CN102593697A - 基于自注入法布里-玻罗激光器的快速波长可调谐光源 - Google Patents
基于自注入法布里-玻罗激光器的快速波长可调谐光源 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102593697A CN102593697A CN2011104127027A CN201110412702A CN102593697A CN 102593697 A CN102593697 A CN 102593697A CN 2011104127027 A CN2011104127027 A CN 2011104127027A CN 201110412702 A CN201110412702 A CN 201110412702A CN 102593697 A CN102593697 A CN 102593697A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- laser
- fabry
- luo
- light source
- optical
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Lasers (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
一种基于自注入法布里-玻罗激光器的快速波长可调谐光源。利用法布里-玻罗激光器的自注入锁定特性，通过改变驱动电流实现波长的快速可调谐。激光器产生的多纵模激光输出通过光滤波器选出其中一个纵模，并反馈注入激光器，实现激光器的注入锁定，保证整个光源工作在单纵模振荡输出状态。具有多纵模输出特性的激光器和梳状谱光滤波器频率存在一定的差异，通过调节激光器驱动电流，输出波长随之微小变化，由游标卡尺原理，经由梳状谱光滤波器放大该波长变化。从而通过微小调节激光器电流即可实现ns量级的快速大范围波长调谐。本光源结构简单，调谐速度快，输出光信号线宽窄，可广泛应用于高速光交换网络、光通信系统、光传感等领域。
Description
技术领域
本发明属于激光光源技术领域，尤其涉及一种波长快速可调谐的激光光源。
背景技术
可调谐激光器是指在一定范围内可以连续改变激光输出波长的激光器。这种激光器的用途广泛，可用于光谱学、光化学、医学、生物学、集成光学、污染监测、半导体材料加工、信息处理、光通信和光传感等。
可调谐激光器从实现技术上看主要分为：电流控制技术、温度控制技术和机械控制技术等类型。
其中电控技术是通过改变注入电流实现波长的调谐，具有ns级调谐速度，较宽的调谐带宽，但输出功率较小，基于电控技术的主要有采样光栅分布布拉格反射激光器(SG-DBR)和辅助光栅定向耦合背向取样反射激光器(GCSR)。
温控技术是通过改变激光器有源区折射率，从而改变激光器输出波长的。该技术简单，但速度慢，可调带宽窄，只有几个nm。基于温控技术的主要有分布反馈(DFB)和分布布拉格反射(DBR)激光器。
机械控制主要是基于微机电系统(MEMS)技术完成波长的选择，具有较大的可调带宽、较高的输出功率。基于机械控制技术的主要有分布反馈(DFB)激光器、外腔激光器(ECL)和垂直腔表面发射激光器(VCSEL)等结构。
随着技术的发展，在光网络、光传感等诸多领域，对可调谐光源的调谐速率提出了越来越高的要求。在此背景下，高速可调谐光源成为了可调光源技术的热点所在。但现有高速电控可调谐激光器的控制系统十分复杂，不仅制约了光源的成本，也影响了整个光源的最终调谐速率。
发明内容
本发明的目的是解决现有可调谐激光器技术存在的调谐速率低，控制系统复杂的问题，提供一种基于自注入法布里-玻罗激光器的波长高速可调谐、控制简单、线宽窄的激光光源。
本发明通过纵模间隔和自由光谱区存在一定差异的一对法布里-玻罗激光器和梳状滤波器，由“游标对齐”效应(vernier效应)将差异放大，从而实现高速的波长调谐。通过自注入法布里-玻罗激光器技术实现光源的单纵模输出和功率稳定。输出波长由法布里-玻罗激光器驱动电流唯一决定，控制系统简单。该系统包括：
具有多纵模输出特性的激光器：该激光器在自由运转状态下能够产生多纵模激光输出；
光环行器：用于防止激光器输出的多纵模激光同时反馈注入激光器；
梳状谱光滤波器：激光器输出的多纵模激光经由光环行器进入梳状谱光滤波器，激光器的纵模模式间隔和梳状谱光滤波器的自由光谱区(FSR)之间存在一定差异，保证多纵模激光输出只有一个模式能够通过梳状谱光滤波器；
光耦合器：经梳状谱光滤波器的激光由光耦合器分成两路，一路通过光环行器注入激光器，实现激光器的自注入锁定，保证激光器输出功率的稳定性，另一路则作为光源的输出。
通过调节激光器驱动电流，自由运转状态下的激光器输出纵模波长会产生变化，由游标卡尺原理，通过梳状谱光滤波器放大该波长变化，从而实现波长的快速可调谐(调谐速率可至ns量级)。
所述的具有多纵模输出特性的激光器为法布里-玻罗激光器(F-P激光器)、法布里-玻罗半导体放大器、法布里-玻罗有源腔、半导体环形激光器、多波长环形激光器及其它多纵模激光器。
所述的光环行器能够用光隔离器、光耦合器、分光器或上述器件的组合代替。
所述的梳状谱光滤波器为法布里-玻罗滤波器(F-P滤波器)、法布里-玻罗标准矩、自由空气隙、延时干涉仪及其它具有梳状谱传输特性的滤波器。
所述的光耦合器接近无损地将光分为两束，能够用分光器或光分束器代替。
本发明可以是由分立元件构建的系统；也可以部分或是全部器件由基于波导结构的光集成芯片实现。
本发明有源器件仅有法布里-玻罗激光器，其它均为无源器件，因此该系统具有极高的稳定性，可以采用现有激光器封装技术完成封装。
本发明的工作原理
