用于校准可调谐激光器的方法和用于波长校准的装置制造方法及图纸

公开了一种用于校准和控制可调谐激光器的方法和装置。本文中公开的多种方法可以单独使用或组合使用，这显著地加快了校准时间，并且因此提供了优于校准可调谐激光器的现有技术的显著优点。特定方法受益于将两个或更多个光学面耦合到输出的可调谐激光器的独特设计。可调谐激光器可以配备有两个或更多个采样光栅分布式布拉格反射器(SGDBR)镜，并且可以在SGDBR镜之后包括半导体光放大器(SOA)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】快速校准和对光学组件编程
本专利申请要求在2014年10月31日提交的题为“用于快速校准和对可调谐激光器及相关联的发射器和光学子部件编程的方法和装置”的序列号为62/073,713的美国临时专利申请的权益，其全部公开内容通过引用整体并入本文。
技术介绍
当今的基于光纤的网络使用收发器作为电子器件与在光纤上和在网络中的其他点处传播的光信号之间的接口，其中信息在电子形式和光学形式之间转换。包括用来对用于在光纤上传输的光数据进行发送、编码、接收、解码的光子和/或光电子设备和组件的光学通信设备被接口连接到用来控制这些元件以及在发送侧和接收侧以电子形式接口连接数据、对电子数据编码和解码、进行像时钟恢复和纠错一样的其他功能并实现控制包括温度在内的这些电路的环境所需的功能的各种电子电路。当今存在的对可调谐激光器、模块和/或基于可调谐激光器的子部件的挑战部分地在于响应于施加的控制信号(例如电压、电流、温度或其任何组合)而校准输出的输出特性(特别是光频率(或波长))所涉及的复杂度和时间。根据激光器设计和调谐物理，控制方法和控制信号可以有很大变化。存在几类可调谐激光器，包括可以(在某一特定精度内)调谐到宽调谐范围(例如，通信系统的C波段或O波段)内的任何期望波长的那些设计。制造可调谐激光器并使其波长校准快速且鲁棒的成本在用可调谐激光器替换固定波长激光器以及打开新的应用和市场中是至关重要的。在在单个光纤上传送许多波长或信道的系统中移动到可调谐激光器的需要已成为经济且实用的必要条件，因为承载所有固定波长激光器的库存、支持指定并承载此库存所需的基础设施以及由于不可用和在将错误波长激光器运送到现场时犯的错误而导致有信道停机时间的成本变成当今高容量网络(其中每个光纤可承载40、80、96、128或更多的波长)的重要因素。另外，配置为以每秒100吉比特(Gbps)、200Gbps、400Gbs和更快的速度传送数据的新模块的成本使得有必要使用可调谐激光器，使得一个模块类型可以用来访问光纤信道上的任何信道。对于这些新的高容量系统，用固定波长激光器来部署这些接口变得过于昂贵，而且行业正在用于单波长高比特率模块和接口的可调谐激光器的方向上移动。可以被单片集成到光子集成电路(PIC)上的一种广泛使用的种类的可调谐激光器(诸如在通过引用整体并入本文的序列号为61/748,415的美国专利临时申请中描述的)属于准连续调谐种类的激光器，其被定义为能够利用控制系统达到任何期望波长的激光器，该控制系统需要利用映射在控制信号和波长之间的一组控制信号来控制该激光器的多个部分。经常，用来调谐准连续激光器的控制方法可以是复杂的，具有控制信号与输出波长之间的复杂关系，并且因此利用像查找表一样的技术，其中所有控制信号和期望波长的全调谐图在校准时间期间被存储。准连续激光器类型与连续激光器类型的不同之处在于，后者可以利用调节可以扫过所有输出频率或波长的单个旋钮或单个控制信号来连续地调谐，并且简化准连续激光器上的控制以及经常的时间校准。然而，可调谐激光器(特别是像在序列号为61/748,415的美国专利临时申请中描述的那样的准连续激光器)的主要问题是在控制信号和输出波长方面充分校准可调谐激光器所花费的时间。