频率锁定装置制造方法及图纸

光信号，特别是来自激光器的光信号的频率稳定方法和装置，所述装置（１１）包括分束器（１５）、无源鉴频器（１６）和一对光电二极管（１７和１８）。分束器（１５）在使用时接收平行光束（Ｂ）并将样本光束（Ｂ１）转向，射向鉴频器（１６），鉴频器（１６）将所述样本光束的一部分（Ｂ２）透射到光电二极管中的一个（１７），并将所述样本光束的另一部分（Ｂ３）反射到另一个光电二极管（１８）。从样本光束的透射部分和反射部分各自的强度导出控制信号（Ｓ３），如果需要，控制信号（Ｓ３）用于操纵电子控制器，调节激光器输出信号的频率，保持规定的频率。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利
本专利技术涉及供固定或可调谐激光器使用的频率锁定装置，所述装置用于将激光器的输出光锁定在所选频率上，具体地说，本专利技术是(但不仅仅是)供电信系统中的激光器使用的频率锁定装置。本专利技术背景在本说明书中，在以下的含义上使用术语＂系统中，不仅仅意指可见光，而且也包括频率在100THz和375THz之间的电磁辐射。在使用单频光的光纤通信系统中，激光源的特定的频率不是关键的，只要频率落在光纤的低介入/色散特性和接收机的带宽中就可以。如果激光源因任何原因产生漂移或变化，只要接收机的带宽足够宽，使它能够检测调制信号就可以。频率的漂移或变化可以由工作温度、激光器的物理结构及激光材料的特性老化引起。分布反馈(DFB)激光器在C-Band通信波段中每℃将产生约10GHz的漂移。因此，激光源一般配备有温度控制装置。可以通过使用波分复用(WDM)系统来提高光纤通信系统的信息携带能力，在波分复用中，单根光纤可以传输许多不同频率的信道。在WDM系统中，频率信道的漂移包括不同信道的编号和间隔的漂移，因而包括系统的数据携带能力的漂移。标称上存在中心在231THz(1300nm)和194THz(1550nm)的两种主通信波段。由于194THz波段适合各种不同类型的通信应用，因此，它是更有用的波段。当前，194THz(1550nm)的WIM系统正在发展成为包括80、2.5Gb/s信道，以及40、10Gb/s信道的系统。194THz通信波段位于红外光谱段，具有分布在191THz和197THz之间的200、100和50GHz的国际电信联盟(ITU)信道间隔(ITU网格)。通常把194THz(1550nm)通信系统的工作寿命ITU信道频率稳定规格的设置为在工作寿命内1.25GHz变化。为了在194THz波段内提供40或80个信道，需要使用能够准确地调节到特定频率并且在整个工作寿命上保持这些频率(在限制范围内)的光源。合适的光源包括分布式布拉格反射器(DBR)激光器，每个激光器利用选择所需信道的装置工作，以便产生一个频率信道的光。，已经开发了宽范围可调谐激光器，例如，如第七节中所述的简单的光栅分布式布拉格反射器(SG-DBR)激光器、＂管”，Markus-Christian Amann and Jens Buus，Artech House，ISBN0-89006963-8。SG-DBR激光器的调谐机制是通过借助于供给布拉格反射器部分的前后面的采样光栅的电流，对工作频率进行差分电流控制，利用通过向相位部分提供控制电流而可能的精细调谐来实现的。一般说来，可以或者通过电流驱动、电场控制或者通过温度控制来动态地调谐半导体激光器。为了防止半导体激光器的频率漂移，市场上可以买到实现＂率锁定”功能的装置。一种众所周知的锁频装置就是法布里-帕罗标准滤光器，这种滤光器在下述文章中作了说明＂A Compact WavelenthStabilization Scheme for Telecommunication Transmitters″B.Villeneuve，H.B.Kim，M.Cyr and D.Gatiepy，Published By NortelTechnology Ottawa，Canada。在US-A-5789859中公开了一种频率锁定方法，所述专利描述了一种方法，在所述方法中，输入信号通过法布里-帕罗标准滤光器以便提供检测到的具有随波长变化的强度的输出信号。将与输入信号分开获取的参考信号与从标准滤光器检测到的输出信号进行比较，以便提供与输入信号的频率对应的反馈信号。然后校准系统，以便确定决定锁定状态的强度的比值。