本发明中的法布里-玻罗激光器为多纵模激光器，而法布里-玻罗滤波器呈梳状滤波特性，当且仅当法布里-玻罗激光器的纵模与法布里-玻罗滤波器透过峰对准时，该模式得以稳定输出。当调节法布里-玻罗激光器驱动电流时，法布里-玻罗激光器为纵模间隔会有微小变化，由“游标对齐”效应，与法布里-玻罗滤波器透过峰对准的纵模波长就会改变，从而改变光源的输出波长。
本发明的优点和有益效果：
1.利用“游标对齐”效应(vernier效应)放大光源的频率差异，从而通过微小调节激光器的驱动电流即可实现较大的波长变化，提高了波长调谐的速率。
2.采用自注入锁定技术，从而不仅有效压窄高速可调谐光源的线宽，而且降低不同波长间光源的输出功率差异。
3.发明中有源器件仅有法布里-玻罗激光器，采用法布里-玻罗滤波器作为波长标准，因此输出波长的精确度高。且只需采用激光器驱动电流单一变量控制输出光波长，控制简单。
附图说明
图1为基于自注入法布里-玻罗激光器的快速波长可调谐光源的结构图。
图2为基于自注入法布里-玻罗激光器的快速波长可调谐光源的工作原理图，(a)法布里-玻罗激光器自由运转状态下的多纵模输出，(b)法布里-玻罗滤波器的典型透射谱。
具体实施方式
下面结合附图和依技术方案所完成的实施例，对本发明的原理作进一步的详细描述，本发明不限于这个实施例。
实施例1
如图1所示，本发明提供的基于自注入法布里-玻罗激光器的快速波长可调谐光源，系统硬件主要包括：法布里-玻罗激光器、光环型器、法布里-玻罗滤波器、光耦合器。
1、采用纵模间隔为95GHz的法布里-玻罗激光器，自由运转状态下，输出纵模如图2中(a)所示。在法布里-玻罗激光器增益范围内，实现了多个纵模、多个波长的激光振荡。纵模之间间隔均为95GHz(在1550nm附近，波长间隔约为0.76nm)。
2、法布里-玻罗激光器输出的光信号经过光环行器，进入法布里-玻罗滤波器，滤波器的自由空间光谱区为100GHz。法布里-玻罗滤波器的典型透射谱如图2中(b)所示，透过峰之间的间隔为100GHz(在1550nm附近，波长间隔约为0.8nm)。
3、通过合理设定法布里-玻罗激光器的纵模间隔和法布里-玻罗滤波器的自由光谱区，保证在法布里-玻罗激光器增益峰内，仅有一个纵模波长对准法布里-玻罗滤波器透过峰，如本实施例中参数设置即为其中1例。
4、利用3dB耦合器，一半光功率实现光源输出，另一半光功率经由光环行器反馈注入法布里-玻罗激光器，实现注入锁定。本实施例中，在法布里-玻罗激光器驱动电流40mA的情况下，最终实现1550.3nm单模激光器输出，输出功率为5dBm。
5、改变法布里-玻罗激光器驱动电流，由于激光器振荡波长对应的振荡频率为法布里-玻罗激光器纵模间隔的2000倍以上。因此，纵模间隔的微小变化将导致激光器波长较大的变化。当纵模间隔改变约2.5MHz时，波长改变5GHz，这样，对准法布里-玻罗滤波器透过峰的纵模波长就由1550.3nm变为1551.06nm。从而实现了波长的可调谐。继续调节法布里-玻罗激光器驱动电流，光源波长可覆盖法布里-玻罗激光器整个增益峰。
6、本发明基于自注入法布里-玻罗激光器的快速波长可调谐光源的调谐速率由反馈腔长和系统Q值决定，可达ns量级。
上述基于自注入法布里-玻罗激光器的快速波长可调谐光源，可以是完全由分立元件构建的系统，也可以部分或全部器件由基于波导结构的光集成芯片构成。
以上所述为本发明最佳实施例，其成本最低、可靠性高。但并非对本发明作任何形式上的限制，任何透过无源梳状滤波器件对多纵模激光器进行选模，并通过反馈注入实现波长可调谐的光源，上述实施例作任何简单修改、等同变化和修饰，均属于本发明技术方案的范围内。
Claims (6)
1.一种基于自注入法布里-玻罗激光器的快速波长可调谐光源，其特征在于该系统包括：具有多纵模输出特性的激光器：该激光器在自由运转状态下能够产生多纵模激光输出；
光环行器：用于防止激光器输出的多纵模激光同时反馈注入激光器；
梳状谱光滤波器：激光器输出的多纵模激光经由光环行器进入梳状谱光滤波器，激光器的纵模模式间隔和梳状谱光滤波器的自由光谱区之间存在一定差异，保证多纵模激光输出只有一个模式能够通过梳状谱光滤波器；
光耦合器：经梳状谱光滤波器的激光由光耦合器分成两路，一路通过光环行器注入激光器，实现激光器的自注入锁定，保证激光器输出功率的稳定性，另一路则作为光源的输出；
通过调节激光器驱动电流，自由运转状态下的激光器输出纵模波长会产生变化，由游标卡尺原理，通过梳状谱光滤波器放大该波长变化，从而实现波长的快速可调谐。
2.根据权利要求1所述的基于自注入法布里-玻罗激光器的快速波长可调谐光源，其特征在于所述的具有多纵模输出特性的激光器为法布里-玻罗激光器、法布里-玻罗半导体放大器、法布里-玻罗有源腔、半导体环形激光器或多波长环形激光器。
3.根据权利要求1所述的基于自注入法布里-玻罗激光器的快速波长可调谐光源，其特征在于所述的光环行器能够用光隔离器、光耦合器、分光器或上述器件的组合代替。
4.根据权利要求1所述的基于自注入法布里-玻罗激光器的快速波长可调谐光源，其特征在于所述的梳状谱光滤波器为法布里-玻罗滤波器、法布里-玻罗标准矩、自由空气隙或延时干涉仪。
