[發明專利]一種大范圍調諧激光器及其調諧方法

有效

• 申請號: 201410704739.0
• 申請日: 2014-11-27
• 公開（公告）號: CN104393484B
• 公開（公告）日: 2018-05-29
• 發明（設計）人: 國偉華;陳泉安;陸巧銀
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H01S5/10
• 分類號: H01S5/10
• 代理公司: 北京華沛德權律師事務所 11302
• 代理人: 劉杰

本發明涉及大范圍波長可調諧激光器技術領域，提出了一種大范圍調諧激光器方案及其調諧方法。該調諧激光器包含光增益區、公共相位區、多通道分支區、以及多通道反射區。多通道分支區將輸入通道分成多個輸出通道。多通道反射區包含若干個長度不同的臂，每個臂上有一個獨立的臂相位控制區；相鄰臂的長度差不相等，以使得多通道反射區干涉產生單個反射峰占主導的反射譜，該反射譜保證了激光器的單模工作。通過結合調節公共相位區的相位以及多通道反射區每個臂上的相位，能夠實現激光器的波長大范圍精細調諧。基于以上方案，本發明具有制作難度小，成本低，調諧范圍廣，調諧效果佳，調諧控制方便的優點。

技術領域

本發明涉及大范圍波長可調諧激光器技術領域，涉及的是一種大范圍波長可調諧激光器及其調諧方法。

背景技術

隨著長距離、大容量、超高速光纖通信技術的發展，半導體調諧激光器成長為光纖通信系統和下一代光網絡的關鍵器件之一。在密集波分復用(DWDM)系統中，調諧激光器能夠代替多個波長固定的激光器，這樣不僅能夠極大地降低備用光源的成本，還能夠提供及時有效的庫存管理和信道快速建立功能。在下一代可重構光網絡中，調諧激光器還能夠提供自動波長配置、波長轉換以及波長路由功能，從而增加網絡的靈活性和寬帶利用率。近幾十年，調諧激光器受到國內外的廣泛關注和研究。

調諧激光器的基本結構和工作原理如圖1所示。調諧激光器可以由最基本的Fabry-Pérot(F-P)腔激光器，相位控制器以及模式選擇濾波器構成。F-P腔激光器僅由增益介質和諧振腔(由兩端面反射鏡構成)組成，滿足激光器工作條件的波長(激光器的縱模)有很多個。由于半導體增益介質的增益譜通常都比較平坦，如圖1中的增益譜所示，所以普通的F-P腔激光器不具有選模機制，一般是多模激射的。為了實現單縱模激射，需要模式選擇濾波器將單個縱模選出來。通常濾波器的中心波長要靠近所要選擇的模式，這樣該模式由濾波器所引起的額外損耗要小于其他模式，從而在激光器的激射譜中占主導地位。該模式輸出功率與其他模式輸出功率的比通常稱為邊摸抑制比(Side Mode Suppression Ratio,SMSR)。通過調節濾波器的中心波長就可以選擇不同的縱模來激射，這種調節通常稱為調諧激光器的粗調。為了使得激光器的調諧范圍能夠覆蓋縱模之間的間隔(通常稱為調諧激光器的細調)，圖1中的相位控制器還必須被利用起來調節縱模的位置。實際設計中，相位調節器和模式選擇濾波器可以通過不同的形式來實現，但單片集成的調諧激光器通常都依賴熱光或電光效應來改變模式的有效折射率。

目前調諧激光器正向著大調諧范圍、高邊模抑制比、高輸出功率、高波長切換速度、窄線寬，以及單片集成等方向發展。許多研究機構和商業公司提出了多種調諧激光器方案。目前商業可用的單片集成的大范圍波長調諧激光器方案主要有兩種：一種是通過溫度調諧(熱光效應)的分布反饋(Distributed Feedback,DFB)激光器陣列(Zah C E,Favire FJ,Pathak B,et al.Monolithic integration of multiwavelength compressive-strained multiquantum-well distributed-feedback laser array with star couplerand optical amplifiers[J].Electronics Letters,1992,28(25):2361-2362.)；另一種是利用注入電流產生的電光效應進行調諧的分布反射(Distributed Bragg Reflector，DBR)型調諧激光器。DFB激光器陣列是在單個DFB激光器的基礎上發展起來的。通過溫度進行調諧，單個DFB激光器的調諧范圍一般只有3到5nm。因此將多個具有不同中心波長的DFB激光器以并聯的方式集成起來，就可以實現大范圍的波長調諧。