CN101325306B - 可调光源设备及其调节方法和控制程序 - Google Patents

Abstract

本发明旨在提供一种调谐光源设备，所述调谐光源设备包括：多重光学谐振腔，在所述多重光学谐振腔中各个光学谐振腔的共振频率与设定频率精确地一致，而输出激光束的频率被锁定在设置频率的大约1GHz范围之内。电流基于光接收元件检测的光流入TO相移器，而调节谐振腔的谐振波长，使得振荡光的强度为最大，而同时来自通过口的光强度为最小。

Description

可调光源设备及其调节方法和控制程序

交叉引用

本申请基于2007年4月23日递交的日本专利申请No.2007-112642，并要求其优先权，将其全部公开内容结合在此作为参考。

技术领域

本发明涉及用于光纤通信的可调光源设备、光源波长调节方法和光源波长调节程序，特别地，涉及一种用于WDM(波分复用)传输系统光通信中的可调光源设备、一种光源波长调节方法和光源波长调节程序。

背景技术

目前，在光通信领域，将多个数据信号转换为不同波长的光信号、并多路复用多个不同波长的光信号在光纤中传输从而实现大容量光传输的WDM传输系统被广泛应用。进一步地，可以实现比WDM技术更密集的多路复用的DWDM(密集波分复用)传输系统的实际应用也在发展中。

在WDM传输系统的光通信系统中，传输光的波长根据由ITU(国际电信联盟)标准化的频率栅格(ITU-栅格(grid))而设置。因而，对于在ITU栅格上的每一波长，分别要求对应的光源，此外，由于该ITU栅格频率间隔该DWDM中被设置得很小，因此可设置的波长数量增加，并且要求更多的光源。为了解决这些缺点，其中输出波长可以被自由控制的可调光源设备的实际应用也在发展中。

为了实现可靠的光通信，该可调光源设备需要将输出光的频率设置在ITU栅格上，并且持续地将该输出光的频率锁定在所设置频率的大约1GHz的频带之内。在日本专利公开No.2006-196554(专利文献1)中公开了一种作为上述可调光源设备的多重光学谐振腔型可调光源设备。

专利文献1的可调光源设备具有这样一种结构，其中激光振荡发生在三个环形谐振腔的所有三个传输共振频率重合的波长上，在此，所要求的激光振荡频率通过将输入功率调节到排列在每个环形谐振腔中的TO(热光(Thermo-Optic))相移器上而输出。

在这些可调光源设备中，滤波器损耗变得最小，并且波长稳定性和TO的能量容差可以在三个环形谐振腔的共振频率与振荡频率精确重合时最大化。

然而，在该多重目的可调光源设备中，激光振荡波长由于外界温度的改变和光波导部分折射率的变化而相对ITU栅格发生涨落和偏离。特别地，由于外部谐振腔型的可调光源设备例如PLC(平面光波回路)型具有其中振荡频率可以被自由改变的结构，因此具有波长倾向于容易固有变化的特征。因此，为了保持激光波长长时间的稳定性，中心波长的移动需要通过多种方法进行检测并校准。

在专利文献1公开的可调光源中，具有各种大小的周期的频率波动由于多种微小反射而产生，这些微小反射例如SOA(SemiconductorOptical Amplifier，半导体光放大器)的内反射、PLC/SOA连结点反射等等。由于波动的频率和强度取决于增益电流、环境温度等等而改变，输出光级别和SMSR(Sub-Mode Suppression Ratio，子模抑制比)的极大条件也改变了。

由于这些波动的影响，即使出射光为极大，也会出现三个环形谐振腔中心频率不重合的状态，并且仅从输出出射激光束的特性难以确定三个中心频率是否被精确重合于振荡频率上。

在专利文献1公开的多重光学谐振腔中，当激光振荡在某一波长开始时，增益被集中从而其它的次振荡模被抑制，因而即使三个环形谐振腔中的中心频率微小地移动了，激光振荡也类似地发生，并且难以仅从出射光的特性确定三个中心频率是否被精确重合在振荡频率上。

