CN105453464A - 具有外部调制过滤的激光器阵列的wdm系统 - Google Patents

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Abstract

一种过滤的激光器阵列组件通常包括：耦合至外部调制器和阵列波导光栅(AWG)之间的一个激光发射器的阵列。每个激光发射器发射跨过具有例如在一个光通信系统中的信道波长的多个波长的光线。阵列波导光栅(AWG)在与每个激光发射器相关的不同信道波长下过滤每个激光发射器发出的光线。激光腔形成于每个激光发射器和耦合至阵列波导光栅(AWG)的后反射器之间，以使得从激光发射器输出的激光在反射、过滤的光线的相应信道波长下提供。外部调制器能够使得激光输出进行高速调制。经调制的激光输出然后可光学多路复用，以产生包括多个信道波长的集合的光信号。

Description

具有外部调制过滤的激光器阵列的WDM系统
技术领域
本发明关于一种波分复用(WDM)光系统、网络以及方法，更具体地而言，本发明关于一种具有外部调制的过滤的激光器阵列组件，此种激光器阵列组件配置为提供多个不同的信道波长和高速调制。
背景技术
光通信网络已经发展了许多年。最初，这些网络通常是“点对点”类型的网络，这种网络包括一个发射器和通过光纤连接的一个接收器。此种网络相对容易构建，但需要部署许多光纤以连接多个用户。随着连接到网络的用户数目的增加，光纤数也迅速增加且部署和管理许多光纤的费用变得复杂和昂贵。
通过使用从网络的一个发送端，例如光线路终端(OLT)到一个远程分支点的单一的“主干”光纤的无源光网络(PON)来解决这个问题，这种“主干”光纤可高达20公里以上。每个用户可利用形成为有时称为“树与分支”架构的一个短得多的纤维跨度，而连接到这种网络上。开发这样的无源光网络(PON)的一个挑战在于，有效地利用主干光纤的能力以在主干光纤上传输最大可能的信息量。
为了提高效率，无源光网络(PON)已通过在无源光网络(PON)上为每个用户分配一个特定时隙来使用“时分复用”，以便沿着主干光纤传输其数据。每个用户在其分配的时隙允许来传输，并且这些时隙在发射器和接收器两者均同步，以使得接收器知道一个传输信号的时隙(从而发射器也知道)。在这种方式下，许多发射器能够共享同一个光纤而不用担心多个发射器在同一时间发送数据且使得接收器混乱。举例而言，一些标准，例如千兆无源光网络(G-PON)和基于以太网的无源光网络(E-PON)利用这种基于时间的方式。
尽管时分复用无源光网络(TDM-PON)系统可行，但是时分复用(TDM)方法是低效的，因为这种系统应该允许不同的发射器时隙之间具有足够的时间，以防止在接收器端混乱。此外，这种类型的系统的噪声是跨过无源光网络(PON)的所有发射器的累积。为了避免不必要的噪音，除了当前正在传输的一个发射器之外，其他的发射器在传输可以关闭，并且然后当到达需要传输数据时迅速打开以传输数据，而无需提供太多的稳定时间。这种“突发模式”传输使得它在时分复用无源光网络(TDM-PON)系统中增加数据传输速率上具有挑战。
时分复用(TDM)也没有有效地利用光纤上可用的带宽。光纤具有没有干扰同时承载许多不同信号的能力，只要这些不同的信号在不同的波长上承载。时分复用无源光网络(TDM-PON)系统仅利用了少数波长，并且因此没有利用光纤上许多可用的固有带宽。类似于利用不同的频率来携带不同的信号的无线电传输，光纤通信网络可通过使用波分复用(WDM)在不同波长上多路复用不同的光信号来增加单根光纤上携带的信息量。
在波分复用无源光网络(WDM-PON)中，一个单主干光纤承载进入和来自一个光分支点的数据，并且分支点通过引导不同波长的信号进入和来自各个用户而提供了一种简单的路由功能。在这种情况下，每个用户分配有在其上发送和/或接收数据的一个特定波长。因为每个发射器允许在更高的数据速率下且在一个较长的时间周期下传输，由此波分复用无源光网络(WDM-PON)允许更大的带宽。
然而，波分复用无源光网络(WDM-PON)的一个挑战在于，设计一种允许相同的发射器可使用于任何用户位置的光网络终端(ONT)的网络。为了易于部署和维护一个波分复用无源光网络(WDM-PON)，理想的是具有一个“无色的”光网络终端(ONT)，这种“无色的”光网络终端(ONT)的波长可以改变或调谐，以使得一单个设备可使用于无源光网络(PON)上的任何光网络终端(ONT)中。使用“无色的”光网络终端(ONT)，操作者仅需要具有可以在任何用户位置使用的单一、通用的发射器或收发器装置。
一个或多个可调谐激光源可用以在一个波分复用(WDM)系统或网络，例如波分复用无源光网络(WDM-PON)中提供不同波长下的多个光信号。类似于允许发射器选择进行传输之频率的无线电发射器的调谐器部分，一个可调谐激光器具有选择在其上传输光信号的不同波长的能力。各种不同类型的可调谐激光器已经开发多年，但这些可调谐激光器的大多数开发用于高容量的骨干网连接以实现高的性能，并且以相对高的成本开发。许多可调谐激光源依靠连续调谐机制，并且因为极其严格的制造公差因此构建可能是困难和昂贵的。许多连续的可调谐激光器还需要一个用以“锁定”波长的外部装置，类似于在一个无线电调谐器中的锁相环或晶体参考振荡器。这些波长锁定装置的使用是因为连续可调的设计往往对外部条件高度敏感，而这些外部条件如果不进行纠正的话可导致波长漂移。举例而言，一些条件例如温度或外部电场或磁场，可在一些连续的可调谐激光器的设计中引起漂移。
