本发明专利技术提供一种可调激光器（２００），具有紧凑的形状系数和调谐到一个所选波长光栅（１４０）的任一选择的中心波长的精度，公开的一种新的调谐技术包括调谐该激光器（２００）到所选择的通带（１６７－１７０）。以及使用各种各样的调谐元件和一起工作的一个反馈电路调谐该激光器（２００）的光路径长度。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
专利
本专利技术涉及波长捷变的激光器发射器。更特别地涉及可调谐激光器，它可包括内部波长参考，该内部波长参考可调节到一个波长光栅(wave-length grid)上的可选择的频道，和涉及可重新配置的光通信网络。相关技术说明服务于美利坚合众国和世界其余地区的电信网络目前正在随不断增加带宽的要求从模拟到数字传输发展。在近来从大的干线到用户分布站的每个应用中已证实光纤是取代铜缆的有价值的工具。光纤比铜可携带多得多的信息，而且衰减更小。目前在光纤光网络中带宽的扩展正在通过人们了解的“波分多路复用”(WDM)来完成，其中使用调制技术在单条光纤上同时处理单独的用户/数据会话。目前国际电信联盟(ITU)规格说明要求频道间隔近似50GHz。ITU光栅典型地指的是围绕中心约1550nm的那些频率(例如，对于C波段接近1525nm-1575nm)。在那些波长处，50GHz频道间隔相应于接近0.4nm的波长间隔。在WDM应用中每个用户数据流一般被调制在相应半导体激光器的输出光束上。然后将来自每个半导体激光器的该被调信息组合到一条光纤上用于传输。目前用于光纤通信的一种激光器类型是一种分布式反馈(DFB)二极管激光器。在应用这样一种DFB激光器的一个系统中，波长光栅可通过一个参考校准器(reference etalon)的传输峰值定义。这样的一个系统一般可能使用在一个反馈控制环路中的DFB激光器和该参考标准器的组合。DFB激光器的遭遇到的缺陷是它们的调谐范围小，只有约3nm(参见，例如，J.Ca rroll，J.Whiteaway，&D.Plumb，Distributed feedback semiconductor lasers，DPIE Press，1988)。DFB激光器发射器必须是单独排序的，和每一个激光器仅可用于一个频道或少量的相邻频道。另一方面，WDM网络正朝向重新可配置的体系结构发展，其中每个发射器的波长必须是按命令可重新选择的。重新可配置的网络比静态系统提供容量，可靠性，和管理方面显著的优点。(参见，例如，R.Ramaswami and K.Sivarajan.Optical Networks，A PraticalPerspective，Morgan Kaufmann Publishers，1998)。专利技术概述本专利技术提供一种可调激光器，具有紧凑的形状系数和调谐到一个所选波长光栅的任一选择的中心波长的精度。这样该激光器可用在电信应用中，以产生用于按ITU的任一频道的中心波长或其它波长光栅。该激光器使用一个反馈回路进行控制。公开了一种新的调谐方法和设备，该设备包括在该激光器的腔中的一个调谐元件和一个反馈电路，该电路工作时具有由一个光束的路径限定的光通带。该调谐元件可调节该腔的相对于该通带的光路径长度。反馈电路调制腔的光路径长度。该反馈电路利用调制信号和该光束的总的强度变化之间的相位差来调节光束中强度的变化，从而保持一种腔模式与该通带的中心波长对准。另外，在适当选择调制频率和幅度的情况下，由激光器发射的光束的线宽将有效地加宽。反馈系统传感一个系统响应到应用的波长调制信号。检测相对于应用的调制信号的响应的幅度和它的相位并产生一个误差信号。误差信号的大小和符号分别表示校正量和方向，对该腔的光路径长度需要由反馈系统完成。实际上，反馈系统(或伺服系统)可将该误差信号调到零或驱动它到一个选择的电压。在适当地选择光元件和波长调谐机构的情况下，该反馈系统可有效地稳定激光器的输出和“锁定”发射的波长到某一选择的值。此外，可操作波长调制的频率范围以便控制该发射光束的相干长度，由此减轻有害的非线性效应，特别是激励的布里渊散射(SBS)，这将起因于光纤中激光的传播。附图的简要说明根据结合所附附图的下列详细说明，本专业技术人员将更明白本专利技术的这些和其他的特征。