在专利文献1公开的PLC多重光学谐振腔中的单模激光器光谱的模式增益差，即振荡波长信道与相邻的振荡信道之间的传输损耗差，当三个环形谐振腔中所有三个中心频率精确重合时取最大值。出现了诸如不期望的波长跳跃等等缺点，除非获得假定模式增益差。如果可调光源的波长由于波长跳跃而自动地转换到另一波长，相关波长的通讯就被切断了，并且，另一波长信道的通讯也被切断。

在专利文献1的多重光学谐振腔型可调光源设备中，为了增加模式增益差，可以采取增加光学谐振腔滤波器精密性(finesse)的方法。该光学谐振腔滤波器的频率特性曲线变为窄带并且增益差也变大，这是因为环形谐振腔的平均转数被增强。如果该平均转数增加，传播损耗积累并且插入损耗增加，因为它多次通过该环形谐振腔，并且因此出现了光源输出难以被获得的交替使用(trade off)状态。因而，要求在必要最小精密性范围内进行设计，并且可靠地重合多重光学谐振腔中三个环形谐振腔的中心频率以获得对于该模式增益差的最佳数值是很重要的。

发明内容

本发明的典型典型目的在于提供一种可调光源设备，包括多重光学谐振腔，其中该多重光学谐振腔中各个光学谐振腔的中心频率与设定频率精确一致，以获得模式增益差的最佳数值，并且输出激光的频率被锁定在设定频率的大约1GHz范围之内。

为了实现上述目的，根据本发明的典型方面的可调光源设备涉及一种可调光源设备，包括：光学谐振腔滤波器，所述光学谐振腔滤波器包括多重光学谐振腔，其中连接了具有不同光程长度的多个光学谐振腔；光提供装置，用于将光供应到该光学谐振腔滤波器；可调装置，用于改变该多重光学谐振腔的谐振波长；第一光检测装置，用于检测从光学谐振腔滤波器的输出端向外部输出的振荡光；第二光检测装置，用于检测从光学谐振腔滤波器的通过口(through port)输出的、偏离光学谐振腔滤波器的谐振腔光路的光；以及控制单元，用于基于由第一和第二光检测装置检测的光来控制该可调装置的操作。

根据本发明另一典型方面的波长可变光源设备控制方式涉及一种光源波长调节方法，包括以下步骤：从光提供装置提供光进入光学谐振腔滤波器；检测从光学谐振腔滤波器输出端向外输出的振荡光，并且检测从光学谐振腔滤波器的通过口偏离光学谐振腔滤波器谐振腔光路的光；以及基于每个检测到的光来控制可调装置的操作。

附图说明

图1是示出了根据本发明典型实施例的可调光源设备的结构的平面图；

图2是示出了根据在图1中描述的典型实施例的多重光学谐振腔的波长响应特性的视图；

图3A和3B是示出了根据在图1中描述的典型实施例的控制单元结构的方框图；

图4是示出了由图1中描述的典型实施例的光接收元件所检测到的输出光水平的SOA相位特性示例的视图；

图5是示出了根据图1描述的典型实施例的控制单元的操作流程图；

图6是示出了根据图1所述典型实施例的用于检测没有进入粗调谐环形谐振腔的光的光接收元件的TO容差的视图；

图7是示出了根据图1所述典型实施例的用于检测没有进入精调谐环形谐振腔的光的光接收元件的TO容差的视图；

图8是示出了根据图1所述典型实施例的用于检测没有进入ITU栅格固定环形谐振腔(ITU-grid fixing ring resonator)的光的光接收元件的TO容差的视图；

图9是示出了图1中描述的典型实施例中振荡光输出波长的TO容差的视图；

图10示出了图1典型实施例中的用于检测振荡光的光接收元件的TO容差；以及

图11是示出了根据图1所述典型实施例的可调光源设备结构的另一示例的平面图。

具体实施方式

现在将参考附图描述本发明的典型实施例。

图1是示出了了典型实施例的可调光源设备10的平面图。

如图1所示，典型实施例的可调光源设备10包括：光学谐振腔滤波器11或PLC(Planar Lightwave Circuit，平面光波回路)，所述光学谐振腔滤波器11通过形成多重光学谐振腔20、在用于输入/输出激光的侧面上的输入/输出侧光波导26以及包括布置在一端上的光反射薄膜12的反射侧光波导27而构成，在所述多重光学谐振腔20中具有不同光程长度的环形谐振腔21、22和23经由波导24、25连接；以及作为光提供装置的SOA(Semiconductor Optical Amplifier，半导体光放大器)13，其连接到光学谐振腔滤波器11的光输入/输出端口26i。

