可調(diào)諧激光光源的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開(kāi)涉及光源，特別涉及可調(diào)諧激光光源。
【背景技術(shù)】
[0002]在波分多路復(fù)用(WDM)光網(wǎng)絡(luò)中，用信息的數(shù)字流對(duì)多個(gè)波長(zhǎng)處的光信號(hào)進(jìn)行編碼。這些經(jīng)過(guò)編碼的光信號(hào)，或“波長(zhǎng)信道”，通過(guò)一系列跨度的光纖進(jìn)行合波和傳輸。在接收器端，那些波長(zhǎng)信道被光接收機(jī)分波和檢測(cè)。
[0003]有待被編碼的那些光信號(hào)通常是由激光二極管所提供的，每一個(gè)波長(zhǎng)信道由一個(gè)激光二極管提供。為冗余目的，希望提供備份的激光二極管。由于密集WDM(DWDM)傳輸中使用多個(gè)波長(zhǎng)(數(shù)十個(gè)甚至有時(shí)數(shù)百個(gè)波長(zhǎng))，為每一波長(zhǎng)提供單獨(dú)的備份激光二極管可能變得極其昂貴而無(wú)法承受?？烧{(diào)諧激光光源幫助解決此問(wèn)題。
[0004]在可重構(gòu)的WDM光網(wǎng)絡(luò)中，可調(diào)諧激光光源也被證明是有價(jià)值的；在可重構(gòu)WDM光網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載增長(zhǎng)時(shí)，就插入新的波長(zhǎng)信道。在這樣的“波長(zhǎng)捷變的”網(wǎng)絡(luò)中，可以動(dòng)態(tài)地插入(add)和分出(drop)波長(zhǎng)信道，以響應(yīng)于在不同網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間的起伏數(shù)據(jù)帶寬要求。從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的立場(chǎng)看，可能最好有可調(diào)諧至任何期望的波長(zhǎng)的可調(diào)諧激光光源。這樣的激光光源需要是寬范圍可調(diào)諧的，能提供足夠的輸出光功率，具有強(qiáng)邊模抑制，以避免受到其他波長(zhǎng)信道的相干串?dāng)_。
[0005]參照?qǐng)D1A，示出了示例性現(xiàn)有技術(shù)的可調(diào)諧激光光源100。例如在美國(guó)專(zhuān)利US5, 325, 392中，托莫里(Tohmori)等人描述了類(lèi)似的激光光源。激光光源100包括光學(xué)上串聯(lián)耦合的后反射鏡102、增益段104、相位段106和前反射鏡108。該前反射鏡108和后反射鏡102包括光柵，光柵具有周期性的反射率波長(zhǎng)相關(guān)函數(shù)(per1dic wavelengthdependence of reflectivity)。轉(zhuǎn)向圖1B，后反射鏡102的反射率的示例性波長(zhǎng)相關(guān)函數(shù)112具有5.6nm的周期。前反射鏡108的反射率的波長(zhǎng)相關(guān)函數(shù)118具有更大的6.3nm的周期。波長(zhǎng)相關(guān)函數(shù)112和118的峰值112A、118A在1550nm處重疊。因此，通過(guò)將后反射鏡波長(zhǎng)相關(guān)函數(shù)112乘以前反射鏡波長(zhǎng)相關(guān)函數(shù)118而獲得的乘積波長(zhǎng)相關(guān)函數(shù)130，在1550nm處具有它的最大的峰值。在圖1B中示出了乘積波長(zhǎng)相關(guān)函數(shù)130，其被放大了四倍。乘積波長(zhǎng)相關(guān)函數(shù)130與用于在激光光源100 (圖1A)的前反射鏡108和后反射鏡102之間進(jìn)行光循環(huán)的往返程光增益成正比。乘積波長(zhǎng)相關(guān)函數(shù)130 (圖1B)確定激光光源100的波長(zhǎng)發(fā)射特性。用十字(“ + ”)標(biāo)記的三個(gè)諧振腔縱模121、122和123疊加在乘積反射率跡線130上，被設(shè)置在1550nm處的峰值112A、118A的范圍內(nèi)。在1544nm(134)附近和1556nm(136、138)附近存在另外的模134、136和138。在這些模121、122和123，134、136和138之中，僅有中心模122會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生具有大的光功率的激光束109，這是由于中心模122的往返程光增益高得多；在邊模121、123、134、136、138波長(zhǎng)處發(fā)射的光功率水平要低得多。
