光学芯片、外腔激光器、激光器模组及激光传感系统的制作方法

本技术涉及半导体激光，尤其涉及一种光学芯片、外腔激光器、激光器模组及激光传感系统。

背景技术：

1、外腔激光器是在半导体激光器的基础上增加外部光学反馈元件形成新的腔体，是目前实现半导体激光器线宽≤10khz的唯一技术路径。根据外腔结构的不同，外腔激光器主要有分立的法布里-珀罗(fabry-perot)体外腔激光器、分立的光纤外腔激光器、集成的光栅外腔激光器和集成的微环外腔激光器。

2、表1不同外腔激光器性能对比

3、

4、根据上表可以看出，集成微环外腔结构具有极窄线宽、小型化、低成本、可快速调频和高稳定性的优势。

5、但是，随着半导体激光器的应用领域不断扩展，对外腔激光器的线宽和稳定性要求也越来越高。现有集成微环激光器中微环外腔反射回增益芯片的自注入锁定功率较低，部分外腔反射结构存在工艺偏差导致反射光频率漂移，不利于自注入锁定的实现，对线宽的压窄效果也有限。

技术实现思路

1、本技术实施例提供一种光学芯片、外腔激光器、激光器模组及激光传感系统，解决了现有集成微环激光器中微环外腔反射回增益芯片的自注入锁定光功率较低的问题。

2、为达到上述目的，本技术采用如下技术方案：

3、第一方面，本技术实施例提供一种光学芯片，该光学芯片可以作为外腔激光器的外腔芯片。光学芯片用于接收激光器中增益芯片发出的光束。光学芯片包括衬底、以及设置在衬底上的波导层。波导层形成有第一光波导、双向功率分束光波导、第二光波导、反射光波导、微环光波导。其中，双向功率分束光波导具有第一端口、第二端口和第三端口。第一光波导的第一端用于与激光器中增益芯片端面耦合或连接。第一光波导的第二端与双向功率分束光波导的第一端口连接。微环光波导位于第一光波导的一侧。第二光波导的一端与双向功率分束光波导的第二端口连接。双向功率分束光波导的第三端口为光输出端口。第二光波导的另一端延伸至微环光波导远离第一光波导的另一侧，且与反射光波导连接。第一光波导、第二光波导与微环光波导耦合。

4、第一光波导用于将增益芯片发出的光束耦合至微环光波导，接收经微环光波导谐振后耦合出的光束并将一部分光束传输至双向功率分束光波导的第一端口、另一部分光束传输至第一光波导的第一端，以及将从双向功率分束光波导的第一端口输出的光束传输至第一光波导的第一端。双向功率分束光波导用于将从第一端口输入的光束分束至第二端口和第三端口输出，以及将第二端口输入的光束输出至第一端口。第二光波导用于将双向功率分束光波导的第二端口输出的一部分光束耦合至微环光波导、另一部分光束传输至反射光波导，以及将反射光波导反射回来的一部分光束传输至双向功率分束光波导的第二端口、另一部分光束耦合至微环光波导。反射光波导用于将第二光波导出射的光束反射回第二光波导。微环光波导用于对从第一光波导和第二光波导耦合出的光束进行谐振，并将光束耦合至第一光波导。