此外，该典型实施例的该可调光源设备10构造为包括：TO相移器14和15，作为用于改变多重光学谐振腔20中谐振波长的可调装置；棱镜耦合器16，用于反射在转动90度的方向上的入射光的大约十分之一的光通量；光接收元件18，作为第一光检测装置，用于检测通过多重光学谐振腔20谐振并从输入输出端口26i向外输出的振荡光；以及光接收元件19a、19b和19c，作为第二光检测装置，用于检测来自通过口26t、24t和25t、偏离光学谐振腔滤波器11中谐振腔光路的光；并且还包括控制单元17，用于基于由光接收元件18、19a、19b和19c检测到的光来控制向TO相移器14和15施加的能量。

如图1所示，光学谐振腔滤波器11是PLC衬底，构造为使得多重光学谐振腔20布置在输入/输出侧波导26和反射侧波导27之间。PLC衬底中的环形谐振腔21、22和23以及光波导24、25、26和27是由石英玻璃波导等形成的，其中石英玻璃沉积在硅衬底或玻璃衬底上。

多重光学谐振腔20通过顺序地连接环形谐振腔21、22和23而形成，其中由光传播通过的介质折射率与几何长度乘积所表示的光程长度是彼此不同的。只有当环形谐振腔21、22和23同时谐振时，多重光学谐振腔20组合并分离谐振波长的光，因此通过游标效应(Verniereffect)获得大的FSR(Free Spectral Range，自由光谱范围)。

Vernier效应是这样一种现象，其中当组合多个具有不同光程长的谐振腔时，每个谐振腔峰值周期被偏移的谐振频率在其最小公倍数频率上重叠。  组合多个谐振腔的多重光学谐振腔利用Vernier效应，因此表现的FSR变成各个谐振腔共振频率的最小公倍数频率。该频率特性于是可以在比简单共鸣器更宽的范围中控制。

可调光源设备10的结构利用每个环形谐振腔21、22和23的下路口(drop port)的波长传输特性以选择谐振模式并执行单模振荡。按照构造成多重光学谐振腔20的三级环形谐振腔21、22和23光程微小不同的设计，即使在几十纳米宽的波长范围内，各个谐振波长也仅在一种情况下重合，而单模振荡发生在这些重合的波长上。

在根据该典型实施例的光学谐振腔滤波器11中，多重光学谐振腔20中的谐振波长，即环形谐振腔21、22和23各个谐振波长的最小公倍数波长，通过调节环形谐振腔21在ITU栅格上的FSR被设置为在ITU栅格上的波长。在多重光学谐振腔20中，环形谐振腔21配置用于ITU栅格的定位(fixation)，环形谐振腔22配置用于精调谐(fine tuning)，而环形谐振腔23配置用于粗调谐(coarse tuning)。

图1所示的TO相移器14和15被安装在光学谐振腔滤波器11上以与环形谐振腔22和23的环形波导的位置相对应。使用玻璃或化合物半导体的环形谐振腔22和23的环形波导的折射率根据温度改变。因此，TO相移器14和15通过对环形谐振腔22和23的环形波导施加热效应来单独地改变波导的折射率，从而改变各个环形谐振腔22和23的光程长度并且改变多重光学谐振腔20中的谐振波长。

在该典型实施例的可调光源设备10中，由铝薄膜制成的薄膜加热器被气相沉积在与光学谐振腔滤波器11的环形谐振腔22和23相应的位置上，并且可以配置作为TO相移器14和15。环形谐振腔22和23的光程长度通过该TO相移器14和15用热光效应进行控制。多重光学谐振腔20的谐振波长可以通过可调的环形谐振腔22和23的光程长度同时改变。

