[發(fā)明專利]基于反饋式射頻調(diào)制DBR可調(diào)激光器的光模塊及控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711078376.4
• 申請(qǐng)日: 2017-11-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107749562B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 章雅平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東中芯光電科技有限公司
• 主分類號(hào): H01S5/042
• 分類號(hào): H01S5/042;H01S5/062;H01S5/0625;H01S5/187
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 黃海麗

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于反饋式射頻調(diào)制的、帶半導(dǎo)體放大器的分布式布拉格反射可調(diào)激光器的光模塊以及控制方法。在帶半導(dǎo)體放大器的分布式布拉格反射可調(diào)激光器的基礎(chǔ)上，將直流偏置電流按照設(shè)計(jì)要求，分別加載到所述帶半導(dǎo)體放大器的分布式布拉格反射可調(diào)激光器的各個(gè)區(qū)域，用于控制其光信號(hào)的產(chǎn)生、放大與輸出，以及控制輸出光的波長(zhǎng)調(diào)諧；將交流射頻數(shù)據(jù)調(diào)制信號(hào)按照一定的比例，同時(shí)或者選擇性地加載到所述帶半導(dǎo)體放大器的分布式布拉格反射可調(diào)激光器的各個(gè)區(qū)域或選擇性區(qū)域；通過(guò)實(shí)時(shí)檢測(cè)輸出光信號(hào)或背光輸出光信號(hào)的啁啾效應(yīng)，來(lái)反饋控制上述交流射頻數(shù)據(jù)調(diào)制信號(hào)在各個(gè)區(qū)域或選擇性區(qū)域的加載強(qiáng)度，從而最大限度地實(shí)時(shí)補(bǔ)償與消除輸出光信號(hào)的啁啾效應(yīng)，增大其消光比和傳輸功率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于反饋式射頻調(diào)制分布式布拉格反射(DBR)可調(diào)激光器的光模塊及控制方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)，隨著4k/8k視頻、數(shù)據(jù)中心、云服務(wù)、5G移動(dòng)網(wǎng)、百兆(Mbps)光纖到戶、吉兆(Gbps)光纖到辦公桌面、智慧家庭、遠(yuǎn)程醫(yī)療/教育等各種業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，全球?qū)ヂ?lián)網(wǎng)固網(wǎng)的城域網(wǎng)和接入網(wǎng)，手機(jī)移動(dòng)網(wǎng)，wi-fi，云計(jì)算和數(shù)據(jù)中心等的網(wǎng)絡(luò)流量均出現(xiàn)了空前的持續(xù)爆發(fā)式的增長(zhǎng)需求。為此，波分復(fù)用(WDM)方式必然地被引入上述各種光網(wǎng)絡(luò)的升級(jí)換代。由于光網(wǎng)絡(luò)的價(jià)格極為敏感，光網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中光器件和光模塊的成本占比很大，所以降低光網(wǎng)絡(luò)中光器件和光模塊的價(jià)格至關(guān)重要。射頻(RF)數(shù)據(jù)信號(hào)直接調(diào)制式激光器是一種把激光器光源和光調(diào)制器集成為一體的直接調(diào)制激光器(DML)。這類激光器具有價(jià)格低，體積小，易于封裝，使用簡(jiǎn)單等特色，是上述各類光網(wǎng)絡(luò)升級(jí)換代的關(guān)鍵技術(shù)，能夠極大地降低這些光網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)與維護(hù)成本。

當(dāng)前的光網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)中，共有三種調(diào)制方式的激光器：1)直接調(diào)制激光器(DML，directly modulated laser)；2)電吸收調(diào)制激光器(EML，electroabsorption modulatedlaser)；3)采用外置式邁式光調(diào)制器(MZ modulator,Mach Zhender modulator)的激光器。相比于后兩種方式，DML所擁有的上述獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，將對(duì)新一代光網(wǎng)絡(luò)的成功部署與推廣起到?jīng)Q定性的作用。

然而，目前對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)的單模光纖傳輸10Gbps的1.55微米波長(zhǎng)信號(hào)來(lái)說(shuō)，通常EML和MZ調(diào)制信號(hào)能傳輸較長(zhǎng)的距離，典型距離為80公里。但是，在光通信中，對(duì)于射頻(RF)數(shù)據(jù)信號(hào)直接調(diào)制狀態(tài)下的單縱模激光器來(lái)說(shuō)，其載流子的密度隨著注入電流的變化而變化，從而使得增益區(qū)的折射率發(fā)生變化，導(dǎo)致激光器的輸出波長(zhǎng)隨著時(shí)間發(fā)生偏移，出現(xiàn)啁啾現(xiàn)象。當(dāng)受到啁啾效應(yīng)影響的光脈沖經(jīng)過(guò)光纖傳輸后，在光纖色散的作用下，光脈沖波形會(huì)發(fā)生展寬，從而限制了光信號(hào)的傳輸距離。一般而言，由于受到與傳輸時(shí)間相關(guān)的固有的啁啾效應(yīng)帶來(lái)的信號(hào)嚴(yán)重畸變的影響，DML的信號(hào)傳輸距離基本上不超過(guò)5公里，這極大地限制了DML的推廣與應(yīng)用。而且，對(duì)于高于10Gbps速率的數(shù)據(jù)傳輸來(lái)說(shuō)，上述DML的啁啾問(wèn)題會(huì)更加嚴(yán)重。

為了減小直接調(diào)制激光器(DML)的啁啾效應(yīng)，提高其信號(hào)傳輸距離，一些不同的旨在減小啁啾效應(yīng)的技術(shù)改進(jìn)方案，特別是啁啾管理激光器，和直接調(diào)制補(bǔ)償激光器技術(shù)相繼問(wèn)世，但這些方法各有弊端，前者需要在封裝時(shí)添加一個(gè)光譜整形(OSR)帶通濾波單元和一個(gè)隔離器，增加了光模塊的封裝難度、體積與成本。后者只能有限地補(bǔ)償一點(diǎn)啁啾效應(yīng)，無(wú)法徹底解決DML的啁啾效應(yīng)造成的傳輸距離極度縮短的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供了一種基于反饋式射頻調(diào)制分布式布拉格反射可調(diào)激光器的光模塊，同時(shí)在分布式布拉格反射可調(diào)激光器的增益區(qū)和與之集成在同一芯片上的半導(dǎo)體放大器區(qū)域，以及相位調(diào)諧區(qū)同時(shí)或有選擇性地按一定的強(qiáng)度比例加載射頻數(shù)據(jù)調(diào)制信號(hào)，會(huì)減小輸出光信號(hào)的啁啾效應(yīng)，并能夠增大其消光比和傳輸功率。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：