5、所以，外腔芯片中可以形成多个输出光路径和多个返回(返回是指返回至激光器中增益芯片)光路径。多个输出光路径包括第一输出光路径、第二输出路径、第三输出路径、第四输出路径、……、第n输出路径等。多个返回光路径包括第一返回光路径、第二返回光路径、第三返回光路径、第四返回光路径、……、第m返回光路径等。其中，第一输出光路径为：增益芯片发出的光束经第一光波导沿第一方向传输，并耦合至微环光波导。微环光波导对该光束进行谐振后耦合回第一光波导。之后，光束在第一光波导继续沿第一方向进行传输，并经第一端口进入双向功率分束光波导内。光束经双向功率分束光波导进行功率分束为第一子光束和第二子光束，第一子光束从第三端口直接输出。第一返回光路径为：双向功率分束光波导进行功率分束得到的第二子光束经第二端口输出至第二光波导。经第二光波导沿第二方向进行传输时第二子光束中的部分光束耦合至微环光波导进行谐振。谐振后的光束耦合至第一光波导内沿第三方向传输至增益芯片内，实现自注入锁定。第一方向与第三方向相反。第二返回光路径为：经第二光波导沿第二方向进行传输时第二子光束中的另一部分光束传输至反射光波导。反射光波导可以将光束再反射回第二光波导并沿第四方向进行传输。第二方向与第四方向相反。之后，在第二光波导内沿第四方向传输的部分光束经第二端口进入双向功率分束光波导内，再经第一端口进入第一光波导沿第三方向进行传输回到增益芯片内，再次实现自注入锁定。第二输出路径为：第二光波导内沿第四方向传输的另一部分光束耦合至微环光波导进行谐振；谐振后的光束耦合至第一光波导内沿第一方向传输并经第一端口进入双向功率分束光波导内，经双向功率分束光波导进行功率分束为第三子光束和第四子光束，第三子光束从第三端口直接输出。根据上述说明，同理，第四子光束可以再次进入第二光波导内，并与上述第二子光束类似，形成第三返回光路径(与第一返回光路径的路径相同)、第四返回光路径(与第二返回光路径的路径相同)、第三输出路径(与第二输出路径)。并且，第三输出路径中进入双向功率分束光波导的光束可以再被分为第五子光束和第六子光束，第五子光束从第三端口直接输出。而第六子光束可以继续上述循环，如此往复循环。从而，本示例的光学芯片形成了多个返回光路径，将更多的光束反馈回增益芯片内，提高了微环外腔反馈到半导体激光芯片的功率pr，使得线宽压窄系数η增大，从而压窄外腔激光器的线宽。同时，本示例的光学芯片还形成了多条输出路径，增强了输出光功率。并且，本示例光学芯片的结构较简单。

6、基于以上光学芯片的结构，第一光波导为直波导。第二光波导包括两个或两个以上直波导和两个或两个以上波导弯头，所有波导弯头分别将两个或两个以上直波导依次连接、以及将直波导与微环光波导的第二端口连接。第二光波导中与反射光波导连接的一个直波导与第一光波导平行。第一光波导的结构和第二光波导的结构均较简单，工艺制作较方便。

7、并且，上述反射光波导包括光栅、sagnac环、环形镜中的任一种。其中，环形镜具有频谱宽度大的优点，且反射光束时对光功率的损耗较低，且不会引入工艺误差导致的频率偏差的问题。从而，使得外腔激光器的线宽压窄效果和激光器的稳定性均较好，不会出现失锁问题。

8、在一些实施例中，上述双向功率分束光波导为多模干涉仪、y形功率分束器、定向耦合器中的任一种。双向功率分束光波导具有频谱宽度大的优点，且进行功率分束和传输时对光功率的损耗较低，不会引入工艺误差导致的频率偏差的问题。从而，进一步使得外腔激光器的线宽压窄效果和激光器的稳定性均较好，不会出现失锁问题。

9、在本技术的一些实施方式中，上述双向功率分束光波导包括热光多模干涉仪、电光多模干涉仪、弹光多模干涉仪、热光y形功率分束器、电光y形功率分束器、弹光y形功率分束器、热光定向耦合器、电光定向耦合器、弹光定向耦合器中的任一种。该双向功率分束光波导的分光比例可调，可以适应需要激光器具有分光比例可调的的应用场景。

10、并且，在一种实施例中，光学芯片还包括调频结构，调频结构设置在微环光波导上。调频结构可以调节微环光波导的折射率，以调节微环光波导的谐振频率。从而，改变外腔激光器的输出频率。从而，适用于外腔激光器需要具有调频功能的应用场景。其中，该调频结构可以采用热光、电光或弹光等方式对微环光波导进行调频。

11、此外，在一些实施例中，光学芯片包括多个相互耦合的微环光波导，多个微环光波导均位于第一光波导、第二光波导之间，且直径均不同。所以，多个微环光波导的调频范围不同。多个微环光波导包括相互耦合的第一微环光波导和第二微环光波导，第一微环光波导与第一光波导耦合，第二微环光波导与第二光波导耦合。两个微环光波导可以形成游标卡尺效应。因此，在第一微环光波导和第二微环光波导中的任一个上设置上述调频结构，从而扩展了外腔激光器的波长调谐范围。

