[發明專利]基于邁克爾遜干涉儀的光域多波長信號產生系統

有效

• 申請號: 201110155829.5
• 申請日: 2011-06-10
• 公開（公告）號: CN102324983A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發明（設計）人: 遲楠;朱江波
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: H04B10/155
• 分類號: H04B10/155
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;盛志范

技術領域

本發明屬于光纖通信技術領域，具體涉及一種光域多波長信號產生系統。

背景技術

如今，隨著高速接入網、移動電話數據服務、多媒體廣播系統和為了網格計算與遠程存儲的大容量數據網絡等服務的發展，通信系統的可用帶寬正在接受極大的考驗。而光通信系統能夠在數千公里的傳輸距離中支持Tb/s量級的容量，從而使之成為大容量傳輸系統的基礎架構。

光纖通信系統以其巨大的帶寬資源和良好的通信質量成為骨干傳輸網絡的優先選擇。同時，波分復用（WDM）技術增加了在光纖網絡中并行傳輸波長的數量，從而極大程度上提高了光傳輸系統的容量，是目前超大容量光纖通信系統中最為成熟的技術之一。為了進一步提高WDM系統的傳輸能力，可以采用提高復用的波長數和增加單個通道的數據傳輸速率的方法。而就前者來說，已經有不少基于不同原理的方法被提出。

如圖1所示為現有多波長產生技術之一的超連續譜方法。

在這種方法中，由脈沖激光器產生的寬頻脈沖波經過一段保偏光纖之后，保偏光纖中產生的四波混頻、自相位調制和交叉相位調制等非線性效應使得輸入光的頻譜進一步展寬。輸出光經過一個帶通濾波器之后，可以得到一個寬頻且平坦的超連續譜。該連續譜再經過一段保偏光纖和一個偏振分束器組成的雙折射率濾波器，其中的兩個偏振方向的光場被分離，并且每個方向的輸出為有一定頻率間隔的梳狀頻譜，實現了多波長輸出。上述技術至少存在如下缺點：

超連續譜激光器產生的多波長輸出都是脈沖，而非連續波，這使得該方法的應用僅僅局限于歸零碼（RZ）傳輸系統。并且，為了在非線性光線中產生較強的非線性作用，該方法需要使用輸出功率較大的脈沖激光器，輸出功率為100瓦量級。于是如果持續使用這種技術，將會消耗極大的能量。

為了以較小功率代價產生連續的多波長輸出，另外一類基于電光調制器的多波長產生方法被提出。如圖2所示為該類技術中一種典型方法的系統結構圖。

在這種方法中，激光器輸出的連續光載波首先輸入至由射頻信號驅動的馬赫曾德爾調制器（MZM）中。根據MZM的調制原理，射頻驅動信號在光載波的譜線兩邊激射出一系列頻率間隔與驅動信號頻率相同的諧波。并且，通過調整MZM上的偏置電壓，可獲得不同組份的諧波輸出。MZM產生的多波長輸入至相位調制器，可進一步擴展頻譜。上述技術至少存在如下缺點：

該技術產生的多波長結構復雜，需要使用激光源、驅動信號源和多個電光調制器，并且還需要大功率的電放大器來放大驅動信號。另外，該技術的調節精度要求較高，需要分別調節偏執電壓、延遲相位等參數，使得得到滿足要求且狀態穩定的多波長輸出難度很大。

發明內容

本發明的目的在于提供一種結構簡單，可以產生穩定多波長輸出且系統調節過程簡便的光域多波長信號產生系統。

本發明提出的光域多波長信號的產生系統，原理圖如圖3所示，包括1個半導體環形激光器和2個邁克爾遜干涉儀。該環形激光器和邁克爾遜干涉儀都可由III-V族半導體制備得到，從而集成在單片集成光路中。環形激光器的諧振腔中同時存在著兩個方向的光場行波，即順時針和逆時針方向。腔中諧振的模式必須滿足相位自洽條件：

其中k為模式的波數，L為諧振腔的周長，m為正整數。另外，中心諧振模式（線性增益最大）的波長可以由諧振腔半導體材料的組分控制進行調節。由光速c，環形諧振腔的材料折射率n和周長L共同決定了腔中諧振模式的頻率間隔：

?。

環形激光器在諧振腔內產生了順時針和逆時針方向的諧振模式，諧振模式的頻率間隔由環形腔的周長和半導體材料的折射率決定。其中一個方向（如，逆時針方向）的模式經過耦合器輸出后進入第一邁克爾遜干涉儀(a)，第一邁克爾遜干涉儀(a)的濾波間隔可通過設定干涉儀的尺寸進行調節。該方向的模式經過干涉儀的濾波作用后被反射回至環形諧振腔內，對另一個方向（如，順時針方向）的模式產生增強作用。并且，逆時針模式在經過第一邁克爾遜干涉儀(a)反射的過程前后，會得到耦合波導加電而產生的增益。最終順時針方向的模式會通過耦合器進入第二邁克爾遜干涉儀(b)，經過該干涉儀的濾波作用后即成為輸出信號。

本方案與現有技術一和二的主要區別在于，所需器件尺寸微小，結構簡單，可用集成工藝單片集成在半導體光路上；該技術所需的電流注入較小；輸出的多波長頻率和間隔由環形腔和邁克爾遜干涉儀的尺寸確定；輸出多波長的光信噪比可由加在耦合波導上的增益電流進行調節。

由上述本發明提供的技術方案可以看出，本發明具有以下的優越性：

1）驅動電流小，節省功耗。