该校准必须快速、必须不能成为制造处理中的瓶颈，或者将显着提高激光器成本和制造吞吐量，但是也将影响校准的鲁棒性、处理自动化程度以及设计容差的鲁棒性、周围的控制电路和光学器件、工艺变化和激光器操作和老化变化。由于可调谐激光器和其他组件更紧密地集成(例如像光学数据调制器和波长锁定器)，快速的校准时间和相关联的方法和装置在成本、将激光器集成到其他子部件和系统方面对于可调谐激光器的大规模部署将变得至关重要。另外，激光器波长校准的速度可以影响可以发生校准的地方，并且快速技术保留不仅在激光器的制造商处进行校准而且在将基于激光器的组件构建到系统中的装备制造商处进行校准，乃至在现场重新校准系统中的激光器的可能性。当今技术的一个方面是，对于可调谐激光器的校准，在微处理器和/或状态机上运行的线性单片代码用于校准例程，并且校准的结果随后可被存储在用来将控制信号映射到期望的输出波长的查找表中。然而，该途径有几个缺点，一个是利用个人计算机(PC)或微处理器途径来执行校准例程并控制和接口连接到所有的工具和装备以及要校准的设备或可调谐激光器的效率(速度的缺乏)。另一个缺点是制造的一致性(其中最终校准数据可被存储在FPGA中)以及在制造期间运行校准例程的能力，并且一旦在通信系统中利用基于可调谐激光器的产品，就需要单独的微处理器用于波长校准。代码的一致性、代码的调节、制造和校准线中的以及部署线中的硬件的一致性，导致了超过现有技术的经济和其他效率。现有波长校准方法和装置的主要缺点部分地涉及激光器设计和使能校准处理以及校准的自动化和软件控制的技术。这些校准缺点通过增加制造的成本、时间和复杂度以及在安装在产品中或部署在现场时重新校准的限制来限制可调谐激光器以及采用这种激光器的光学子部件和通信模块的市场。因此，需要新的高速可调谐激光器校准技术、算法和实现方式来降低制造和提供将这种可调谐激光器集成到系统、通信系统和网络中的增强的自动化的成本和时间。
技术实现思路
根据本公开，本文中公开了用于光学通信的可调谐激光器的波长校准的装置和方法。可调谐激光器被配置为在光学输出处提供对多个镜子的多个面的访问，并且每个镜子具有不同的采样光栅周期。可以经由电子电路基于以下各项中的至少一项来确定将多个镜子调谐到可调谐激光器的期望波长所需的镜电流：可调谐激光器的增益部分的增益电压图、半导体光放大器(SOA)光电流图、所述多个镜子的镜反射光谱和可调谐激光器的跳模。在本公开的一个方面，可调谐激光器的增益部分的电压值可以经由电子电路在镜电流的跨度上被监视；并且经由电子电路可以确定电压降或最小值的点。电压降或最小值的点表示可调谐激光器正在一组镜电流处输出最大功率。在本公开的另一方面，经由电子电路，利用作为光电检测器操作的多个SOA来确定来自多个镜子的每个面的输出功率。此外，SOA的SOA光电流图基于来自可调谐激光器的光学输出和变化的镜电流来确定，并且SOA是与可调谐激光器相关联的多个SOA中的一个SOA。此外，经由通过电子电路的图像处理来确定所确定的SOA光电流图上的轮廓的中心位置。在本公开的一个方面，多个SOA中的一个SOA可以经由电子电路而被正向偏置，并且多个SOA中的剩余其他SOA被反向偏置。在本公开的一个方面，在镜电流的跨度上获得多个镜子的反射光谱。此外，基于多个镜子的反射光谱的分析，确定将多个镜子调谐到可调谐激光器的特定波长所需的镜电流。在本公开的另一方面，可以创建多个镜子的镜电流处的镜峰的曲线图，并且可以获得在最大范围内的所有波长的镜电流。在本公开的一个方面，特定波长的镜电流的值可以作为查找表存储在存储器中。在本公开的另一方面，可以生成增益部分(例如，激光二极管(LD)部分)的增益电压调谐图，并且可以经由图像处理确定增益电压调谐图中的最小值。此外，经由图像处理，可以确定与对应于最小值的控制点相关联的波长输出。