图2是示出了从SOA 13一侧看，多重光学谐振腔20的波长响应特性的视图。  在这种情况下，TO移相器14被配置作为用于粗调谐的可调装置，并且TO移相器15被配置作为用于精调谐的可调装置。SOA 13具有在光学谐振腔滤波器11一侧上的端面，其被执行了AR涂层，以及与之相对的外部输出端端面的反射率被设置为比在相对侧上的AR涂层端面高大约1％至20％。SOA 13包括相位控制区域13A；其中从SOA 13出射的光的波长通过控制加载到相位控制区域13A的相电流来改变。因而，可以进行调节从而使得在SOA 13的光学谐振腔滤波器11一侧表面的相位与高反射薄膜12一致，而滤波器的插入损耗可以被抑制。  在该典型实施例中，SOA 13被用作光提供装置，但不限于此，而可以使用光放大器(例如光纤放大器)，光源(例如半导体激光器等等)。

光接收元件18、19a、19b和19c是光电二极管。光接收元件18被布置在通过棱镜耦合器16接收激光束的位置，所述激光束由光学谐振腔滤波器11以单模振荡、并从SOA 13的外部输出端面输出。

光接收元件19a，19b和19c布置在接收偏离光学谐振腔滤波器11中谐振腔光路的光的位置，其中光接收元件19a接收来自通过口26t的光，其从SOA 13向外泄漏而不进入环形谐振腔21，光接收元件19b接收来自通过口24t的光，其从SOA 13向外泄漏而不进入环形谐振腔22，而光接收元件19c接收来自通过口25t的光，其从SOA 13泄漏而不进入环形谐振腔23。

光接收元件18、19a、19b和19c连接到控制单元17。高反射薄膜12在PLC衬底对应于反射侧波导27的一端的侧面上由气相沉积或层压介电多层薄膜而形成。

图3是示出了该典型实施例中的控制单元17结构的方框图。

如图3所示，控制单元17包括：连接到外部设备的外部接口31，以读出指示来自外部的使用者所要求的波长信道值的信息；电源32，用于给SOA13以及TO相移器14和15提供能量；存储器33，用于存储对相移器14和15的输入功率值，以将多重光学谐振腔20的谐振波长设置为对于每个波长信道定义为ITU栅格的波长信道；以及主控制单元34，用于控制控制单元17的操作。

主控制单元34具有基于通过外部接口31而输入的设定波长信道的值，而从存储在存储器33中的信息中指定输入TO相移器14和15的功率值，并且命令电源32向相移器14和15供给电源的功能；和命令电源32向SOA 13供给电源并且使得SOA 13向光学谐振腔滤波器11侧提供光的功能。

主控制单元34还具有获得在光接收元件18、19a、19b和19c中检测到的每个输出光水平值的功能，基于每个输出光水平来调节向相位控制区域13A以及向相移器14和15的输入功率量，并且进行控制以使得激光束的稳态波长振荡。

当光接收元件19a、19b和19c的光接收水平变大，这表明大量的光从多重光学谐振腔20泄漏，而激光振荡光的程度减少。另一方面，光接收元件19a、19b和19c的光接收水平减少到获得稳态激光振荡光输出的条件以下并且光接收元件18的光接收水平变大。因而，由于光接收元件18中的光接收特性和光接收元件19a、19b和19c的光接收特性是相对的，稳态波长的激光束可以通过调节环形谐振腔22和23的光程长度振荡，以便最小化光接收元件19a、19b和19c的光接收水平并且最大化光接收元件18的光接收水平。

除非在光学谐振腔滤波器11中循环的光的相位在SOA 13的光学谐振腔滤波器11的端面上与高反射薄膜12上一致，否则滤波器的插入损耗出现增大。相应地，提供给SOA 13的相位控制区域13A的相电流需要调节以减轻滤波器的插入损耗。因而，在该典型实施例的可调光源设备10中，整个光学谐振腔滤波器11的光程长度也需要随着环形谐振腔22和23的光程长度而进行调节。

主控制单元34具有如下功能：命令电源32单独地控制对TO相移器14和15的输入功率量，直到光接收元件19a、19b和19c检测的光输出成为最小值处的SOA相电流值、与光接收元件18检测的光输出值成为最大值处的SOA相电流值相匹配为止。特别地，向TO相移器14和15输入的功率首先被固定，而对相位控制区域13A的输入功率被调节使得光接收元件18的光接收水平显示最大值。此后，调节向TO相移器14和15输入的功率直到光接收元件19a、19b和19c的光接收水平显示最小值，并且向相位控制区域13A输入的功率被调节使得光接收元件18的光接收水平在该TO相位条件下暂时显示最大值。重复这些过程来检测向相位控制区域13A以及向相移器14和15输入的功率量的最佳点。

