[發明專利]穩定激光波長的方法和裝置

無效

• 申請號: 00136609.2
• 申請日: 2000-12-15
• 公開（公告）號: CN1300123A
• 公開（公告）日: 2001-06-20
• 發明（設計）人: 戴維·A·斯奈德;小約翰·W·斯塔特
• 申請（專利權）人: 朗迅科技公司
• 主分類號: H01S3/13
• 分類號: H01S3/13;G02F1/35
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 馮譜

本發明總的涉及可調諧激光器和其它可調諧光學信號源，并尤其涉及一種利用多個或標準具穩定激光波長的方法和系統。

光纖通信系統提供低損耗和極大的信息載運量。實際中，光纖的帶寬可以用于利用不同的載波同時傳遞多種不同的信道。用在通信系統中的各個信道的波長已由國際電信協會(ITU)方格坐標標準化。ITU方格坐標包括大約191,900GHz～195,800GHz的頻率，每大約100GHz出現一個單獨的信道。有關的技術稱作波分多路復用技術(WDM)。稠密的WDM或DWDM系統提供25～50GHz的信道間隔。

各個信道所占用的波帶寬度依據于多個因素，包括外加信息帶寬、接受載波頻移的限度、載波頻率的不確定度，并依據于對由不理想的濾波器所致的信道之間串饋的可能的減少。

為了增大信道數量，需要具有穩定和精確地控制波長的激光器提供窄間隔的多種波長。已有各種方法用于把激光器的振蕩限制到一個信道。一種方法是分配式反饋機制。分配式反饋(DFB)激光器是一種最通行的通訊激光器。與激光器結構結為一體的光柵把輸出限制到一個頻率。另一種最通行的方法是溫度調諧，需要使用與此種激光裝置結合的選頻外腔/標準具，根據標準具的響應曲線探測激光器工作的輸出波長。典型的標準具響應曲線示于圖1。激光頻率可以根據歸一化的標準具輸出確定，并因此通過改變激光器的溫度來調節。此方法甚至允許在改變環境溫度的情況下鎖定激光器的波長。標準具響應曲線的峰值之間的頻率差也被認做自由頻譜范圍(FSR)。大約1mm厚的標準具的FSR約為100GHz，所以與ITU方格坐標規定的信道近似間隔一致。

為了提供不同波長信道之間的更好區分以及由此更有效地調諧，最好在光學成套裝置中有一個標準具，使得響應曲線斜率最大的位置對應于所需的信道。所以，例如響應曲線如圖1所示的標準具將更適于鎖定頻率為F1的信道至頻率為F2的信道。但是，很難確保光學成套裝置中的標準具有一個與發送方格坐標的所需信道對準的響應曲線。為了消除這種問題，已知在光學成套裝置中采用一個分級標準具或多個長度稍有差異的標準具。由于光學成套裝置的尺寸限制，標準具的數量典型地限制在兩個。具有兩個標準具(或一個分級標準具)導致響應曲線相對于圖2中所示的另一條曲線平移，由此確保至少一個響應曲線將充分地與如上所述的ITU方格坐標對齊。在實際當中，標準具選擇成響應曲線相對于另一條曲線移動大約三分之一個FSR。所以標準具的任何角度失準都可以通過在標準具(或分級標準具的標準具部分)的制造和可靠性測試時判斷哪一個響應最順利地相對于ITU方格坐標定位、并通過選擇在隨后的激光器頻率/波長的測量中使用的響應標準具路徑來計算。

但是，利用如上所述的分級或多個標準具確定激光頻率也有問題。例如，一旦選定后續測量激光器輸出時所使用的標準具路徑，則系統就被設置為此路徑，不從最終的產品和再測試系統中移去此系統就不能改變路徑。

為了保持光學成套裝置的緊湊，標準具和激光器典型地定位在同一基板上。如前所述，激光器的激光波長通過調節激光器的溫度而改變，這也導致標準具安置其上的基板的溫度變化。當激光器老化時，或當激光器在不同的驅動電流下工作時，將必須有一個不同的工作溫度。當調節基板的溫度時，標準具的溫度變化如此之大，導致其光學特性也發射變化。當選擇標準具的光學特性以確定激光器的頻率變化時，標準具將由此不再恰好與ITU方格坐標對齊。這導致錯誤地測量以及由此的激光器輸出的錯誤調節，使得很難把一個信道鎖定在ITU方格坐標上。

所以，需要一種確定并穩定系統中激光器波長的方法和裝置，利用多個標準具可以補償由于溫度變化導致的標準具光學特性的隨之改變。

本發明通過提供一種用于補償多標準具或分級標準具激光波長穩定系統中標準具溫度變化的特有方法和裝置克服現有技術中一些有關的問題。

根據本發明，最好根據系統中每個標準具路徑的信號進行多標準具或分級標準具激光波長穩定系統中激光輸出波長的判定，由此補償溫度變化導致的標準具光學特性的隨之變化。根據每個標準具測定的值以及先前儲存在查閱表中的值判定對于激光輸出的測量頻率的校正偏差。然后通過判定偏差調節頻率測量，從而提供更精確的激光頻率的測量。

從下面結合附圖對本發明所作的詳細描述中本發明的各種優點和特點將變得更加清晰。

圖1表示典型的標準具響應曲線；

圖2表示一對相對平移的標準具響應曲線；

圖3表示根據本發明利用分級標準具測量并穩定激光頻率/波長的系統的部分框圖；和