12、并且基于以上，在一些实施例中，多个微环光波导还包括一个或多个第三微环光波导，第三微环光波导与相邻的微环光波导(可以为第一微环光波导、第二微环光波导或其他的第三微环光波导)耦合。同理，进一步扩展了外腔激光器的波长调谐范围。

13、第二方面，本技术实施例提供一种外腔激光器。该外腔激光器包括用于出射光束的增益芯片、以及设置在增益芯片的出光侧的第一导光结构、双向功率分束元件、第二导光结构、反射元件、微环谐振器。其中，第一导光结构、双向功率分束元件、第二导光结构沿增益芯片的出光方向依次设置。双向功率分束元件具有第一端口、第二端口和第三端口。第一端口朝向第一导光结构，第二端口朝向第二导光结构，第三端口为出光口。反射元件位于第二导光结构的出光侧。微环谐振器位于第一导光结构与第二导光结构之间，且与第一导光结构、第二导光结构耦合。

14、上述第一导光结构用于将增益芯片发出的光束耦合至微环谐振器，接收经微环谐振器谐振后耦合出的光束并将一部分光束传输至双向功率分束元件的第一端口、另一部分光束传输至增益芯片内，以及将从双向功率分束元件的第一端口输出的光束传输至增益芯片。双向功率分束元件用于将从第一端口输入的光束分束至第二端口和第三端口输出，以及将第二端口输入的光束输出至第一端口。第二导光结构用于将双向功率分束元件的第二端口输出的一部分光束耦合至微环谐振器、另一部分光束传输至反射元件，以及将反射元件反射回来的一部分光束传输至双向功率分束元件的第二端口、另一部分光束耦合至微环谐振器。反射元件用于将第二导光结构出射的光束反射回第二导光结构。微环谐振器用于对从第一导光结构和第二导光结构耦合出的光束进行谐振，并将光束耦合至第一导光结构。

15、所以，同理，外腔结构可以形成多个输出光路径和多个返回(返回是指返回至半导体激光芯片)光路径。多个输出光路径包括第一输出光路径、第二输出路径、第三输出路径、第四输出路径、……、第n输出路径等。多个返回光路径包括第一返回光路径、第二返回光路径、第三返回光路径、第四返回光路径、……、第m返回光路径等。

16、第一输出光路径为：增益芯片发出的光束经第一导光结构沿第一方向传输耦合至微环谐振器，微环谐振器对该光束进行谐振后耦合回第一导光结构。之后，光束继续在第一导光结构沿第一方向进行传输，并经第一端口进入双向功率分束元件内。光束经双向功率分束元件进行功率分束为第一子光束和第二子光束，第一子光束从第三端口直接输出。

17、第一返回光路径为：双向功率分束元件进行功率分束得到的第二子光束经第二端口输出至第二导光结构。经第二导光结构沿第二方向进行传输时第二子光束中的部分光束耦合至微环谐振器进行谐振。谐振后的光束耦合至第一导光结构内沿第三方向传输至增益芯片内，实现自注入锁定。其中，第一方向与第三方向相反。

18、第二返回光路径为：经第二导光结构沿第二方向进行传输时第二子光束中的另一部分光束传输至反射元件，反射元件可以将光束再反射回第二导光结构并沿第四方向进行传输；之后，在第二导光结构内沿第四方向传输的部分光束经第二端口进入双向功率分束元件内，再经第一端口进入第一导光结构沿第三方向进行传输回到增益芯片内，再次实现自注入锁定。其中，第二方向与第四方向相反。

19、第二输出路径为：第二导光结构内沿第四方向传输的另一部分光束耦合至微环谐振器进行谐振。谐振后的光束耦合至第一导光结构内沿第一方向传输并经第一端口进入双向功率分束元件内。经双向功率分束元件进行功率分束为第三子光束和第四子光束，第三子光束从第三端口直接输出。