图4A是图表，示出了使得来自通过口26t、24t和25t成为最小值处的SOA相电流，与使得来自输入/输出口26i成为最大值处的SOA相电流相匹配的状态。图4B显示了SOA相电流不匹配的状态。主控制单元34重复上述过程直到光接收元件18、19a、19b和19c的光接收特性成为在图4A中所示的特性。

主控制单元34具有如下功能：存储对TO相移器14和15的输入功率，以此使得光接收元件19a、19b和19c检测的光输出值成为最小值处的SOA相电流值，和使得光接收元件18检测的光输出值成为最大值处的SOA相电流值在存储器33中相匹配作为相位控制量数据，并在下一次相位控制中命令电源32向相移器14和15提供由该相位控制量数据所表示的能量。

该TO相移器14和15不是通过仅使用作为第二光检测器的光接收元件19a、19b和19c之一来控制，因为来自通过口26t、24t25t的光输出是不进入环形谐振腔21、22和23的漏出光，因而，仅用光接收元件19a、19b和19c之一，仅可以检测环形谐振腔21、22和23之一是否与另一滤波器的中心频率一致。

例如，在光接收元件19b检测的光水平上，仅可以分辨精调谐环形谐振腔22中的中心频率是否与其它的环形谐振腔21、23的谐振频率一致，而不能分辨其它的各个环形谐振腔21、23是否一致，并且例如在该图中，仅可以分辨精调谐环与精调谐环形谐振腔的第二光检测器中的另一滤波器的中心频率是否一致。

所发生的这一现象将参考附图来描述，以便更具体地描述最佳TO条件不能仅用作为第二光检测器的光接收元件19a、19b和19c其中之一来检测的理由。

图6到8是示出了了各个光接收元件19c、19b、19a的TO容差的视图，其中X轴表示向对应于粗调谐环形谐振腔22的TO移相器15的输入功率，而Y轴表示向对应于精调谐环形谐振腔23的TO移相器14的输入功率。贯穿图6到8示出了了整个相位适合于最佳点的情况。

图6是示出了用于检测来自通过口24t的光的与粗调谐环形谐振腔23相对应的光接收单元19c的TO容差的视图，并且在轮廓线中显示了光接收元件19c检测到光的水平。如图6所示，检测光水平的最低条件用与X轴强烈起反应的虚线A(a dotted line A that strongly reacts to the Xaxis)表示。因而，TO条件的最佳点不能仅用光接收元件19c检测。

图7是示出了用于检测来自通过口24t的光的与精调谐环形谐振腔22相对应的光接收元件19b的TO容差的视图，并且在轮廓线中显示了光接收元件19b检测到光的水平。如图7所示，检测光水平的最低条件用虚线B表示。因而，TO条件的最佳点不能仅用光接收元件19b检测。

图8是示出了用于检测来自通过口24t的光的与环形谐振腔21或参考环的光接收元件19a相对应的TO容差的视图，并且在轮廓线中显示了光接收元件19b检测到光的水平。如图8所示，在该情况下的检测光水平的最低条件用虚线C表示，并且虽然轴不存在，反应了参考环及其他两个环同时移动的情况。各环同时移动的情况是指其中两个环移动相同的量，或在图8中TO精调(Tofine)和TO粗调(TOcoarse)减少或增加相同的量的情况。

当三条最佳线A、B、C在该波长范围重叠时，就获得了图9的情况，并且当线在光接收元件18的TO容差内重叠时，就获得图10的情况。示出了在图9中的由该三条最佳线A、B、C定义的三角形区域是稳态操作条件，其中振荡光输出极大条件生存于由该三条最佳线A、B、C定义的该三角形区域中，并且光输出特性精确地匹配第一光检测装置的检测结果，如图10所示。

在图9和10中三条最佳线不在一点上重合，这是因为环形谐振腔传播损耗的存在和光输出的逐渐减小，实际的滤波器特性偏离理想的滤波器特性。当光学谐振腔滤波器11的传播损耗变小，该三角形区域的尺寸也变小，并集中在点上。图9中1587.9nm信道的该三角形区域的尺寸与1587.5nm的三角形区域的尺寸有些微小的不同，这是由于滤波器损耗对信道相关性的影响。

