[發(fā)明專(zhuān)利]一種外腔可調(diào)諧激光器以及其腔模鎖定方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410476908.X
• 申請(qǐng)日: 2014-09-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104242051B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 湯學(xué)勝;傅焰峰;錢(qián)坤;羅勇;陳義宗;張玓;胡強(qiáng)高;唐毅;羅超
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 武漢光迅科技股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01S5/065
• 分類(lèi)號(hào): H01S5/065;H01S5/14
• 代理公司: 北京天奇智新知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11340
• 代理人: 王海洋

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種外腔可調(diào)諧激光器的鎖模方法，具體地說(shuō)，涉及一種實(shí)現(xiàn)外腔可調(diào)諧激光器縱模鎖定的方法和裝置。利用該發(fā)明方法和裝置進(jìn)行縱模鎖定的外腔可調(diào)諧激光器可適用于靈活波長(zhǎng)柵格的光通信網(wǎng)絡(luò)，本發(fā)明屬于通信領(lǐng)域。

背景技術(shù)

可調(diào)諧激光器在光通信領(lǐng)域一直有著廣泛的應(yīng)用，尤其是近幾年，隨著高速光通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，窄線(xiàn)寬可調(diào)諧激光器的需求不斷增加，可調(diào)諧激光器是未來(lái)的光通信網(wǎng)絡(luò)中的重要角色。從結(jié)構(gòu)上分，可調(diào)諧激光器可分為單片集成型可調(diào)諧激光器和外腔型可調(diào)諧激光器。單片集成型可調(diào)諧激光器具有體積小、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，但是目前其線(xiàn)寬比外腔可調(diào)諧激光器寬，不適用于高速光通信發(fā)展趨勢(shì)。外腔可調(diào)諧激光器具有線(xiàn)寬窄、調(diào)諧范圍大、技術(shù)難度低等優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)有的商用100G光網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)應(yīng)用中，外腔可調(diào)諧激光器占有很大的份額。但相比于單片集成型激光器，其穩(wěn)定性較差，容易受到外界各種因素的干擾而引起跳模，從而導(dǎo)致激光器的特性劣化，影響系統(tǒng)傳輸性能，抑制跳模是外腔可調(diào)諧激光器使用過(guò)程中必須解決的一項(xiàng)重大任務(wù)，外腔可調(diào)諧激光器狀態(tài)監(jiān)控和在線(xiàn)調(diào)整是一項(xiàng)十分重要的工作。

針對(duì)不同結(jié)構(gòu)的外腔可調(diào)諧激光器，目前提出的抑制跳模實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)鎖定的技術(shù)種類(lèi)繁多，歸納起來(lái)就是針對(duì)振幅或相位條件偏離的監(jiān)控和補(bǔ)償技術(shù)。最常見(jiàn)的技術(shù)方案是采用功率極大值算法或者光功率譜局部特定斜率的算法確定縱模輸出頻率，通過(guò)調(diào)諧外腔中的相位調(diào)諧元件微調(diào)縱模輸出頻率，起到腔模鎖定的作用。然而為了保證可調(diào)諧激光器長(zhǎng)期工作的穩(wěn)定性，調(diào)相元件既要保證較快的響應(yīng)速度又要擁有大的相位可調(diào)范圍，往往一種調(diào)相元件難以滿(mǎn)足這兩個(gè)要求，所以一個(gè)快速響應(yīng)的調(diào)相元件與一個(gè)大相位調(diào)諧范圍的調(diào)相元件的結(jié)合使用是最佳的選擇。

