超快可调谐光子集成 Pockels 扩展分布 Bragg 激光器

具有低噪声特性且具备快速无模式跳变频率调谐能力的频率可调激光器，是从频率调制连续波（FMCW） LiDAR、协调光通信和气体探测等应用中脱颖而出的关键组件。III-V 增益介质与低损耗光子集成电路（PIC）的混合集成最近实现了比最佳传统系统更快的调谐速度和更低的相位噪声，包括光纤激光器。此外，锂硅氧化物在绝缘体上的 PIC 使得能够利用 Pockels 效应演示出自注入锁定混合激光器，调谐速率可达每秒皮赫数。然而，目前尚无基于高 Q 值光微共振器的 Pockels 可调激光器 archetype 能够实现足够的输出功率，操作和稳定性差，由于自注入锁定的动力学，以及需要多个模拟控制参数。本文通过采用扩展型分布 Bragg 梯形（E-DBR）架构，展示了一种简单且即插即用、可调谐的 Pockels 激光器，仅需单一模拟操作和调制输入即可实现控制。该激光器支持超过 10 GHz 的连续无模式跳变调谐范围，具有良好的线性性和最高可达 10 MHz 的线性响应带宽，同时实现 1545 nm 处超过 15 mW 的光纤输出功率和 kHz 级的本征线宽，这是传统批量激光器所不具备的组合。该混合激光器设计将低成本反射型半导体光放大器（RSOA）与在锂硅氧化物平台上实现 wafer 级集成的电光 DBR PIC 结合在一起。我们展示了该激光器在从 proof-of-concept 相干光学测距（FMCW LiDAR）中实现 4 cm 距离分辨率以及在氢氰化物光谱实验中的性能和灵活性。