由于光学谐振腔滤波器11存在这样的滤波器特性，控制单元17分别地控制TO相移器14与15的电流流量，直到在光接收元件18检测的光强极大时的SOA相电流的值，与光接收元件19a、19b和19c检测的光强极小时相匹配，并控制环形谐振腔22和23的相位以容易地寻找该最佳条件。

因此，仅用光接收元件19a、19b和19c之一，仅可以检测一条最佳线路，而不能检测最佳点。为了检测该最适和条件，要求使用光接收元件19a、19b和19c的和光接收元件18的任一个，或者，要求使用光接收元件19a、19b和19c中的两个。因而，光接收元件18、19a、19b和19被用于该典型实施例中。

主控制单元34的功能内容可以被编程以通过计算机执行。

在该典型实施例的波长可调的光源装置10中，ASE光从SOA 13出射，通过光路返回SOA 13→输入/输出侧波导26→多重光学谐振腔20→反射侧波导27→高反射薄膜12→反射侧波导27→多重光学谐振腔20→输入/输出侧波导26→SOA 13。

构造成多重光学谐振腔20的每个环形谐振腔21、22和23具有不同的FSR，其中更大的反射或者透射率发生在波长上，该波长上产生在环形谐振腔21、22和23中的反射或透射率的周期变化是一致的，因而由高反射薄膜12从SOA13反射的返回光在多重光学谐振腔20的谐振波长上变强。

在这些典型实施例的可调光源设备10中，光接收元件18接收来自输入/输出口26i的激光束，而光接收元件19a、19b和19c接收来自通过口26t、24t和25t的光。控制单元17基于光接收水平来控制向形成在环形谐振腔22和23上的TO相移器14和15输入的功率。因而，振荡激光变得更稳定。

现在将描述该典型实施例的可调光源设备10的操作。根据本发明的可调光源设备的控制方法的每个步骤也将同时被描述。

图5是示出了了根据该典型实施例的控制单元17的操作流程图。

在可调光源设备10中，首先，与由外部输入设定的波长信道相对应的能量被提供给TO相移器14和15，并且环形谐振腔22和23的光程长度由控制单元17确定。然后，ASE光被从SOA 13输出(光提供步骤)。该ASE光从输入/输出口进入输入/输出侧波导26，并通过多重光学谐振腔20被传播而且由高反射薄膜12反射，并再一次通过多重光学谐振腔20传播，并从SOA 13的端面出射。多重光学谐振腔20从而作为激光谐振腔使用，并且激光束从可调光源设备10中振荡。

在这种该情况下，从输入/输出口26i输出的光和从通过口26t、24t、25t输出的光由光接收元件18、19a、19b和19c检测(光检测步骤)。基于由光接收元件18、19a、19b和19c检测到的接收光量，将能量提供给TO相移器14和15，从而完成对环形谐振腔22和23相位的调谐控制(调谐控制步骤)。

具体地，控制单元17首先确定对于相移器14和15的输入功率(图5：步骤S31)，获得由光接收元件18、19a、19b和19c检测到的输出光能级，并调节对于相位控制区域13A的输入功率，使得光接收元件18的光接收水平取最大值(图5：步骤S32)。其后，控制单元17调节对于相移器14和15的输入功率(图5：步骤S31)，直到光接收元件19a、19b和19c的光接收水平取最小值(图5：步骤S33)，并调节对于相位控制区域13A的输出功率，使得光接收元件18的光接收水平在这一级的TO相位条件下取最大值(图5：步骤34)。

重复上述步骤的结果是，如果使得光接收元件19a、19b和19c检测到的从通过口26t、24t和25t输出光的水平为最小值的SOA相电流值，与使得光接收元件18检测到的从输入/输出口26i输出光的水平为最大值的SOA相电流值相匹配，则环形谐振腔21、22和23的中心频率是匹配的，并且因此控制单元17确定对TO相移器14和15的能量输入，以保持这样相应的状态(图5：步骤S36)。

