波长监测器制造技术

本发明专利技术描述了一种用来监测一束光束的波长监测器，带有一种分束器具有相对的第一和第二间隔表面，用来接收来自被监测光束的光辐射。在工作时，第一表面反射光辐射的一个第一部分到一个第一光检测器。第二表面包括一个用来将光辐射的一个第二部分反射到第一光检测器的光栅。光栅还将光辐射的一个第三部分反射到一个第二光检测器。由第二光检测器接收的光与入射光束的光功率成比例。第一光检测器用来探测复合光束的一个波长特性，并且被定位，以便在光辐射的第一和第二部分经过光学干涉形成一个复合光束后接收光辐射的第一和第二部分。第一表面和光栅被定向好，并相互隔开，使光辐射的第一和第二部分沿着向第一光检测器的光路相互光学干涉。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及波长监测和控制器件，特别是一种用来精确地维持一个激光的工作波长或频率的波长锁定器。
技术介绍
随着光通讯系统的增长，对在精确光谱频率或波长内工作的激光源的需求也在增长。波分复用(WDM)系统使用几个激光系统，每个系统在一个独特的工作波长被调制。调制的光信号接着被复用，光谱分离的信道结合在一起并通过一条或多条光纤传播出去。在一个接收器端，信道根据它们的波长被解复用开并被发送到单个的检测器。虽然波分复用系统大大地增加了一个单根光纤的容量，但也增加了价格负担；必须维持每个激光源的波长精确度的控制。任何信道的任何重大波长漂移都会引起在接收端该信道或其它相邻信道的信号衰弱。在光波分复用系统中的半导体激光源的波长应该控制在由ITU标准定义的信道间隔的一个很小范围内。波长监测器(WM)通常与激光系统一起用来监测辐射源的波长或频率的变化。波长监测器也可以作为一个单独器件使用，或与一个激光系统一起形成一个波长锁定器(WL)以稳定和维持一个或多个激光的工作波长，通过检测工作波长的相对变化，然后生成一个与从它的工作波长的标称值的偏离成比例的反馈信号。反馈信号接着被用来调节工作波长直到反馈信号被减小到一个可接受的水平。不同的波长监测和锁定技术在过去已经得到应用。其中一种波长锁定器基于薄膜干涉滤波器如美国第4,309,671号；6,122,301号；6,144,025号；6,411,634号专利中所述。基于滤波器方法的一个共同的不足是需要许多滤波器，其中每个滤波器可以用来锁住一个相对较少数量的相邻ITU的信道。为了能够覆盖一个更广的光谱范围，如C和L电信带谱，则需要库存大量不同的滤波器；因此，这会增加成本，库存需求和生产的复杂性。由于滤波器制造费用和复杂性的增加，这给减小信道间隔带来了更大的困难。另一种常用的波长监测器使用法布里-珀罗(Fabry-Perot)标准具，并基于多光束干涉，如美国第5,825,792号；第6,005,995号专利和美国第2003/0063871号专利申请中所述，这些专利附此作为参考。一个标准具的厚度和所用材料的折射率决定了对应于波长锁定信道间隔的自由光谱范围(FSR)。必须控制标准具表面反射率以获得所需决定波长辨别率的精度。基于标准具的波长监测器存在几个问题。在一个前面结构中的基于标准具的波长监测器通常需要一个分束器或光分支以将输出光的一部分重新导入波长锁定器上。这会增加激光系统的成本，复杂性，及所需的包装空间。为了在标准具响应函数中得到所需的对比度，就需要几乎在法线入射角工作。由于设定点在标准具振幅调制响应曲线的中间，大部分的光被反射，且有可能被耦合回激光源。如果不除去，这些光将造成性能劣化。为了除去反回的光束，在激光器(LD)和波长锁定器之间要放一个光隔离器，这会增加产品的成本，包装的复杂性及包装空间。第三组波长锁定器采用基于双光束干涉的波长选择性器件，如马赫-增特尔(Mach-Zehnder)干涉仪(参照例如美国第6,549,548号专利)。这种波长锁定器有一个正弦的光谱响应，在一个给定的ITU信道间隔下，超出了基于标准具的波长锁定器的可获范围和对比度。同时，美国第6,549,548号专利中所述的波长锁定器基于一个复杂的双折射波片滤波系统，该系统使用多个元件，并需要精确地制造和装配。它还需要一个分束器将出射光重新导入波长锁定器。这种波长锁定器昂贵，复杂，还大大增加了整个激光器系统的成本。因此，很有必要提供一个简单，制作成本低，包装复杂性低的波长锁定器件，以克服现有波长锁定器的不足之处。专利技术简述I根据前面所述，本专利技术的一个目的是提供一种低复杂性，并能低成本地批量生产的波长锁定器。本专利技术的另一个目的是提供一种有很小光回射的波长锁定器件，因而在波长锁定器和激光器(LD)之间不需要光隔离器，从而减小包装空间和复杂性。