[0006]通過(guò)在相對(duì)的方向上變換波長(zhǎng)相關(guān)函數(shù)112和118，對(duì)激光光源100進(jìn)行調(diào)諧。當(dāng)波長(zhǎng)相關(guān)函數(shù)112、118的兩個(gè)其他峰值在另一波長(zhǎng)處重疊時(shí)，在該波長(zhǎng)處的縱模之一處發(fā)生激射。本質(zhì)上，是通過(guò)在相比于對(duì)單獨(dú)的反射鏡102、108本身進(jìn)行調(diào)諧的波長(zhǎng)范圍寬得多的波長(zhǎng)范圍上使用游標(biāo)效應(yīng)(Vernier effect)，對(duì)激射波長(zhǎng)進(jìn)行調(diào)諧。以步進(jìn)方式進(jìn)行波長(zhǎng)調(diào)諧。通過(guò)適當(dāng)選擇后反射鏡102和前反射鏡108的縱模間隔和反射率周期，允許人們限定波長(zhǎng)的調(diào)節(jié)步長(zhǎng)的所需幅度。
[0007]現(xiàn)在參考圖1C，并且參考圖1A，示出了在示例性現(xiàn)有技術(shù)中的放大激光光源150。例如在美國(guó)專(zhuān)利US6，788，719中，克勞德(Crowder)描述了類(lèi)似的激光光源。放大激光光源150包括圖1A的激光光源100和被串聯(lián)光耦合到前反射鏡108的集成半導(dǎo)體光放大器(S0A) 130。S0A 130的插入，允許人們將激光束109的輸出功率提升到比在圖1A的激光光源100中可實(shí)現(xiàn)的輸出功率高得多的水平。但是，S0A 130產(chǎn)生另外的自發(fā)發(fā)射噪聲。此外，由于所謂的增益傾斜，S0A 130的放大在光譜上橫跨放大頻帶的范圍上是不均勻的。因此，S0A 130可能對(duì)激光束109的邊模的放大超過(guò)對(duì)基模的放大，減小了邊模抑制比(SMSR)。例如，SMSR可能從在激光光源100中的50dB被減少到在放大激光光源150中的小于40dB，因?yàn)榧ど洳ㄩL(zhǎng)遠(yuǎn)離增益光譜峰值。SMSR降低在包括用于波長(zhǎng)捷變的光網(wǎng)絡(luò)的可調(diào)諧激光光源應(yīng)用的許多應(yīng)用中可能是不能接受的?，F(xiàn)有技術(shù)中，在寬范圍可調(diào)諧的放大激光光源的輸出光功率和光譜純度之間不得不進(jìn)行折衷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，一種可調(diào)諧傳輸濾光器被光耦合在可調(diào)諧激光器裝置的激光段和S0A段之間。因?yàn)槠x增益峰值波長(zhǎng)基本上失諧的激射波長(zhǎng)，濾光器可被調(diào)諧成在激射波長(zhǎng)附近具有高傳輸，還可被配置成在增益峰值附近具有低傳輸。這在濾光器止帶附近抑制了 S0A的向后傳播的放大自發(fā)發(fā)射(ASE)，否則其就會(huì)被激光反射鏡向前反射，并被激光有源段放大。這向后反射的ASE可能是SMSR降低的主要來(lái)源。一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)激射波長(zhǎng)偏離峰值增益失諧最遠(yuǎn)時(shí)，在激光調(diào)諧范圍的最短波長(zhǎng)和/或最長(zhǎng)波長(zhǎng)處，由ASE引起的SMSR降低最大。事實(shí)上，將可調(diào)諧傳輸濾光器設(shè)置在激光段和S0A之間，使得ASE抑制加倍，導(dǎo)致SMSR的相應(yīng)增加。優(yōu)選地，激光段、可調(diào)諧傳輸濾光器和S0A段是作為單個(gè)結(jié)構(gòu)單片地形成的，簡(jiǎn)化了總體構(gòu)造，并消除了在部件之間的反射。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供一種可調(diào)諧激光器裝置，其包括:
[0010]可調(diào)諧激光器段，其被配置用來(lái)在激射波長(zhǎng)處產(chǎn)生光，其中，可調(diào)諧激光器包括光學(xué)腔，其用于在橫跨從第一波長(zhǎng)至第二波長(zhǎng)的調(diào)諧范圍之內(nèi)對(duì)激射波長(zhǎng)進(jìn)行調(diào)諧，其中，第二波長(zhǎng)比第一波長(zhǎng)更長(zhǎng)；
[0011]可調(diào)諧傳輸濾光器，其被設(shè)置在光學(xué)腔之外，并被設(shè)置在可調(diào)諧激光器段的下游，其中，可調(diào)諧傳輸濾光器包括:
[0012]通帶，其被配置用來(lái)在激射波長(zhǎng)處傳輸光；以及
[0013]止帶，其被配置用來(lái)在可調(diào)諧激光器段的旁瓣波長(zhǎng)處對(duì)光進(jìn)行衰減，其中，旁瓣波長(zhǎng)與激射波長(zhǎng)不同，并且其中，激射波長(zhǎng)和旁瓣波長(zhǎng)在所述調(diào)諧范圍之內(nèi)；以及
[0014]半導(dǎo)體光放大器(S0A)段，其被光耦合到可調(diào)諧傳輸濾光器，并位于可調(diào)諧傳輸濾光器的下游，其中，半導(dǎo)體光放大器段具有包括所述調(diào)諧范圍的放大頻帶。
[0015]在一個(gè)示例性實(shí)施例中，可調(diào)諧傳輸濾光器包括非對(duì)稱(chēng)馬赫一曾德?tīng)?Mach-Zehnder)波導(dǎo)干涉儀，其與可調(diào)諧激光器和SOA段一起單片地形成。馬赫一曾德?tīng)柌▽?dǎo)干涉儀可調(diào)諧成在激射波長(zhǎng)處具有傳輸最大值，或者，可調(diào)諧成在旁瓣波長(zhǎng)處，例如，止帶的中心，具有傳輸最小值。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)一步提供了一種激光光源，其包括上述可調(diào)諧激光器裝置和控制器，所述控制器被可操作地耦合到可調(diào)諧激光器段、可調(diào)諧傳輸濾光器和半導(dǎo)體光放大器，其中，所述控制器被配置為:
[0017]調(diào)諧可調(diào)諧激光器段的激射波長(zhǎng)；以及
[0018]通過(guò)調(diào)節(jié)可調(diào)諧傳輸濾光器的第一調(diào)諧參數(shù)，來(lái)調(diào)諧可調(diào)諧傳輸濾光器的通帶的中心波長(zhǎng)，以便與激射波長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)一步提供了一種用于校準(zhǔn)可調(diào)諧激光器裝置的方法，所述可調(diào)諧激光器裝置包括依次耦合的可調(diào)諧激光器段、可調(diào)諧傳輸濾光器和半導(dǎo)體光放大器段，所述方法包括:
[0020](a)將可調(diào)諧激光器段的激射波長(zhǎng)調(diào)諧至校準(zhǔn)波長(zhǎng)，所述校準(zhǔn)波長(zhǎng)在可調(diào)諧激光器段的調(diào)諧范圍之內(nèi)；
[0021](b)在完成步驟(a)后，掃描可調(diào)諧傳輸濾光器的通帶的中心波長(zhǎng)；
[0022](c)當(dāng)執(zhí)行步驟(b)時(shí)，確定激光光源的輸出光功率或邊模抑制比；
[0023](d)在步驟(b)中掃描的中心波長(zhǎng)的值中，選擇與在步驟(c)中確定的最大輸出光功率或最大邊模抑制比相對(duì)應(yīng)的值；以及
[0024](e)將在步驟(d)中選擇的中心波長(zhǎng)的值，與在步驟(a)中調(diào)諧至的校準(zhǔn)波長(zhǎng)相關(guān)耳關(guān)。
[0025]根據(jù)另一方面，進(jìn)一步提供了一種用于產(chǎn)生光的方法，其包括:
[0026](a)提供可調(diào)諧激光器裝置，其包括依次耦合的可調(diào)諧激光器段、可調(diào)諧傳輸濾光器和半導(dǎo)體光放大器段；
[0027](b)激勵(lì)可調(diào)諧激光器段，并調(diào)諧可