如果使得光接收元件19a、19b和19c检测到的光输出水平为最小值的SOA相电流值，与使得光接收元件18检测到的光输出水平为最大值的SOA相电流值不匹配，则控制单元17改变对于TO相移器14和15的能量输入，并调谐控制环形谐振腔22和23的光程长直到SOA相电流值匹配。

图4A和4B示出了了每个输出光水平的SOA相位特性的例子。图4A是图表，示出了了使得来自通过口的光输出水平成为最小值的SOA相电流，与使得来自输入/输出口的光输出水平成为最大值的SOA相电流相匹配的状态。图4B显示了SOA相电流不匹配的状态。在此典型实施例中，环形谐振腔22和23的光程长是可调谐地控制直到获得图4A的测量结果。

在此典型实施例中，光接收元件19a、19b和19c被设置在从SOA到光反射薄膜12的检测漏出光中间路线的中间位置，如图1所示，但不限于此，而可以设置在对应于用于输出从光反射薄膜12返回的光的漏出光的通过口的位置，如图11所示。

如上所述，在该典型实施例的可调光源设备10中，用于检测来自通过口26t、24t和25t的光的光接收元件19a、19b和19c，以及用于检测来自输出端26i的光的光接收元件18被联系在一起，并且环形谐振腔22和23的光程长度被可调谐地控制，其目标是得到使得来自通过口26t、24t和25t的光输出极小，而同时来自输出端26i的光输出极大的状态。因此，三个环形谐振腔21、22和23的中心频率精确匹配通过使得谐振损耗最低而同时振荡光强最大而设置的频率，由此稳定波长的激光束可以被振荡。激光束的频率可以被锁定在该设置频率的大约1GHz的范围之内。

该典型实施例的可调光源设备10的出射光的频率锁定控制仅基于从通过口26t、24t和25t以及输出端26i的光输出强度而执行，而不需要检测输出光的波长成分，从而可以实现快速控制。

作为根据本发明的典型优点，本发明提供了可调光源设备，包括多重光学谐振腔，其中基于来自通过口和输出口的输出光强度来实行控制，使得多重光学谐振腔中的每个光学谐振腔的中心频率与设置频率精确一致，并且输出激光束的频率可以被锁定在设置频率的大约1GHz的范围之内而不用检测输出光的波长成分。

在该可调光源设备中，如上所述的控制单元可以具有控制可调装置的功能，使得由第一光检测装置检测的光强度取最小值，而由第二光检测装置检测的光强度取最大值。

因此，通过调节多重光学谐振腔的谐振波长使得振荡光强为最大而同时来自通过口的光强度为最小，从而获得具有小谐振损耗的稳定激光束。

在该可调光源设备中，第二光检测装置可能相对于与每个光学谐振腔相对应的通过口而布置在多个位置。该多重光学谐振腔的谐振波长则可以被更精确地调节。

在该可调光源设备中，可调谐装置可能构造以单独地改变多重光学谐振腔中每个谐振腔的谐振波长。该多重光学谐振腔的谐振波长则可以通过改变多重光学谐振腔中每个谐振腔的谐振波长而被更精确地调节。

在可调光源设备中，多重光学谐振腔的谐振腔可以是环形谐振腔。由于该环形谐振腔是无源的光学元件，不使用对于半导体激光和机械可动部件的电流注入，从而获得了可靠的特性。

在可调光源设备中，可调谐装置可以是薄膜形状的加热器，用于改变其中光学谐振腔的光程长度。以此，谐振腔的谐振波长可以基于形成该谐振腔的波导的温度特性而改变。

在该可调光源设备中，光提供装置可以是半导体光放大器。  从而该光提供装置可以非常小型化。

在该可调谐光源设备中，平面的光波路可以形成在相同的衬底上。从而，可以形成精确的波导图案。

如上所述，在调节阶段，控制方法、控制单元可以控制可调谐装置的操作使得来自输出端口的输出光强度取最大值，而同时，来自通过口的光强度取最小值。

根据该控制方法，在包括多重光学谐振腔的可调谐光源设备中，通过调节多重光学谐振腔的谐振波长使得振荡光输出为最大而同时来自通过口的光输出为最小，可以从该可调谐光源设备中输出具有较小小谐振损耗的稳定激光束。