20、根据上述说明，同理，第四子光束可以再次进入第二导光结构内，并与上述第二子光束类似，形成第三返回光路径(与第一返回光路径的路径相同)、第四返回光路径(与第二返回光路径的路径相同)、第三输出路径(与第二输出路径)。并且，第三输出路径中进入双向功率分束元件的光束可以再被分为第五子光束和第六子光束，第五子光束从第三端口直接输出。而第六子光束可以继续上述循环，如此往复循环。所以，本技术实施例的外腔结构形成了多个返回光路径，将更多的光束反馈回增益芯片内，提高了微环外腔反馈到半导体激光芯片的功率pr。由于微环外腔反馈到半导体激光芯片的功率pr与线宽压窄系数η成正比。所以，本技术实施例的外腔激光器增大了微环外腔反馈到半导体激光芯片的功率pr，使得线宽压窄系数η增大，从而压窄外腔激光器的线宽。

21、并且，在一种实施例中，光学芯片还包括调频结构，调频结构设置在微环谐振器上。调频结构可以调节微环谐振器的折射率，以调节微环光波导的谐振频率。从而，改变外腔激光器的输出频率。从而，适用于外腔激光器需要具有调频功能的应用场景。其中，该调频结构可以采用热光、电光或弹光等方式对微环谐振器进行调频。

22、在一种实施例中，外腔激光器还包括外腔芯片，外腔芯片设置于增益芯片的出光侧。外腔芯片包括衬底以及设置在衬底上的波导层。第一导光结构、双向功率分束元件、第二导光结构、反射元件、微环谐振器均同层同材料，且均形成在外腔芯片的波导层上。外腔结构较简单，便于采用现有半导体制作流程进行加工制作。

23、基于以上，在一些实施例中，微环谐振器为微环光波导。第一导光结构为直波导。第一导光结构与增益芯片的光口端面耦合。第二导光结构包括至少两个直波导和至少两个波导弯头，至少两个波导弯头分别将至少两个直波导中相邻的两个直波导连接、以及将直波导与微环谐振器的第二端口连接。第一导光结构的一端与增益芯片端面耦合或连接，第一导光结构的另一端与双向功率分束元件的第一端口连接。第二导光结构的两端分别与双向功率分束元件的第二端口、反射元件连接。并且，第二导光结构中与反射元件连接的一个直波导与第一导光结构平行。第二导光结构与反射元件连接。第一导光结构和第二导光结构较简单，工艺制作较方便。

24、并且，上述反射元件包括光栅、sagnac环、环形镜中的任一种。其中，环形镜具有频谱宽度大的优点，且反射光束时对光功率的损耗较低，且不会引入工艺误差导致的频率偏差的问题。从而，使得外腔激光器的线宽压窄效果和激光器的稳定性均较好，不会出现失锁问题。

25、在一些实施例中，上述双向功率分束元件为多模干涉仪(multimodeinterferometer，mmi)、y形功率分束器、定向耦合器(directional coupler，dc)中的任一种。双向功率分束元件具有频谱宽度大的优点，且进行功率分束和传输时对光功率的损耗较低，不会引入工艺误差导致的频率偏差的问题。从而，进一步使得外腔激光器的线宽压窄效果和激光器的稳定性均较好，不会出现失锁问题。

26、在本技术的一些实施方式中，上述双向功率分束元件包括热光多模干涉仪、电光多模干涉仪、弹光多模干涉仪、热光y形功率分束器、电光y形功率分束器、弹光y形功率分束器、热光定向耦合器、电光定向耦合器、弹光定向耦合器中的任一种。该双向功率分束元件的分光比例可调，可以适应需要激光器具有分光比例可调的的应用场景。

27、此外，在一些实施例中，光学芯片包括多个相互耦合的微环谐振器，多个微环谐振器均位于第一导光结构、第二导光结构之间，且直径均不同。所以，多个微环谐振器的调频范围不同。多个微环谐振器包括相互耦合的第一微环谐振器和第二微环谐振器，第一微环谐振器与第一导光结构耦合，第二微环谐振器与第二导光结构耦合。两个微环谐振器可以形成游标卡尺效应。因此，在第一微环谐振器和第二微环谐振器中的任一个上设置上述调频结构，从而扩展了外腔激光器的波长调谐范围。

