[發明專利]通信用光信號調諧方法

無效

• 申請號: 201210440841.5
• 申請日: 2012-11-07
• 公開（公告）號: CN103811993A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: 耿振民
• 申請（專利權）人: 無錫華御信息技術有限公司
• 主分類號: H01S5/06
• 分類號: H01S5/06
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 溫子云

技術領域

本發明涉及一種用于通信用光信號的調諧方法，特別涉及調諧半導體激光器輸出波長的方法。

技術背景

用光來傳輸語言、數據、圖象或其他信息。目前主要是指激光通信。用光(包括可見光、不可見光、激光、紅外線、紫外線)發送信號的條件是：受調制的光源、光敏探測器和接收器，以及光可以從其中通過的媒質。光通信系統可以分為兩類：一類稱為“無線”光通信，它的光信號通過空間或大氣向遠處輻射;另一類稱為“導波”光通信，也稱為“有線”光通信。即構成光的電磁波沿著一條受約束的路徑或光學傳輸線傳播。無論哪類傳播，如果發送和接收之間距離很長，或者傳輸媒質很差，沿線就要設一個以上的中繼站，信號被中繼器接收、放大，再轉發出去。(一)光通信容量大：激光通信同時可以傳遞100萬路電視節目或100億路電話。(二)光通信質量高：不僅方向性能好，而且可以采用不可見光，不易被人截獲，保密性強。(三)光通信結構輕便：由于激光束散發角小，一般天線直徑只有幾十厘米，重量只有幾公斤;而與之相類似的激波天線卻重幾十噸，甚至幾百噸。光通信的弱點是激光在空中通過時，遇到水滴會被吸收而減弱，所以，激光通信最好是在光導纖維制成的光纜中進行，以保證通信質量。

隨著光通信網絡傳輸容量的擴展，對波長數的需求越來越多，而目前光通信網絡用的傳統光源是固定波長激光器，因此需要為每個波長信道匹配多個固定波長的激光器，這樣就導致成本上升、管理復雜化和設備數量增大。可調諧波長激光器，不僅解決了系統設計所面臨的諸多問題，極大提升了光網絡效率，還降低了生產管理成本。因此調諧激光器輸出波長是一個非常重要的課題。

半導體激光器一般采用各種Fabry-Perot諧振腔，腔長、溫度、能隙、增益、載流子濃度、折射率等均可影響其發射波長。現有的半導體激光器波長調諧方法可分為：

(1)電流控制技術

改變半導體激光器注入電流可以改變其輸出波長，其調諧機理可以解釋為：注入電流的變化引起載流子濃度改變，從而改變了折射率(或增益系數)，實現波長調諧。但是，波長被調諧的同時，光強也被調制。對于一般的半導體激光器典型的波長-電流調制率為0.01nm/mA，而光功率-電流調制率為0.3mW/mA(謝建平，王沛等；半導體激光器的波長調諧和波長穩定技術，《量子電子學報》2002，19(2)：97)。在改變輸出波長的同時，輸出光強也隨之改變，這對一些應用是非常不利的。在實際的應用中還要配有穩光、穩流電路等，使系統更加復雜化。

(2)溫度控制技術

基于溫度控制技術的激光器波長調諧是利用溫度控制增益介質的折射率和能隙來實現的。模塊內置有Fabry-Perot標準具和光功率探測器，兩個熱電制冷器和光放大器(武成賓，古淵等；可調諧激光技術及在DWDM系統應用[J]，《光通信技術》，2003，(6)：1-2)。這種控制技術的缺點是結構復雜且調諧寬度不寬，一般只有幾個nm；調諧穩定時間比較長，一般需要幾秒。隨著調節溫度的上升，有效輸出功率會有所下降。

(3)機械調諧技術

采用在激光腔內插入色散原件將不同波長的激光在空間分離，設法使所需頻率的光在腔內形成振蕩，其他波長的光束因不能起振而被抑制掉，從而實現半導體激光器的波長調諧。目前，采用在機械調諧中，MEMS(微機電系統)結構是最有希望的一種技術(周南權，陶純匡等；光柵光閥實現外腔半導體激光器波長調諧研究，《激光與紅外》，2008，38(2)：115)，可獲得大范圍調諧的激光器。目前調諧間隔在0.8nm，但調諧速度一般需要幾秒的調諧時間。

發明內容

本發明要解決的技術問題：克服現有半導體激光器波長調諧技術的不足，提供一種結構簡單，成本低廉且光學系統調節方便的半導體激光器波長調諧方法。

本發明的技術方案是：

一種通信用光信號的調諧方法，包括：

提供通信用光信號的調諧裝置，該裝置包括：激光器（1），分光鏡（2），可變衰減片（3）、反射鏡（4），由所述反射鏡（4）構成所述激光器的外腔，其特征在于：所述外腔內還設置有第一光程可調光學裝置（8）和第二光程可調光學裝置（9），所述第一光程可調光學裝置設置在激光器和分光鏡之間，第二光程可調光學裝置設置在分光鏡和可變衰減片之間；

使激光器輸出光被一外部分光鏡分束；

分光鏡的反射光入射到反射鏡后，被部分反饋回激光器；同時調節所述可變衰減片（3）、所述第一和第二光程可調光學裝置（8，9），通過控制進入激光腔的后向反饋光的強度調諧激光器輸出波長和其在所述外腔中往返時間，利用自混合效應實現光信號的調諧輸出；