附图说明图1表示一个电信网络，包括在该光网络上调谐到任一WDM频道的中心频率的激光器。图2A-E是按目前本专利技术的一个可调谐激光器的不同实施例的投影图。图3A-B是用于包括调谐电路的可调谐激光器的控制器的软件方块图。图4A-C是强度和波长的关系图，说明与不同调谐元件相关的信号轮廓，该不同的调谐元件可用来产生在该可调激光器中一个或多个用于频道选择的通带。图5A-C是强度和波长的关系图的剖析图和在图4A-B中所示信号轮廓的剖析图，表示注入到该光束用于调谐腔的光路径长度以便同由该调谐元件产生的通带对准的调制信号。图6是一个处理流程图，表示与调制一条激光束相关的步骤，两者都能调谐一个可调谐的激光器。详细说明图1表示具有多个通过一个中心局102或其他访问点横跨光网络100通信的I/O设备122-124的总的系统环境。中心局包括用于处理到/来自不同I/O设备通信的波分多路复用(WDM)的设备。在发送侧，多个波长激光器104-112每个提供一个载波波长，在其上调制每个相应的信息频道162-170。由ITU或其他标准调整主体定义的波长光栅140设置所要求的中心波长和相关参数用于每个频道。由大量频道携带的数据流由多路复用器114光或电地被多路复用并放置在光网络上，该光网络包括光纤和相关的光基础结构。多路复用器114是一个光器件，其依赖于光的传播方向将相应光路径上的不同的波长(或频道)组合到一个多频道光信号中。在发送模式，一系列激光器如104-112的每一个在电信光栅的每个频道的所选中心频率/波长的一个上辐射光。如上所述，ITUC-波段跨越的波长近似地从1525-1575nm。例如某些频道间隔标准在目前被称为Dense波分多路复用(DWDM)应用的使用中相邻频道之间是50GHz间隔。该间隔在接近1550nm波长相应近似0.4nm的波长间隔。每个用户数据流被光调制到一个相应激光器的输出光束上。一个成帧器(未示)提供成帧，指针光标产生和量化，以便从一系列激光器和相关器件传输数据。来自每个激光器的被调信息130被传送到多路复用器114。多路复用器114的输出150耦合到一条光纤用于传输。图2A-F是按目前专利技术的一个可调激光器的不同实施例的透视图。每个激光器包括至少一个可调谐元件，其产生至少一个波长通带。例如该通带可相应一个电信波长光栅的一个频带。每个激光器还包括调制该激光器腔的光路径长度和检测合成强度变化的一个系统。在伴随该说明的图中，相同标号系指相同的元件。在图2A中，激光器200包括增益介质(Gain medium)224，谐振腔280光耦合到该增益介质和耦合到一个控制器的不同的控制线(参见图3A-B)。在图2A-F中，所示的激光器200可认为是一个外腔激光器。但是，本专利技术无论如何不限于与外腔激光器一起使用。所示的激光器200与光纤206相耦合。结构上，所示激光器200沿光路径208展开。该激光器包括增益介质224。该增益介质可实施成为一个激光器二极管。还可以使用其他的增益介质，例如半导体光放大器，成角的小平面(angled facet)激光器二极管，弯曲或锥形波导，等。在图2A中，激光器二极管的前和后小平面222-220与光路径208对准。谐振腔280的最接近端位于激光器二极管的前面222。向后反射器(retro reflector)260限定了谐振腔280的远端。耦合本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种激光器包括： 一个增益介质，发射具有某一波长的光束，该光束沿一个谐振腔中的一条光路径发射； 至少一个调谐元件，与该增益介质光耦合，该至少一个调谐元件确定在该光束的光路径中的至少一个通带；以及 一个调谐电路，有效调制该激光器的光路径长度，检测因调制在光束中产生强度变化，和按照在调制和检测的强度变化之间的关系调节光路径长度，以调节该光束的波长。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：WB查普曼，T戴，J佩斯，P佐尔贝迪安，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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