这样，如果比值落在预定的比值限外，则可以调整输入信号的频率。本专利技术提供一种使用无源鉴频器(PFD)的频率锁定装置的改进的方案。专利技术慨述根据本专利技术的第一方面，提供一种用于平行光信号的频率稳定装置，它包括分束器、无源鉴频器(PFD)和一对光电二极管，工作时，所述分束器接收平行光束并且将射向PFD的样本光束转向(最好大致转向90度)，PFD将所述样本光束的一部分发送到所述光电二极管中的一个，而将所述样本光束的另一部分反射到所述光电二极管中的另一个。PFD最好包括法布里-帕罗标准滤光器，或者，PFD可以包括干涉滤光器。最佳的分束器为4端口分束器，它具有平行输入光束引入端口；主透射引出端口；既是样本光束透射输入端口又是样本光束反射输入端口的另一个端口；以及反射样本光束透射端口，所述后两个端口设置成与所述平行输入端口和主透射光束端口正交，其特征在于，由所述PFD反射的所述样本光束的所述部分返回穿过所述分束器射向所述第二二极管。分束器一般将光束的10％的最大样本(更一般地说是在1-5％的范围内，最好是光束的约5％)射向PFD，样本光束最好与光束正交。使两个光电二极管相对于接收的样本光束倾斜，使得它们以相反的旋转方向、相等的倾角倾斜(最好按照大约2°的弧度倾斜)。本专利技术的另一方面提供一种激光器模块，它包括激光器子装置，所述激光器子装置包括用于准直激光器输出的准直透镜；以及按照本专利技术第一方面的频率稳定装置。激光器子装置和频率稳定装置安装在具有高热导率的板上，例如钨铜板上，使得它们之间的温差最小。所述模块可以包括位于与激光器相邻、并与控制激光器模块温度的热电子控制器连接的热敏电阻。光隔离器可以位于与频率稳定装置的主光束的输入端相邻的位置上，以便防止来自频率稳定装置的背反射。所述模块还可以包括电子控制器，它接收来自两个光电二极管的信号，处理所述信号，并产生控制激光器光信号频率的反馈信号。电子控制器处理两个光电二极管信号之间的差值以便产生用于控制激光器的差信号。所述两个光电二极管信号被缓冲并输入到能将输入信号倒相的差分放大器。本专利技术的第三方面提供一种对具有电子控制装置的激光器的规定频率的光信号进行频率稳定的方法，所述方法包括将来自激光器的准直光信号光束的样本光束转向无源鉴频器(PFD)，无源鉴频器透射所述光束的第一部分而反射所述样本光束的第二部分；产生从样本光束的透射和反射部分的相应的强度导出的控制信号；以及如果需要，利用所述控制信号操纵电子控制器，以便调整激光器输出信号的频率，维持规定的频率。借助于分束器从信号光束中提取样本光束，所述样本光束通常是信号光束的5％。所述分束器允许光轴的大致零偏移。样本光束的反射部分和透射部分最好以正交方式横穿主信号光束。在最佳实施中，在所需的光信号频率下，样本光束的透射部分和反射部分各自基本上是样本光束的大约50％，但依赖于信号频率。两束光的样本部分的相对强度用于产生表示它们之间的差异的差信号，并且电子控制器将差信号与存储的预定参考值进行比较，并控制激光器的频率以便使存储的预定参考值和差信号相等。将两束光的样本部分馈入各光电二极管，以便产生表示它们的相对光强度的信号。表示光强度的所述信号之和用于监视激光器输出的光信号功率。其中，PFD的频率特性具有2XGHz的自由光谱范围和XGHz的半峰全宽，虽然以XGHz间隔的各点是借助于差信号的倒相确定的，但是，最佳实施例稳定装置可以用于既以2XGHz间隔又以XGHz间隔产生各频率稳定点。 附图说明下面将参照附图并通过实例说明本专利技术，附图中图1a是本专利技术最佳实施例的频本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种平行光信号的所述频率稳定装置，它包括分束器、无源鉴频器（ＰＦＤ）和一对光电二极管，所述分束器使用时接收平行光束并且使射向所述无源鉴频器的样本光束从所述平行光束转向，所述无源鉴频器将所述样本光束的一部分透射到所述光电二极管中的一个并将所述样本光束的另一部分反射到所述光电二极管中的另一个，从而允许稳定多个频率中的一个频率。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：J弗拉塞尔，S波普，K穆拉尼，C埃齐，S博利，L戴金，
申请(专利权)人：波科海姆技术公共有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]