激光放大器的放大方法是，由两个具有相同结构的行波半导体激光放大器串联运行，即将两个具有相同结构的TW-SLA芯片，其前端面F₁均增透，剩余反射率为R₁＜10^-3，后端面F₂均增反，其反射率大于0.95。利用四端口光学环行器（1），使光信号经光纤耦合进入光学环行器（1）的A端口，由同一环行器的B端口输出进入光纤（2），经耦合进入第一个行波半导体激光放大器TW-SLA₁，经TW-SLA₁来回一次放大的光信号经同一光纤（2）返回光学环行器（1）的B端口，而由B端口进入的信号只能从光学环行器（1）的C端口输出，并经光纤（2）耦合进入第二个行波半导体激光放大器TW-SLA₂，经TW-SLA₂来回放大的光信号仍经光纤（2）返回光学环行器的C端口，而进入C端口的信号，只能从光学环行器的D端口输出，不能返回B端口，从而实现两个结构相同的TW-SLA串联运行的目的。最小的增益起伏可以通过控制两个放大器的驱动电流或温度，使一个放大器的增益谱峰值与另一放大器的增益谱谷值对应来实现。

本发明所能完成的由四端口光学环行器所组成的行波半导体激光放大器由以下部件组成：光学环行器（1）具有四个端口，A为输入端口。D为输出端口，B、C分别为耦合端口。耦合光纤（2）、（2′）为任何光与光源发射波长相适应的通信波段单膜光纤，其一段通过光学透镜分别与环行器（1）的B、C端口联接，另一端经过特殊处理，成为光纤微透镜，分别与TW-SLA₁和TW-SLA₂芯片的前端面F₁耦合。TW-SLA₁与TW-SLA₂的芯片3、3′的有源层4、4′为适用于任何光通信波段的半导体激光增益介质，其前端面F₁增透，后端面F₂增反。安装TW-SLA₁、TW-SLA₂芯片3、3′的热沉5、5′为普通型与半导体激光器完全通用的平面结构热沉。

本发明的优点体现在以下各方面：（一）TW-SLA₁和TW-SLA₂可采用易于加工的平面热沉;（二）TW-SLA的输入、输出共用一根光纤;（三）光信号在TW-SLA中可得到往返一次的增益;（四）用一个光学环行器可同时实现二个TW-SLA之间的光学隔离以及TW-SLA与光源之间的隔离;（五）结构紧凑，隔离可靠，并能同时实现高的净增益与小的增益起伏;（六）如使进入两放大器增益介质的偏振方向正交，可进一步减少增益的起伏。

图1为本发明实施方案图。图中（1）光学环行器，其中A、D端口分别为输入、输出端口。B、C为耦合端口，（2）、（2′）为耦合光纤，3、3′为半导体激光放大器芯心，其中4、4′为半导体激光放大器芯片有源层，5、5′为半导体激光放大器热沉。芯片前端面是F₁，后端面是F₂。