外腔可調(diào)諧激光器有一個(gè)明顯的缺點(diǎn)，容易受各種因素的影響發(fā)生跳模，從而導(dǎo)致激光器的特性劣化，抑制跳模是外腔可調(diào)諧激光器使用過(guò)程中一項(xiàng)必須解決的復(fù)雜技術(shù)。針對(duì)不同結(jié)構(gòu)的外腔可調(diào)諧激光器提出的抑制跳模實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)鎖定的技術(shù)種類(lèi)繁多，歸納起來(lái)就是針對(duì)振幅或相位條件偏離的監(jiān)控和補(bǔ)償技術(shù)。因此外腔可調(diào)諧激光器狀態(tài)監(jiān)控和在線(xiàn)調(diào)整是一項(xiàng)十分重要的工作。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的克服現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)缺陷，本發(fā)明針對(duì)外腔激光器腔模監(jiān)控和外腔相位補(bǔ)償技術(shù)，提出了一種外腔可調(diào)諧激光器以及其腔模鎖定方法，激光器的主控制器通過(guò)讀取光功率檢測(cè)裝置的取樣光功率監(jiān)測(cè)激光器的輸出光頻率的微小變化，采取實(shí)時(shí)有效的外腔相位混合補(bǔ)償方式，實(shí)現(xiàn)激光器腔模的穩(wěn)定及波長(zhǎng)精確控制。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種外腔可調(diào)諧激光器，其包括用于提供增益的半導(dǎo)體光放大器，半導(dǎo)體光放大器兩端面上分別鍍有部分反射膜與增透膜，所述外腔可調(diào)諧激光器的外腔設(shè)置在增透膜一側(cè)，外腔包括擴(kuò)束準(zhǔn)直透鏡、外腔反射鏡；擴(kuò)束準(zhǔn)直透鏡、外腔反射鏡之間設(shè)置有可調(diào)諧濾波器、固定柵格濾波器，所述外腔可調(diào)諧激光器的外腔進(jìn)一步包括大相位調(diào)節(jié)組件和相位快速調(diào)節(jié)組件；所述大相位調(diào)節(jié)組件能夠?qū)λ鐾馇豢烧{(diào)諧激光器的外腔的腔長(zhǎng)進(jìn)行大范圍的調(diào)節(jié)；所述相位快速調(diào)節(jié)組件能夠?qū)λ鐾馇豢烧{(diào)諧激光器的外腔的腔長(zhǎng)進(jìn)行快速的調(diào)節(jié)；所述大相位調(diào)節(jié)組件、相位快速調(diào)節(jié)組件、可調(diào)諧濾波器、半導(dǎo)體光放大器同控制單元相連。

所述相位快速調(diào)節(jié)組件包括位移控制元件，所述位移控制元件固定于反射腔鏡面上且可帶動(dòng)反射腔鏡沿垂直于反射腔鏡面方向快速微小移動(dòng)。

所述大相位調(diào)節(jié)組件設(shè)置于外腔中的擴(kuò)束準(zhǔn)直透鏡、外腔反射鏡之間光路的任意位置；所述大相位調(diào)節(jié)組件包括一個(gè)或多個(gè)受控光學(xué)組件，所述受控光學(xué)組件能夠在控制單元的控制下通過(guò)改變所述受控光學(xué)組件的折射率和/或厚度來(lái)改變控制激光器外腔的光學(xué)腔長(zhǎng)。

所述受控光學(xué)組件為基于熱光效應(yīng)的溫度可調(diào)熱光組件或基于電光效應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電壓可調(diào)的光學(xué)組件或基于電光效應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電流可調(diào)的光學(xué)組件。

所述基于熱光效應(yīng)的溫度可調(diào)熱光組件由通光面鍍有增透膜的硅片、加熱電阻片和溫度傳感器組成，加熱電阻片和溫度傳感器分別粘接在硅片前后通光面的非通光區(qū)域，控制單元與加熱電阻片和溫度傳感器相連以實(shí)現(xiàn)對(duì)硅片的溫度閉環(huán)控制。

所述基于電光效應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電壓可調(diào)的光學(xué)組件或基于電光效應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電流可調(diào)的光學(xué)組件采用通光面鍍有增透膜的相位可調(diào)的液晶片，控制單元控制液晶片的加載電壓或電流，使液晶片的光軸發(fā)生旋轉(zhuǎn)，改變液晶片的折射率從而改變光程。

所述基于熱光效應(yīng)的溫度可調(diào)熱光組件由基板、半導(dǎo)體制冷片、溫度傳感器組成，溫度傳感器設(shè)置于基板上，基板下方設(shè)置半導(dǎo)體制冷片，半導(dǎo)體制冷片和溫度傳感器與控制單元相連。