5.根据权利要求1所述的基于自注入法布里-玻罗激光器的快速波长可调谐光源，其特征在于所述的光耦合器，能够用分光器或光分束器代替。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的基于自注入法布里-玻罗激光器的快速波长可调谐光源，其特征在于该光源由分立元件构建，或是部分乃至全部器件由基于波导结构的光集成芯片构成。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2011104127027A CN102593697A (zh) | 2011-12-12 | 2011-12-12 | 基于自注入法布里-玻罗激光器的快速波长可调谐光源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2011104127027A CN102593697A (zh) | 2011-12-12 | 2011-12-12 | 基于自注入法布里-玻罗激光器的快速波长可调谐光源 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102593697A true CN102593697A (zh) | 2012-07-18 |
Family
ID=46482030
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2011104127027A Pending CN102593697A (zh) | 2011-12-12 | 2011-12-12 | 基于自注入法布里-玻罗激光器的快速波长可调谐光源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102593697A (zh) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104143757A (zh) * | 2014-08-07 | 2014-11-12 | 中国科学院半导体研究所 | 基于分布布拉格反射激光器的波长可调谐窄线宽光源 |
| CN105356294A (zh) * | 2015-11-10 | 2016-02-24 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 可调谐窄线宽半导体激光器 |
| CN106921440A (zh) * | 2015-12-28 | 2017-07-04 | 上海贝尔股份有限公司 | 一种用于光网络单元的低成本的可调光发射机 |
| CN108011290A (zh) * | 2017-11-03 | 2018-05-08 | 天津大学 | 一种基于游标效应的波长可调谐激光器 |
| CN112038879A (zh) * | 2020-08-04 | 2020-12-04 | 烽火通信科技股份有限公司 | 一种交叉锁定的波长可调高速激光器及方法 |
| CN113395128A (zh) * | 2020-03-12 | 2021-09-14 | 华为技术有限公司 | 一种产生假光信号的装置以及级联系统 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1490639A (zh) * | 2002-10-15 | 2004-04-21 | ���ǵ�����ʽ���� | 用于波分复用系统的自接种的法布里-珀罗激光器件 |
-
2011
- 2011-12-12 CN CN2011104127027A patent/CN102593697A/zh active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1490639A (zh) * | 2002-10-15 | 2004-04-21 | ���ǵ�����ʽ���� | 用于波分复用系统的自接种的法布里-珀罗激光器件 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| H.L.LIU等: "Low Beat-Noise Polarized Tunable Fiber Ring Laser", 《IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS》 * |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104143757B (zh) * | 2014-08-07 | 2017-03-08 | 中国科学院半导体研究所 | 基于分布布拉格反射激光器的波长可调谐窄线宽光源 |
| CN104143757A (zh) * | 2014-08-07 | 2014-11-12 | 中国科学院半导体研究所 | 基于分布布拉格反射激光器的波长可调谐窄线宽光源 |
| CN105356294A (zh) * | 2015-11-10 | 2016-02-24 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 可调谐窄线宽半导体激光器 |
| CN105356294B (zh) * | 2015-11-10 | 2019-07-09 | 南京聚科光电技术有限公司 | 可调谐窄线宽半导体激光器 |
| CN106921440A (zh) * | 2015-12-28 | 2017-07-04 | 上海贝尔股份有限公司 | 一种用于光网络单元的低成本的可调光发射机 |
| CN108011290A (zh) * | 2017-11-03 | 2018-05-08 | 天津大学 | 一种基于游标效应的波长可调谐激光器 |
| EP4109791A4 (en) * | 2020-03-12 | 2023-08-09 | Huawei Technologies Co., Ltd. | DEVICE FOR GENERATING A DUMMY LIGHT SIGNAL AND CASCADE SYSTEM |
| CN113395128A (zh) * | 2020-03-12 | 2021-09-14 | 华为技术有限公司 | 一种产生假光信号的装置以及级联系统 |
