CN102545007B - 可调谐激光器及其波长锁定和监控方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可调谐激光器，包括光源模块、光强相位调制模块和波长锁定模块；其中：所述光源模块由可调谐激光器芯片、隔离器、光准直装置构成；所述可调谐激光器芯片发出的光经过隔离器后由光准直装置直接耦合进光纤的一端，该光纤的另一端接光强相位调制模块，光进入所述光强相位调制模块后分为两路，一路经过光强调制后进入波长计，另一路则经过相位调制后进入所述波长锁定模块。采用本发明，能够通过光强相位调制模块实现可调谐激光器光源模块与波长锁定模块的分离，从而降低封装工艺的技术要求，降低制造难度，提高生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及可调谐激光器技术，尤其涉及一种可调谐激光器及其波长锁定和监控方法。
背景技术
由于信息量的飞速膨胀，光通信网也得到快速的发展，密集波分复用系统（DWDM）的出现从一定程度上改善了信息的传输容量。但DWDM的出现对信号的发生和接收装置提出了更高的要求。可调谐激光器信号完全覆盖C波段，信号光波长可以方便调节，它的出现减少了激光器的备用数量，同时扩展了光网络的灵活性。
现有的可调谐激光器必不可少的都要具备波长锁定装置，传统的可调谐激光器模块所需要的无源器件多，光路极其复杂，封装工艺要求极高，制造难度大，因此不可避免的在大批量生产中存在诸多问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种可调谐激光器及其波长锁定和监控方法，通过采用新的光强相位调制模块，实现可调谐激光器光源模块与波长锁定模块的分离，从而降低封装工艺的技术难度，降低制造难度，提高生产效率。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种可调谐激光器，包括光源模块、光强相位调制模块和波长锁定模块；其中：
所述光源模块由可调谐激光器芯片、隔离器、光准直装置构成；所述可调谐激光器芯片发出的光经过隔离器后由光准直装置直接耦合进光纤的一端，该光纤的另一端接光强相位调制模块，光进入所述光强相位调制模块后分为两路，一路经过光强调制后进入波长计，另一路则经过相位调制后进入所述波长锁定模块。
其中，所述波长锁定模块主要由光纤F-P腔和光电探测器构成；所述光纤F-P腔的滤波间隔符合ITU-T标准，经过光强相位调制模块的某一满足ITU-T标准的光透过光纤F-P腔后对应透过的光强最大，利用光纤F-P腔的滤波特性实现可调谐激光器波长在ITU-T信道的锁定。
所述光准直装置为非球面透镜。
所述光强相位调制模块集成光强调制和相位调制功能，所述光强相位调制模块为铌酸锂调制器。
所述可调谐激光器芯片为DBR、SG-DBR、DS-DBR或其他输出波长可以调节的芯片。
所述光纤F-P腔具体为两端面镀膜光纤构成，或者是在光纤纤芯打矩形孔构成。
一种可调谐激光器的波长锁定和监控方法，该方法包括：
A、连接光源模块、光强相位调制模块和波长锁定模块，将光强相位调制模块输出的光分为两路，一路经过M-Z光强调制端进行光强调制后进入波长计，另一路经过相位调制端进行相位调制后进入波长锁定模块；
B、调节光源模块中可调谐激光器芯片的输出波长，使波长为可调谐激光器输出范围内的某一ITU-T值，当入射波长为ITU-T值的光经过波长所述锁定模块时，使波长锁定模块中光电探测器的功率最大。
本发明所提供的可调谐激光器及其波长锁定和监控方法，具有以下优点：
该可调谐激光器采用光强相位调制模块，能够实现可调谐激光器光源模块与波长锁定模块的分离，可以灵活更换调节波长锁定模块，同时提高光源到光纤的耦合效率，与光源和调谐模块集成的器件相比大大降低了封装难度，工艺上仅需要聚焦装置耦合和光纤熔接，封装工艺要求低，可以将该模块直接应用到光通信网。除此之外，可大幅降低制造难度，极大地提高了生产效率，节约了大量的人力物力。
附图说明
图1为本发明可调谐激光器的结构示意图；
图2为本发明的光强相位调制模块的实施例；
图3为光纤F-P腔的结构示意图；
图4为光纤F-P腔的滤波示意图；
图5为可调谐激光器波长锁定的原理图；
图6为本发明可调谐激光器的系统示意图。
【主要部件符号说明】
1：可调谐激光器芯片；
2：隔离器；
3：光准直装置；
4：光强相位调制模块；
5：光纤F-P腔；
6：光电探测器；
7：波长计；
8：M-Z光强调制端；
9：相位调制端；
10：光纤端面；
11：压电陶瓷；
12：光纤F-P腔的滤波特性曲线；
13：F-P的透射谱；
14：ITU-T的透射谱。
具体实施方式
下面结合附图及本发明的实施例对本发明的激光器及其波长锁定和监控方法作进一步详细的说明。
图1为本发明可调谐激光器的结构示意图，如图1所示，该可调谐激光器主要由光源模块、波长锁定模块和光强相位调制模块构成。其中：
