波长监测和/或控制设备、包括所述设备的激光系统及操作所述设备的方法技术方案

本发明专利技术提供一种波长监测和/或控制设备，优选为波长锁定器，用于监测和/或控制从可调谐激光器接收的原始激光束的波长或频率。所述设备包括第一分束器和标准具滤波器。所述第一分束器用于将所述原始激光束划分成两个具有预定角位移的光束，并且用于对所述两个光束进行不同偏振，使得所述两个光束中的第一光束具有第一偏振，所述两个光束中的第二光束具有第二偏振；所述标准具滤波器用于对所述两个具有预定角位移的偏振光束进行滤波。本发明专利技术还提供一种包括根据本发明专利技术的至少一个所述波长监测和/或控制设备的激光系统以及一种操作根据本发明专利技术的所述波长监测和/或控制设备的方法。

Wavelength monitoring and / or control device, laser system including the device and method of operating the device

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】波长监测和/或控制设备、包括所述设备的激光系统及操作所述设备的方法
本专利技术涉及一种波长监测和/或控制设备，优选为一种波长锁定器，用于监测和/或控制从可调谐激光器接收的原始激光束的波长或频率，一种包括根据本专利技术的至少一个所述波长监测和/或控制设备的激光系统以及一种操作根据本专利技术的所述波长监测和/或控制设备的方法。
技术介绍
在密集波分复用(densewavelengthdivisionmultiplexing，DWDM)光学系统中，激光源被频率调谐到若干个信道，这些信道进行光调制并复用到单模光纤中，作为长距离通信链路。图1示意性地示出了DWDM光学系统的一个示例，其中，激光源被频率调谐到若干个信道，这些信道进行光调制并复用到单模光纤中。波长锁定器(wavelengthlocker，WL)是用来确保稳定、准确的波长或频率监测和激光控制的关键部件，使得电反馈与频率与期望值(fTARGET)之间的偏差成正比。闭环方案中的激光主动控制可以利用这种反馈来补偿偏差(参见图1)。典型的波长锁定器设置有还称为标准具滤波器的法布里-珀罗干涉滤波器、分束器(beamsplitter，BS)和光电二极管(photodiode，PD)。图2示意性地示出了DWDM光学系统中采用的波长锁定器的一个示例。分束器将未经滤波的输入光束功率划分成两个沿不同光路传播的光束。第一光路中，监测光电二极管(PD监测器)测量未经滤波的输入光束，第二光路中，标准具滤波器对光束进行滤波，信号光电二极管(PD信号)对该光束进行检测。监测光电二极管的测量结果与信号光电二极管的测量结果的比值(PD信号与PD监测器的比值)为电输出信号，其与输入光束的实际频率和期望频率之间的偏差有关。由于滤波器具有干涉特性，标准具滤波器的响应显示有等距的透射峰值，这些峰值的位置和间距(自由光谱范围，FSR)取决于标准具滤波器的散装材料的折射率、输入光束入射角(angleofincidence，AOI)和厚度。如果透射峰值与DWDM光学系统的系统信道频率网格相匹配，则波长锁定器可以在传输链路中充当频率基准。这特别适用于信道以标准ITU50GHz或100GHz的网格等固定频率等距间隔的系统。图3示意性地示出了标准具滤波器为激光束生成的透射峰值图案的一个示例，其中，透射峰值与DWDM光学系统的系统信道频率网格相匹配。在图3中，信道被标记为信道i-1、信道i和信道i+1。另外，图3示例性地示出了激光束的实际频率与信道i之间的频率偏差。但是，新的光通信系统可能需要激光源进行连续频率调谐，这些系统的信道不限于固定网格而是可以设置为宽调谐范围(例如，1525nm至1575nm)内的任意值。在这些应用中，标准波长锁定器无法检测到相对于目标值的频率偏差，这些目标值接近由标准具滤波器生成的透射峰值图案中的峰值或介于峰值之间，其中，输出信号不随频率变化而变化(零导数)。现有的解决连续调谐问题的方案可以按相似的基本原理分为以下几组：根据第一原理，可以通过一些冷却器/加热器元件对标准具滤波器进行热调谐，利用折射率随温度变化而变化，实现了滤波峰值偏移。因此，根据一定工厂校准，所有目标信道频率都进行滤波器温度调整，使得滤波器响应可以用作频率偏差反馈。根据第二个原理，可以采用双标准具组件，具有固定的透射峰值，便于偏移以在连续范围内具有非零导数。在这种情况下，输入光束在两个滤波器之间划分开，产生的响应相互偏移，其中，滤波信号的组合突破了单滤波器反馈的局限性。根据第三个原理，采用了某种双折射材料制成的集成标准具的波长锁定器，使得正交偏振产生的透射峰值略有不同。控制输入光束偏振可以实现与双标准具方案类似的响应，从而保证在连续范围内存在频率偏差反馈。第一个原理的主要缺点在于设备功耗增加，这是因为相比于热或固定温度方法，热调谐需要一些额外功率来加热/冷却。第二个原理的缺点是，需要双倍部件，因此成本翻倍。此外，零件数量增加导致设备尺寸更大，使得集成相当具有挑战性，尤其是在共同封装的激光器设置的情况下。第三个原理的优点是，结构紧凑、省电，但市场上的双折射材料的定制标准具价格昂贵。为了正常工作，两种偏振态都需要滤波器响应得到良好控制，产生制造问题，导致成本增加。
技术实现思路
鉴于上述问题和缺点，本专利技术的目的在于提供一种激光源的连续频率调谐，尤其是针对DWDM光学系统，而不存在解决了连续调谐问题的最先进方案中的上述缺陷和缺点。因此，本专利技术的目的在于提供一种波长监测和/或控制设备，尤其是实现激光源连续频率调谐的波长锁定器，尤其是针对DWDM光学系统，同时不存在上述缺陷和缺点。本专利技术的目的通过所附独立权利要求提供的方案来实现。本专利技术的有利实施方式在附属权利要求中进一步定义。具体而言，本专利技术提出一种优选为波长锁定器的波长监测和/或控制设备，一种包括至少一个所述波长监测和/或控制设备的激光系统，以及一种操作所述波长监测和/或控制设备的方法。本专利技术第一方面提供一种波长监测和/或控制设备，优选为波长锁定器、用于监测和/或控制从优选可调谐激光器接收的原始激光束的波长频率。所述设备包括：-第一分束器，用于将所述原始激光束划分成两个具有预定角位移的光束，并且用于对所述两个光束进行不同偏振，使得所述两个光束中的第一光束具有第一偏振，所述两个光束中的第二光束具有第二偏振；以及-标准具滤波器，用于对所述两个具有预定角位移的偏振光束进行滤波。由于两个光束之间存在角位移，标准具滤波器对两个光束进行滤波，产生两个透射峰值图案，它们彼此相对偏移。这两个透射峰值图案彼此相对偏移可以实现可调谐激光器的连续频率调谐。由于单个标准具滤波器生成的两个透射峰值图案之间的偏移取决于两个光束之间的角位移，所以不需要精确定位标准具滤波器在第一分束器和标准具滤波器构成的光路中的位置。因此，本专利技术第一方面所述的波长监测和/或控制设备是有利的，这是因为标准具滤波器可以很容易安装在光路中的第一分束器后面，而不需要对光路中的标准具滤波器的位置和/或角定位进行冗长而复杂的调整。换句话说，只要第一分束器生成的两个具有预定角位移的光束可以进入标准具滤波器，标准具滤波器在波长监测和/或控制设备的光路中的安装角度可能不同，以便生成彼此相对偏移的两个透射峰值图案。因此，本专利技术提供了一种尤其是波长锁定器的波长监测和/或控制设备，其包括探测到一对波长或频率(波长或频率为从可调谐激光器接收的原始激光束的波长或频率)相同的光束的标准具滤波器，该对光束以不同的入射角穿过标准具滤波器，也就是说，第一光束以第一入射角传播，第二光束以第二入射角传播。优选地，入射角的取值范围在0°到2°之间。这样避免了高滤波器插入损耗。由于两个光束的入射角略有不同，而且频率响应依赖于入射角，所以两个光束之一对应的标准具滤波器的频率响应，即标准具滤波器生成的透射峰值图案，相对于另一个光束对应的标准具滤波器的频率响应进行偏移。标准具滤波器为以某个入射角穿过标准具滤波器的光束生成的透射峰值图案中的第m个透射峰值可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种波长监测和/或控制设备，优选为波长锁定器，用于监测和/或控制从优选可调谐激光器接收的原始激光束的波长或频率，其特征在于，所述设备包括：/n-第一分束器，用于/n-将所述原始激光束划分成两个具有预定角位移的光束，/n-对所述两个光束进行不同偏振，使得所述两个光束中的第一光束具有第一偏振，所述两个光束中的第二光束具有第二偏振；以及/n-标准具滤波器，用于对所述两个具有预定角位移的偏振光束进行滤波。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种波长监测和/或控制设备，优选为波长锁定器，用于监测和/或控制从优选可调谐激光器接收的原始激光束的波长或频率，其特征在于，所述设备包括：
-第一分束器，用于
-将所述原始激光束划分成两个具有预定角位移的光束，
-对所述两个光束进行不同偏振，使得所述两个光束中的第一光束具有第一偏振，所述两个光束中的第二光束具有第二偏振；以及
-标准具滤波器，用于对所述两个具有预定角位移的偏振光束进行滤波。