在本公开的一个方面，多个半导体光放大器(SOA)中的一个SOA可被正向偏置，并且多个SOA中的剩余其他SOA可被本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于校准用于光学通信的可调谐激光器的方法，所述可调谐激光器被配置为在光学输出处提供对多个镜子的多个面的访问，每个镜子具有不同的采样光栅周期，所述方法包括：经由电子电路，基于以下各项中的至少一项来确定将所述多个镜子调谐到可调谐激光器的期望波长所需的镜电流：可调谐激光器的增益部分的增益电压图、半导体光放大器SOA光电流图、所述多个镜子的镜反射光谱以及可调谐激光器的跳模。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.31 US 62/073,7131.一种用于校准用于光学通信的可调谐激光器的方法，所述可调谐激光器被配置为在光学输出处提供对多个镜子的多个面的访问，每个镜子具有不同的采样光栅周期，所述方法包括：经由电子电路，基于以下各项中的至少一项来确定将所述多个镜子调谐到可调谐激光器的期望波长所需的镜电流：可调谐激光器的增益部分的增益电压图、半导体光放大器SOA光电流图、所述多个镜子的镜反射光谱以及可调谐激光器的跳模。2.如权利要求1所述的方法，还包括：经由电子电路在镜电流跨度上监视可调谐激光器的增益部分的电压值；以及经由电子电路确定电压降或最小值的点，电压降或最小值的点表示可调谐激光器正在一组镜电流处输出最大功率。3.如权利要求1所述的方法，还包括：经由电子电路，经由被配置为作为光电检测器操作的多个SOA监视来自所述多个镜子的每个面的输出功率；经由电子电路，基于来自可调谐激光器的光学输出和变化的镜电流确定SOA的SOA光电流图，所述SOA是所述多个SOA中的一个SOA；以及经由通过电子电路对SOA光电流图的图像处理，在所确定的SOA光电流图上确定轮廓的中心位置。4.如权利要求3所述的方法，还包括：经由电子电路使所述多个SOA中的一个SOA正向偏置；以及经由电子电路使所述多个SOA中的剩余其他SOA反向偏置。5.如权利要求1所述的方法，还包括：经由电子电路在镜电流跨度上获得所述多个镜子的反射光谱；以及经由电子电路，基于对所述多个镜子的反射光谱的分析确定将所述多个镜子调谐到可调谐激光器的期望波长所需的镜电流。6.如权利要求1所述的方法，还包括：经由电子电路确定波长跳跃的一个或多个起点；经由电子电路沿着所述多个镜子上的镜电流的一维线跟踪所述波长跳跃；经由电子电路确定用于期望波长的镜电流的操作设置；以及经由电子电路优化可调谐激光器的腔模位置，其起对可调谐激光器的微调的作用。7.如权利要求3所述的方法，其中，所述多个SOA被布置在可调谐激光器的光子集成电路PIC中。8.如权利要求3所述的方法，其中，所述多个SOA被布置在可调谐激光器的光子集成电路PIC外。9.如权利要求1所述的方法，其中，所述多个镜子各自包括采样光栅分布式布拉格反射镜。10.如权利要求1所述的方法，还包括将用于期望波长的镜电流的值作为查找表存储在存储器中。11.如权利要求2所述的方法，还包括：经由电子电路在镜电流跨度上生成增益电压图；以及经由电子电路的图像处理来识别增益电压图中的最小值。12.如权利要求11所述的方法，还包括：经由电子电路使所述多个SOA中的一个SOA正向偏置；经由电子电路使所述多个SOA中的剩余SOA反向偏置；经由电子电路收集关于所述多个SOA的光学输出的数据；以及经由电子电路，基于所收集的数据确定在镜电流跨度上的光谱。13.如权利要求5所述的方法，还包括：经由电子电路测量来自所述多个镜子的镜反射光谱；以及经由电子电路，基于所测量的镜反射光谱确定峰值波长。14.如权利要求13所述的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·布鲁门索，H·克莱因，C·阿尔特豪斯，T·奇西，P·拜比，H·普尔森，S·C·甘达瓦拉普，
申请(专利权)人：OE解决方案美国股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US