所述光源模块主要由可调谐激光器芯片1、隔离器2、光准直装置3构成。所述光准直装置3为非球面透镜。可调谐激光器芯片1发出的光经过隔离器2后由光准直装置3直接耦合进光纤的一端，光纤的另一端接光强相位调制模块4。所述可调谐激光器芯片1可以是DBR、SG-DBR、DS-DBR或其他输出波长可调节的芯片。
所述光强相位调制模块4可以是同时具有光强和相位调制功能的铌酸锂（LiNbO3）调制器。进入光强相位调制模块4的光分为两路，一路光经过M-Z光强调制端8进行光强调制后进入波长计7，另一路光经过相位调制端9进行相位调制后进入波长锁定模块。
所述波长锁定模块由光纤F-P腔5、光电探测器6构成。所述光纤F-P腔5的滤波特性为ITU-T标准，经过光强相位调制模块4的某一满足ITU-T标准的光透过光纤F-P腔5后对应透过的光强最大。由于光纤F-P腔5的滤波特性从而实现可调谐激光器波长在ITU-T信道的锁定。
图2为光强相位调制模块4的一个较优实施案例的铌酸锂（LiNbO3）调制器芯片结构图，该芯片集成了强度调制和相位调制功能，由三路光波导构成，上面两路光波导为M-Z光强调制端8，下面一路光波导为相位调制端9，通过改变光波导所加电压达到两路输出光的强度调制和相位调制。
光纤F-P腔5由两个镀有高反膜（AR膜）的光纤端面构成，图3所示为光纤F-P腔的结构示意图，两个镀有高反射膜的端面为10，两端面之间的距离由一个与其中一根光纤相连的压电陶瓷（PZT）11控制，光纤F-P腔的滤波特性为50GHz。所述光纤F-P腔具体为两端面镀膜光纤构成，或者是在光纤纤芯打矩形孔构成。
调节可调谐激光器芯片1的输出波长，使波长为可调谐激光器输出范围内的某一ITU-T值，当入射波长为ITU-T的光经过波长所述锁定模块时，使光电探测器6的功率最大。
图4所示为光纤F-P腔5的滤波示意图，曲线12表示不同波长的信号光通过光纤F-P腔5后透射光强随波长的变化关系，fn表示光纤F-P滤波器的透射波长。对于光纤F-P腔的滤波特性为50GHz，某一ITU-T波长通过光纤F-P腔的光功率最大，反映到光电探测器6上就是光电探测器上的功率最大，光纤F-P腔5的频率间隔为50GHz，正好符合ITU-T标准，所以激光器发出的所有满足ITU-T标准的光通过光纤F-P腔5后，光电探测器6的光功率都会最大，通过在某一输入波长的光对应探测光功率最大值是否对应满足ITU-T信道标准来实现可调谐激光器的波长锁定。
图5为可调谐激光器波长锁定的原理图，如图所示，有两条曲线，一为光纤F-P腔的透射谱13，一为ITU-T的透射谱14，Fn表示ITU-T的信道波长。通过调整相位使光纤F-P腔透射谱13与ITU-T的透射谱14一致。
图6为本发明可调谐激光器的系统示意图，不断地调节激光器芯片1的输出波长，通过光电探测器5来判断波长是满足ITU-T标准。
这里，本发明中的可调谐激光器芯片、隔离器、光准直装置、光强相位调制模块、光电探测器、波长计和压电陶瓷等均为现有技术，故不作赘述。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种可调谐激光器，其特征在于，包括光源模块、光强相位调制模块和波长锁定模块；其中：
所述光源模块由可调谐激光器芯片、隔离器、光准直装置构成；所述可调谐激光器芯片发出的光经过隔离器后由光准直装置直接耦合进光纤的一端，该光纤的另一端接光强相位调制模块，光进入所述光强相位调制模块后分为两路，一路经过M-Z光强调制端后进入波长计，另一路则经过相位调制后进入所述波长锁定模块。
2.根据权利要求1所述的可调谐激光器，其特征在于，所述波长锁定模块主要由光纤F-P腔和光电探测器构成；所述光纤F-P腔的滤波间隔符合ITU-T标准，经过光强相位调制模块的某一满足ITU-T标准的光透过光纤F-P腔后对应透过的光强最大，利用光纤F-P腔的滤波特性实现可调谐激光器波长在ITU-T信道的锁定。
3.根据权利要求1所述的可调谐激光器，其特征在于，所述光准直装置为非球面透镜。
4.根据权利要求1所述的可调谐激光器，其特征在于，所述光强相位调制模块集成光强调制和相位调制功能，所述光强相位调制模块为铌酸锂调制器。
5.根据权利要求1所述的可调谐激光器，其特征在于，所述可调谐激光器芯片为DBR或其他输出波长可以调节的芯片。
6.根据权利要求2所述的可调谐激光器，其特征在于，所述光纤F-P腔具体为两端面镀膜光纤构成，或者是在光纤纤芯打矩形孔构成。
7.一种权利要求1所述可调谐激光器的波长锁定和监控方法，其特征在于，该方法包括：
A、连接光源模块、光强相位调制模块和波长锁定模块，将光强相位调制模块输出的光分为两路，在光强相位调制模块中，一路经过M-Z光强调制端进行光强调制后进入波长计，另一路经过相位调制端进行相位调制后进入波长锁定模块；
B、调节光源模块中可调谐激光器芯片的输出波长，使波长为可调谐激光器输出范围内的某一ITU-T值，当入射波长为ITU-T值的光经过所述锁定模块时，使波长锁定模块中光电探测器的功率最大。
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