| WO2021179793A1 (zh) * | 2020-03-12 | 2021-09-16 | 华为技术有限公司 | 一种产生假光信号的装置以及级联系统 |
| CN113395128B (zh) * | 2020-03-12 | 2023-12-15 | 华为技术有限公司 | 一种产生假光信号的装置以及级联系统 |
| US20230006756A1 (en) * | 2020-03-12 | 2023-01-05 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Apparatus and cascading system for generating dummy optical signal |
| CN112038879A (zh) * | 2020-08-04 | 2020-12-04 | 烽火通信科技股份有限公司 | 一种交叉锁定的波长可调高速激光器及方法 |
| CN112038879B (zh) * | 2020-08-04 | 2022-04-19 | 烽火通信科技股份有限公司 | 一种交叉锁定的波长可调高速激光器及方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Koch et al. | Integrated silicon photonic laser sources for telecom and datacom | |
| Latkowski et al. | Novel widely tunable monolithically integrated laser source | |
| Zhang et al. | Simple and compact V-cavity semiconductor laser with 50× 100 GHz wavelength tuning | |
| US8643943B2 (en) | Tunable laser source using intracavity laser light outcoupling and module containing the same | |
| He et al. | Wavelength switchable semiconductor laser using half-wave V-coupled cavities | |
| US6940878B2 (en) | Tunable laser using microring resonator | |
| CN113557643A (zh) | 硅光子外腔可调谐激光器的波长控制方法 | |
| CN102593697A (zh) | 基于自注入法布里-玻罗激光器的快速波长可调谐光源 | |
| CN103633547B (zh) | 波长可调谐外腔激光器 | |
| US20090046748A1 (en) | Light-emitting device with precisely tuned and narrowed spectral width of optical output and an optical signal source providing the same | |
| JP2006245346A (ja) | 波長可変共振器、波長可変レーザ、光モジュール及びそれらの制御方法 | |
| US20140254617A1 (en) | Tunable laser diode device with amzi-fp filter | |
| CN101847830A (zh) | 一种多波长可调谐环形激光器阵列芯片结构 | |
| US20130322472A1 (en) | Wavelength selective and tunable laser device | |
| US10333280B2 (en) | Semiconductor laser device | |
| JP5001239B2 (ja) | 半導体波長可変レーザ | |
| US8995480B2 (en) | Tunable laser module | |
| Liu et al. | Generation of picosecond pulses at five close wavelengths by use of a self-seeded Fabry–Perot laser diode and a spectrum-split fiber Bragg grating | |
| KR100532303B1 (ko) | 다중 채널 광원과 그를 이용한 다중 채널 광모듈 | |
| Zhao et al. | Integrated Filtered-Feedback Multi-Wavelength Laser | |
| JP2016152253A (ja) | 半導体レーザ素子 | |
| KR101781411B1 (ko) | 파장 가변 광원 구현 방법 및 장치 | |
| JP6735666B2 (ja) | 光学ソース | |
| Trepanier et al. | High-end FBG design and manufacturing for industrial lasers, sensing and telecommunications | |
| KR20150125838A (ko) | 외부공진기를 이용한 단일모드 고출력 레이저 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20120718 |