28、并且基于以上，在一些实施例中，多个微环谐振器还包括一个或多个第三微环谐振器，第三微环谐振器与相邻的微环谐振器(可以为第一微环谐振器、第二微环谐振器或其他的第三微环谐振器)耦合。同理，在多个微环谐振器中的任一个或多个上设置上述调频结构，可以进一步扩展了外腔激光器的波长调谐范围。

29、在另一些实施例中，第一导光结构包括沿增益芯片的出光方向依次设置的准直透镜和第一耦合镜。微环谐振器为微环晶体腔，且位于第一耦合镜的一侧。双向功率分束元件为分光镜，第一端口为分光镜上位于第一耦合镜的出光光路上的一个表面，第二端口和第三端口分别为分光镜的另外两个表面。第二导光结构包括三个或三个以上(下称为多个)的全反射镜、及第二耦合镜。多个全反射镜中的一个全反射镜位于分光镜的第二端口的出光光路上，多个全反射镜沿光路依次设置。第二耦合镜位于微环谐振器远离第一耦合镜的一侧，且位于多个全反射镜的出射光路上。反射元件为全反射镜。反射元件位于第二耦合镜的出光光路上。该方案中外腔激光器可采用品质因数q较大的微环晶体腔，如微环晶体腔的品质因数q为108以上，从而进一步提高线宽压窄性能。

30、第三方面，本技术实施例提供一种激光器模组，该激光器模组包括温度控制器及上述实施例所述的外腔激光器，温度控制器与外腔激光器接触。由于本技术实施例的激光器模组中的外腔激光器与上述实施例所述的外腔激光器结构相同，两者能够解决相同的技术问题，获得相同的技术效果，此处不再赘述。

31、第四方面，本技术实施例提供一种分布式光纤声波传感系统，包括上述实施例所述的激光器模组、耦合器、脉冲调制器、环形器、光纤、相干接收器及数据处理器。其中，耦合器用于接收激光器模组出射的光束并对光束进行功率分束，以输出第一子光束和第二子光束。脉冲调制器与耦合器连接，且用于将耦合器输出的第一子光束转变为脉冲光。环形器具有第一接口、第二接口和第三接口；第一接口用于接收脉冲调制器输出的脉冲光并传输至第二接口。光纤设置在待检测目标上，且与环形器的第二接口连接。第二接口用于接收第一接口输出的脉冲光并传输至光纤，以及接收光纤反射回的散射光(该散射光可以为瑞利散射光、拉曼散射光或布里渊散射光)并传输至第三接口。相干接收器与环形器的第三接口、耦合器连接。相干接收机用于接收环形器的第三接口输出的散射光和耦合器输出的第二子光束并进行干涉和解调。数据处理器与相干接收机连接，且用于对相干接收机输出的信号进行数据处理。由于本技术实施例的分布式光纤声波传感系统中的激光器模组与上述实施例所述的激光器模组结构相同，两者能够解决相同的技术问题，获得相同的技术效果，可以使得分布式光纤声波传感系统的可探测距离较长，此处不再详细说明。

32、并且，在一些实施例中，分布式光纤声波传感系统还包括第一掺铒光纤放大器和第二掺铒光纤放大器。第一掺铒光纤放大器将脉冲调制器与环形器的第一接口连接，且用于放大脉冲调制器输出的脉冲光。第二掺铒光纤放大器将环形器的第三接口与相干接收机连接，且用于放大环形器的第三接口输出的散射光。从而，适用于脉冲光束的光功率较小、散射光的光功率较小的应用场景。

33、第五方面，本技术实施例提供一种调频连续波激光雷达系统，包括上述实施例所述的激光器模组、耦合器、环形器、相干接收器及数据处理器。其中，耦合器用于接收激光器模组出射的光束并对光束进行功率分束，以输出第一子光束和第二子光束。环形器具有第一接口、第二接口和第三接口。第一接口与耦合器连接，且用于接收耦合器输出的第一子光束。第二接口用于接收从第一接口输出的第一子光束并传输至待检测目标，以及接收待检测目标的反射光。第三接口用于接收第二接口输出的待检测目标的反射光。相干接收机与环形器的第三接口、耦合器连接，且用于接收环形器的第三接口输出的反射光和耦合器输出的第二子光束并进行干涉和解调。数据处理器与相干接收机连接，且用于对相干接收机输出的信号进行数据处理。由于本技术实施例的调频连续波激光雷达系统中的激光器模组与上述实施例所述的激光器模组结构相同，两者能够解决相同的技术问题，获得相同的技术效果，且可以使得分布式光纤声波传感系统的可探测距离较长，此处不再详细说明。