本发明的典型实施例可以构造为可调谐光源设备控制程序。根据本发明的波长可调的光源装置控制程序构造以形成用于控制可调光源设备操作的计算机，包括：具有多重光学谐振腔的光学谐振腔滤波器，其中多个光学谐振腔被连接；光提供装置，用于提供光从光学谐振腔滤波器的输入口进入滤波器；以及调谐装置，用于改变多重光学谐振腔的谐振波长，以执行用于命令光提供装置提供光进入光学谐振腔滤波器的光提供方法，和用于从预先布置的光检测装置输入的输出光强度输入方法，输出到光学谐振腔滤波器输出端口外部的光的强度数据，用于输入来自预先布置的光检测装置的通过光强度输入过程，要从光学谐振腔滤波器通过口输出的偏离滤波器中谐振腔光路的光强度数据，和基于输入通光强度输入过程和输出光强输入过程中每个强度数据来控制调谐装置操作的调谐方法。

在调谐方法中，在调谐光源设备控制程序中，其内容可以指定来控制调谐装置的操作，使得来自输出端口的输出光强度取最大值，而同时，来自通过口的光强度取最小值。

根据这样的程序，在该包括多重光学谐振腔的可调谐光源设备中，通过改变多重光学谐振腔的谐振波长使得对于包括多重光学谐振腔的调谐光源设备，振荡光水平为最大而同时来自通过口的光输出水平为最小，可以从该可调谐光源设备中输出具有小谐振损耗的稳定激光束。

对本领域技术人员来说应该显而易见的是，本发明可以以许多其它的特定形式来实施，而不背离本发明的精神或范围。因此，本发明不限于此处给定的细节，而可以在附加的权利要求的范围和等价形式之内进行修改。

Claims (5)

1.一种调谐光源设备，包括：

光学谐振腔滤波器，包括多重光学谐振腔，在所述多重光学谐振腔中将不同光程长度的多个光学谐振腔相连，所述多重光学谐振腔中每一个光学谐振腔是环形谐振腔；

光提供装置，用于向光学谐振腔滤波器提供光，所述光提供装置是半导体光放大器SOA；

调谐装置，用于改变多重光学谐振腔的谐振波长，所述调谐装置构造为单独地改变所述多重光学谐振腔中的每一个光学谐振腔的谐振波长；

第一光检测装置，用于检测从光学谐振腔滤波器的输出口输出到外部的振荡光；

第二光检测装置，用于检测从光学谐振腔滤波器的通过口输出的、偏离光学谐振腔滤波器的谐振腔光路的光，所述第二光检测装置相对于与每个光学谐振腔相对应的一个通过口布置为多个；以及

控制单元，用于基于由第一和第二光检测装置检测到的光来控制调谐装置的操作，

所述控制单元控制调谐装置的操作以单独地改变每一个光学谐振腔的谐振波长，直到来自所述输出口的检测光的最大强度值时的SOA相电流与来自通过口的泄露光的最小强度值时的SOA相电流相匹配为止。

2.根据权利要求1所述的调谐光源设备，其中

所述调谐装置是薄膜形状的加热器，用于改变每一个光学谐振腔的光程长度。

3.根据权利要求1所述的调谐光源设备，其中

所述光学谐振腔滤波器是平面光波回路。

4.一种光源波长调节方法，包括：

从光提供装置提供光进入光学谐振腔滤波器，所述光提供装置是半导体光放大器SOA，光学谐振腔滤波器包括多重光学谐振腔，在所述多重光学谐振腔中将不同光程长度的多个光学谐振腔相连，所述多重光学谐振腔中每一个光学谐振腔是环形谐振腔；

检测从光学谐振腔滤波器的输出口输出到外部的振荡光，并且检测从光学谐振腔滤波器的通过口输出的、偏离光学谐振腔滤波器中谐振腔光路的光；以及

基于每个检测到的光来控制调谐装置的操作，使得单独地改变所述多重光学谐振腔中的每一个光学谐振腔的谐振波长，直到来自所述输出口的检测光的最大强度值时的SOA相电流与来自通过口的泄露光的最小强度值时的SOA相电流相匹配为止。

5.根据权利要求4所述的光源波长调节方法，还包括：控制所述调谐装置的操作，使得从输出口输出到外部的振荡光强度取最大值，同时来自通过口的光强度取最小值。

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