[發明專利]波長可調諧外腔激光器

有效

• 申請號: 201310704383.6
• 申請日: 2013-12-20
• 公開（公告）號: CN103633547B
• 公開（公告）日: 2017-01-25
• 發明（設計）人: 羅勇;傅焰峰;張玓;胡勝磊;陳小梅;官成鋼;胡強高
• 申請（專利權）人: 武漢光迅科技股份有限公司
• 主分類號: H01S3/10
• 分類號: H01S3/10
• 代理公司: 北京天奇智新知識產權代理有限公司11340
• 代理人: 陸軍

技術領域

本發明涉及激光器技術領域，具體涉及一種波長可調、并且波長間隔可以任意改變的波長可調諧外腔激光器，該激光器可適用于可調波長的光通信網絡。

背景技術

傳統的光通信網絡中主要采用的是固定波長的激光器，但隨著通道數目的增加，采用固定波長的激光器使得網絡維護與器件備份等方面變得困難與成本增加。對下一代光通信網絡，可調諧激光器是實現智能光網絡的關鍵器件，可以為系統維護與波長調配提供更大彈性、更快速度，并最終實現更低的成本。現有的DWDM（密集波分復用）系統一般是50GHz頻率或100GHz頻率間隔的系統，為了更好地利用光纖的頻譜帶寬，更窄頻率間隔的系統也在設計之中，例如25GHz、12.5GHz等。

可調諧激光器的實現方式有很多種。例如，利用電控技術的主要有SG-DBR（采樣光柵DBR）和GCSR（輔助光柵定向耦合背向取樣反射）激光器。另一方面，溫控技術是通過改變激光器有源區折射率，從而改變激光器輸出波長的，該技術簡單，但速度慢，可調帶寬窄，只有幾個nm。再者，基于MEMS（微機電系統）技術完成波長的選擇，具有較大的可調帶寬、較高的輸出功率，但大反射鏡面的MEMS容易受外界震動干擾，長期可靠性不好。

外腔可調諧激光器具有線寬窄、高輸出功率、寬調諧范圍的優點。外腔可調諧激光器的基本結構是反射鏡與增益器件作為激光器的基本工作的諧振腔，中間插入濾波元件進行選模，實現單縱模激光輸出。美國專利6366592提到了使用可調諧FP腔來進行波長調節，這種方式對于調節范圍較大的器件，要求FP腔具有很高的精細度，很難實現。為了降低單FP腔的波長選擇難度，美國專利US7209498公布了一種利用組合固定標準具來構建通道選擇濾波器的外腔可調激光器，利用游標效應，使得只有兩個標準具透過峰峰值波長重合的縱模可以起振，而其它的縱模被抑制。通過溫度精確控制標準具透過峰的峰值波長，理論上能夠實現波長的任意調諧，這種方法結構簡單，但溫度控制方法非常復雜。美國專利US7991024B2公布了一種液晶型可調外腔激光器，采用一個液晶標準具作為通道選擇元件，一個固定標準具產生固定的頻率柵格，這種結構在頻率柵格間隔很小的情況下，對液晶標準具的帶寬和穩定性要求很高，由于液晶標準具的材料特性和制作工藝特點，實現很窄帶寬的液晶標準具十分困難，因此對于制作50GHz或更低頻率間隔的激光器來說，上述的結構實際上難以實現。

發明內容

眾所周知，由于技術因素，可調濾波器要同時把帶寬要做窄與寬的調諧范圍是不容易實現的，因此一般采用可調濾波器與柵格濾波器實現多通道外腔激光器時，如果柵格濾波器的頻率間隔過窄，將極易發生跳模（通道）行為。

本發明的主要目的在于克服現有技術中的上述問題。本發明通過采用寬帶可調濾波器與一個較大頻率間隔的可調諧柵格濾波器組成的組合型可調濾波器，利用可調諧柵格濾波器的中心波長可調特性，實現穩定性高的小頻率間隔多通道可調激光器。

本發明的目的是這樣實現的：

1、采用調諧范圍較寬的寬帶可調濾波器，可以使可調濾波器的調節范圍覆蓋需要的調節范圍，如C-band。

2、采用一個FSR（自由譜區）大于寬帶可調濾波器的帶寬半寬的可調諧柵格濾波器，可以使激光器輸出單縱模，可調諧柵格濾波器可以采用硅標準具制作，通過設計標準具的反射率與厚度，可以比較容易達到上面的要求，理論上可以對于寬帶可調濾波器帶寬的要求放到很低。

3、通過調節可調諧柵格濾波器的透射波長，可以使柵格濾波器的透射峰（透射峰值位置的波長）覆蓋整個ITU-T波長柵格，再通過寬帶可調濾波器的調節進行通道選擇，可以使激光器工作在任意波長柵格點上。

4、通過采用無源相位補償器，使溫度變化導致腔長變化的相位改變得到補償；通過熱光相位調節器的作用，可以精確補償無源相位補償器的相位補償余量及精密波長調諧導致的相位改變，保持激光器工作狀態的穩定。

5、在波長精度要求不高的應用場景可以不需要相位補償，通過可調諧柵格濾波器的調諧，跟蹤腔模的移動，保證激光器不發生跳模。