34、第六方面，本技术实施例提供一种激光传感系统，该激光传感系统包括上述实施例所述的激光器模组、耦合器、相干接收机及数据处理器。其中，耦合器用于接收激光器模组出射的光束并对光束进行功率分束，以输出第一子光束和第二子光束。相干接收机用于接收耦合器输出的第二子光束与耦合器输出的第一子光束传输至待检测目标后返回形成的目标光束并进行干涉和解调。数据处理器与相干接收机连接，且用于对相干接收机输出的信号进行数据处理。由于本技术实施例的激光传感系统中的激光器模组与上述实施例所述的激光器模组结构相同，两者能够解决相同的技术问题，获得相同的技术效果，可以使得激光传感系统的可探测距离或检测距离较长，此处不再详细说明。

技术特征：

1.一种光学芯片，用于接收激光器中增益芯片发出的光束，其特征在于，包括衬底以及设置在所述衬底上的波导层；所述波导层形成有第一光波导、双向功率分束光波导、第二光波导、反射光波导、微环光波导；

2.根据权利要求1所述的光学芯片，其特征在于，所述第一光波导为直波导；所述第二光波导包括至少两个直波导和至少两个波导弯头，所述至少两个波导弯头将所述至少两个直波导连接、以及将所述第二光波导中的直波导与所述微环光波导的第二端口连接，所述第二光波导中与所述反射光波导连接的一个直波导与所述第一光波导平行。

3.根据权利要求1或2所述的光学芯片，其特征在于，所述反射光波导包括光栅、萨格奈克sagnac环、环形镜loop mirror中的任一种。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的光学芯片，其特征在于，所述双向功率分束光波导包括多模干涉仪、y形功率分束器、定向耦合器中的任一种。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的光学芯片，其特征在于，所述双向功率分束光波导为热光多模干涉仪、电光多模干涉仪、弹光多模干涉仪、热光y形功率分束器、电光y形功率分束器、弹光y形功率分束器、热光定向耦合器、电光定向耦合器、弹光定向耦合器中的任一种。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的光学芯片，其特征在于，所述光学芯片还包括：

7.根据权利要求1-6中任一项所述的光学芯片，其特征在于，所述光学芯片包括多个相互耦合的所述微环光波导，所述多个微环光波导均位于所述第一光波导、所述第二光波导之间，且直径均不同；

8.根据权利要求7所述的光学芯片，其特征在于，所述多个微环光波导还包括至少一个第三微环光波导，所述第三微环光波导与相邻的所述微环光波导耦合。

9.一种外腔激光器，其特征在于，包括用于出射光束的增益芯片、以及设置在所述增益芯片的出光侧的第一导光结构、双向功率分束元件、第二导光结构、反射元件、微环谐振器；所述第一导光结构、双向功率分束元件、第二导光结构沿所述增益芯片的出光方向依次设置；所述双向功率分束元件具有第一端口、第二端口和第三端口，所述第一端口朝向所述第一导光结构，所述第二端口朝向所述第二导光结构，所述第三端口为出光口；所述反射元件位于第二导光结构的出光侧；所述微环谐振器位于所述第一导光结构与所述第二导光结构之间，且与所述第一导光结构、所述第二导光结构耦合；

10.根据权利要求9所述的外腔激光器，其特征在于，所述外腔激光器还包括外腔芯片，所述外腔芯片设置于所述增益芯片的出光侧；所述外腔芯片包括衬底以及设置在所述衬底上的波导层；所述第一导光结构、双向功率分束元件、第二导光结构、反射元件、微环谐振器均同层同材料，且均形成在所述外腔芯片的波导层上。

