Compact silicon photonics-based laser modules for FM-CW LIDAR and RFOG

Les lasers à semi-conducteurs à largeur de raie étroite, la micro-optique, la photonique sur silicium (SiP), l'électronique à faible bruit et l'assemblage haute densité sont des éléments clés pour le développement de sources lumineuses compactes haut de gamme pour la détection. Un module laser pour l'interrogation d'un gyroscope résonant à fibre optique (RFOG) comprend trois lasers à rétroaction distribuée couplés avec des microlentilles à une puce SiP multi-composants qui effectue la détection des battements et plusieurs autres fonctions. Les lasers et la puce SiP sont intégrés dans un boîtier en céramique multicouche de 2,6 cm3, ce qui représente une réduction de volume de 4 fois par rapport à un module de première génération. Le boîtier s'interface avec 92 pattes électriques et deux fibre optiques, l'une transportant les signaux d'un laser maître et d'un laser esclave, l'autre transportant ceux d'un second laser esclave. La source laser complète, y compris l'électronique, mesure 60 mm de diamètre et 23 mm de hauteur, ce qui représente une amélioration de volume de 10 fois par rapport à la version précédente. Le laser maître peut être verrouillé sur le résonateur RFOG avec une largeur de bande de boucle supérieure à 1 MHz. Les lasers asservis sont verrouillés en fréquence sur le laser maître avec une largeur de bande d’asservissement supérieure à 100 MHz. Cette source haute performance est compacte, automatisée, robuste et reste verrouillée pendant des jours. Une version plus légère de ce module laser pour les applications LIDAR FM-CW produit une fréquence optique de sortie qui varie linéairement en fonction de la commande électrique. Une modulation triangulaire à 100 kHz avec une amplitude supérieure à 1 GHz a été démontrée avec une non-linéarité de 1 MHz, mesuré à travers un interféromètre non équilibré de 150 m.