尽管下列所述的方法是针对前端波长锁定器结构，对于业内人士来说，它可以很容易地应用于后端波长锁定器结构。本专利技术提供一个波长锁定器，将分束器与波长分辩元件的功能集成在一个单一的光学元件中。分束器的功能是将输出激光束的一小部分导向波长和功率监测光检测器(PDs)。所需的波长选择性可以通过在到达波长监测光检测器的至少两束干涉光束之间引入一个光路差来获得。根据本专利技术的波长锁定器由一个用衍射光删及一个带有波长和功率监测光检测器的次支架组成。输出激光束的一部分被光学元件分开并被导入一个光检测器，以监测输出激光功率。输出激光束的另一部分被光学元件分开并导入一个波长监测光检测器。光束的波长监测部分包括至少两个具有为获得需要的波长选择性而引入的光路差的单独光束。根据本专利技术，提供了一种用来监测一个光束的波长监测器件，包括；a)一个带有相对的第一和第二间隔分开表面的分束器，用来接收来自需被监测的光束的光辐射，第一和第二表面中的一个将光辐射中的一个第一部分反射到一个第一位置，第一和第二表面的另一表面包括在它上面或附近的一个光学结构，以便将光辐射的一个第二部分反射到第一位置，将光辐射的一个第三部分反射到第二位置；b)光辐射的第一和第二部分经过光学干涉形成一束复合光束后，一个第一光检测器在第一位置接收光辐射，第一光检测器用来探测复合光束的波长特性；及c)一个第二光检测器接收在第二位置的光辐射，其中在第二位置的光辐射的第三部分按比例与入射光束的光功率对应；其中第一表面和光学结构以一定的方向放置，并且相互间隔开，这样，光辐射的第一和第二部分会在沿着通向第一光检测器的一个光路上相互光学干涉如业内人士所知，通过反射，折射或衍射可以将光束导入上述位置。根据本专利技术，还提供了一个用来监测一个输入光束的波长监测器，该监测器包括带有第一和第二间隔分开端面的一个分束器，其中的一个端面上有一个光学结构用来将输入光束的一部分分为第一，第二和第三子光束，其中第三子光束是输入光束功率的至少70％，其中第一和第二子光束被分别导入第一和第二光检测器，另一端面带有一个用来将输入光束的一个第四部分入射到第一光检测器的一个表面，以使输入光束的一部分与第一子光束沿着一个公共通路的至少一部分的传播，这样，两光束将沿着一个公共通路相互干涉，其中干涉是在到达公共通路之前第一子光束和输入光束的第四部分经过的光路长度差的一个函数。如业内人士所知，通过反射，折射或衍射可以将光束导入上述位置。本专利技术的特征包括构筑和操作细节将通过所附图示进行更为详细的描述。图示简述附图说明图1是带有根据本专利技术的一种波长锁定器的一个激光系统的示意图。图2a是波长锁定器的标准化响应图及它以波长为函数的变化率曲线图。图2b是以波长为函数的波长锁定器标准倾斜度比较曲线图。图3是根据本专利技术的第一个实施例的波长锁定器示意图，其中一个单板块起到了分束器和干涉仪的功能。图4是根据本专利技术的第二个实施例的波长锁定器示意图。图5是根据本专利技术的第三个实施例的波长锁定器示意图。图6是根据本专利技术的第四个实施例的波长锁定器示意图。图7是根据本专利技术的第五个实施例的波长锁定器示意图。理想实施例的描述图1是根据本专利技术的一种波长监测器的光学平面图。以干涉分束器形式的一个元件104置于输入波导101和附加的输出光纤110之间。输入波导101可以是一根输入光纤或一个半导体激光器。光检测器(PDs)11本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用来监测一个光束的波长监测器件，包括：ａ）一个带有相对的第一和第二间隔分开表面的分束器，用来接收来自需被监测的光束的光辐射，第一和第二表面中的一个将光辐射中的一个第一部分反射到一个第一位置，第一和第二表面的另一表面包括在它上面或附近的一个光学结构，以便：将光辐射的一个第二部分反射到第一位置，将光辐射的一个第三部分反射到一个第二位置；ｂ）光辐射的第一和第二部分经过光学干涉形成一束复合光束后，一个第一光检测器在第一位置接收光辐射，第一光检测器用来探测复合光束的波长特性；及ｃ）一个第二光检测器接收在第二位置的光辐射，其中在第二位置的光辐射的第三部分按比例与入射光束的光功率对应；其中第一表面和光学结构以一定的方向放置，并且相互间隔开，这样，光辐射的第一和第二部分会在沿着通向第一光检测器的一个光路上相互光学干涉。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：雅科夫G索思凯德，
申请(专利权)人：JDS尤尼弗思公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]