11.根据权利要求10所述的外腔激光器，其特征在于，所述微环谐振器为微环光波导；所述第一导光结构为直波导；所述第二导光结构包括至少两个直波导和至少两个波导弯头，所述至少两个波导弯头分别将所述至少两个直波导中相邻的两个直波导连接、以及将所述直波导与所述微环谐振器的第二端口连接；所述第一导光结构的一端与所述增益芯片端面耦合或连接，所述第一导光结构的另一端与所述双向功率分束元件的第一端口连接；所述第二导光结构的两端分别与所述双向功率分束元件的第二端口、所述反射元件连接，且所述第二导光结构中与所述反射元件连接的一个直波导与所述第一导光结构平行。

12.根据权利要求10或11所述的外腔激光器，其特征在于，所述反射元件包括光栅、萨格奈克sagnac环、环形镜loop mirror中的任一种。

13.根据权利要求10-12中任一项所述的外腔激光器，其特征在于，所述双向功率分束元件包括多模干涉仪、y形功率分束器、定向耦合器中的任一种。

14.根据权利要求10-13中任一项所述的外腔激光器，其特征在于，所述双向功率分束元件包括热光多模干涉仪、电光多模干涉仪、弹光多模干涉仪、热光y形功率分束器、电光y形功率分束器、弹光y形功率分束器、热光定向耦合器、电光定向耦合器、弹光定向耦合器中的任一种。

15.根据权利要求9-14中任一项所述的外腔激光器，其特征在于，所述外腔激光器包括多个相互耦合的所述微环谐振器，所述多个微环谐振器均位于所述第一导光结构、所述第二导光结构之间，且直径均不同；

16.根据权利要求15所述的外腔激光器，其特征在于，所述多个微环谐振器还包括至少一个第三微环谐振器，所述第三微环谐振器与相邻的所述微环谐振器耦合。

17.根据权利要求9所述的外腔激光器，其特征在于，所述第一导光结构包括沿所述增益芯片的出光方向依次设置的准直透镜和第一耦合镜；所述微环谐振器为微环晶体腔，且位于所述第一耦合镜的一侧；所述双向功率分束元件为分光镜，所述第一端口为所述分光镜上位于所述第一耦合镜的出光光路上的一个表面，所述第二端口和所述第三端口分别为所述分光镜的另外两个表面；所述第二导光结构包括至少三个全反射镜和第二耦合镜，所述至少三个全反射镜中的一个全反射镜位于所述分光镜的第二端口的出光光路上，所述至少三个全反射镜沿光路依次设置；所述第二耦合镜位于所述微环谐振器远离所述第一耦合镜的一侧，且位于所述至少三个全反射镜的出射光路上；所述反射元件为全反射镜，所述反射元件位于所述第二耦合镜的出光光路上。

18.根据权利要求9-17中任一项所述的外腔激光器，其特征在于，所述外腔激光器还包括：

19.一种激光器模组，其特征在于，包括温度控制器及上述权利要求9-18中任一项所述的外腔激光器，所述温度控制器与所述外腔激光器接触。

20.一种分布式光纤声波传感系统，其特征在于，包括：

21.根据权利要求20所述的分布式光纤声波传感系统，其特征在于，所述分布式光纤声波传感系统还包括：

22.一种调频连续波激光雷达系统，其特征在于，包括：

23.一种激光传感系统，其特征在于，包括：

技术总结
本申请实施例公开了一种光学芯片、外腔激光器、激光器模组及激光传感系统，涉及激光器领域，解决了集成微环外腔窄线宽激光器中微环外腔反射回增益芯片的自注入锁定光功率较低的问题。光学芯片包括衬底及设在衬底上的波导层。波导层形成第一光波导、有第一端口、第二端口和第三端口的双向功率分束元件、第二光波导、反射元件、微环光波导。第一光波导第一端与激光器中增益芯片端面耦合或连接，第一光波导第二端与双向功率分束元件第一端口连接。微环光波导位于第一光波导的一侧。第二光波导一端与双向功率分束元件第二端口连接。第二光波导另一端延伸至微环光波导远离第一光波导另一侧且与反射元件连接。第一光波导、第二光波导与微环光波导耦合。

技术研发人员：李芮,周雷,宋小鹿
受保护的技术使用者：华为技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23