2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，
-所述标准具滤波器用于为每个光束生成透射峰值图案，
-根据所述预定角位移，为所述第一光束生成的透射峰值图案相对于为所述第二光束生成的透射峰值图案进行偏移。


3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，还包括：
-两个光电二极管，用于检测所述标准具滤波器滤波后的所述两个光束。


4.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，
-所述第一分束器为一种双折射楔。


5.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，
-所述预定角位移根据所述第一分束器的形状和/或材料来设置。


6.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，
-所述预定角位移对应的角位移范围为0°到2°，优选为0.1°到1°，更优选为0.1°和0.5°。


7.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，
-所述预定角位移使得所述标准具滤波器为所述第一光束生成的所述透射峰值图案相对于所述标准具滤波器为所述第二光束生成的所述透射峰值图案偏移了所述标准具滤波器的自由光谱范围(freespectralrange，FSR)的25％。


8.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，还包括：
-第三光电二极管，用于监测所述原始激光束的功率，
-所述第一分束器用于将所述原始激光束的一部分，优选将所述原始激光束的1％到2％，反射至所述第三光电二极管。


9.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，
-所述第一分束器对所述两个光束进行正交偏振。


10.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，
-所述第一分束器用于将所述原始激光束划分成所述两个光束，所述两个光束以不同相位速度通过所述第一分束器，从而进行不同偏振。


11.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，
-所述第一分束器用于将所述原始激...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿尔贝托·兰普拉，保罗·扎戈，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44