相比于高容量、长距离的波分复用(WDM)系统，许多的波分复用无源光网络(WDM-PON)应用具有较低的数据速率和更短的传输距离，并且因此降低性能和较低成本的激光器就足够了。另外，连续调谐在波分复用无源光网络(WDM-PON)的应用中可能是没有必要的，虽然从几个波长中(例如，在信道波长的一个网格中)选择一个波长的能力是理想的。在一些这样的应用中，在激光器的寿命中波长可仅选择一次(即，当它最初安装时)，并且该波长可能不需要再次改变。
发明内容
本发明提供一种过滤的激光器阵列组件，包括：
一个连续波激光发射器的阵列，每个所述激光发射器包括一个增益区以及一个出口反射器，所述增益区用于发射跨过具有多个信道波长的一个波长范围之光线，所述出口反射器用于反射来自所述激光发射器的至少一部分的光线；
一个阵列波导光栅(AWG)，包括分别耦合到所述激光发射器的多个输入端口，以及一个输出端口，所述阵列波导光栅配置为对于每个所述输入端口在不同的相应信道波长过滤在每个所述输入端口上接收的光线，并且将所述过滤的光线提供至所述输出端口；
一个后反射器，耦合至所述阵列波导光栅的所述输出端口，所述后反射器配置为将所述过滤的光线反射回所述相应的激光发射器中的所述增益区，以使得激光腔形成于所述后反射器和相应的所述激光发射器的所述出口反射器之间，并且在反射回所述相应的激光发射器的所述增益区的所述信道波长出现发出激光；以及
多个外部调制器，分别耦合至所述激光发射器，并且所述多个外部调制器配置为调制从相应的所述激光发射器发出的激光光线。
附图说明
这些和其他特征和优点将结合所附的附图，通过阅读下面的详细描述将得到更好的理解，其中附图部分：
图1是根据本发明实施例的一个波分复用(WDM)光通信系统的功能方框图，其中这个波分复用(WDM)光通信系统包括具有外部光调制的一个或多个过滤的激光器阵列组件。
图2是根据本发明实施例的具有光网络终端(ONT)和光线路终端(OLT)的一个波分复用(WDM)无源光网络(PON)的功能方框图，其中光网络终端(ONT)和光线路终端(OLT)具有外部光调制。
图3是根据本发明实施例的具有外部光调制的一个过滤的激光器阵列组件的示意图。
图4是可使用于具有外部光调制的过滤的激光器阵列组件中的一个增益芯片的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：
根据在此描述的实施例，一种过滤的激光器阵列组件通常包括耦合至外部调制器和阵列波导光栅(AWG)之间的一个激光发射器阵列。每个激光发射器发射跨过多个波长的光线，这些波长包括例如一个光通信系统中的信道波长。阵列波导光栅(AWG)在与每个激光发射器相关联的不同信道波长下，过滤从每个激光发射器发出的光线。激光腔形成于每个激光发射器和耦合至阵列波导光栅(AWG)的输出的一个后反射器之间，以使得从激光发射器输出的激光在反射、过滤的光线的相应信道波长下提供。外部调制器能够实现激光输出的高速调制。经调制的激光输出然后可光学多路复用，以产生包括多个信道波长的一个集合的光信号。
具有外部光调制的过滤的激光器阵列组件可使用在一个波分复用(WDM)光系统中的光发射器中。举例而言，具有外部光调制的过滤的激光器阵列组件可使用在一个波分复用无源光网络(WDM-PON)中的光线路终端(OLT)中，以在不同的信道波长下结合多个光信号。在一个实例中，具有外部光调制的过滤的激光器阵列组件可用以提供40个信道，每个信道在10Gbps下调制。或者或另外地，过滤的激光器阵列组件可使用在波分复用(WDM)系统中的可调谐发射器或收发器中，例如一个波分复用无源光网络(PON)中的光网络终端(ONT)或光网络单元(ONU)中，以为光网络终端(ONT)/光网络单元(ONU)选择适当的传输信道波长。
具有耦合至阵列波导光栅(AWG)的一个激光发射器阵列的激光器阵列组件可用于产生一个或多个信道波长的光信号，举例而言，这一点在共同未决的美国专利申请序列号13/357130中有更详细的描述，其在此引入作为参考。虽然这样的激光器阵列组件可能优于具有复杂的外部波长锁定和控制的连续可调谐激光器，但是由于形成于激光发射器和阵列波导光栅(AWG)的输出的反射器之间较长的激光腔，因此这些激光器阵列组件可能不适合于高速调制。根据这里所述的实施例，具有外调制的过滤的激光器阵列组件由此允许使用阵列波导光栅(AWG)提供在通道波长过滤和锁定的优点，同时还允许高速调制。
如在此所使用的，“信道波长”指的是与光信道相关的波长，并且可以包括围绕一个中心波长的特定波长段。在一个实例中，信道波长可以由国际电信(ITU)标准，例如ITU-T的密集波分复用(DWDM)网格(grid)来定义。术语“高速调制”或“相对高速调制”是指以至少大约1Gbps的数据速率由FP激光器组件发射的光线的光调制。这里使用的术语“耦合”指的是任何连接、结合、链接等，一个系统元件承载的信号通过这些连接、结合、链接等给予“耦合”元件，并且“光耦合”是指光从一个元件给予另一个元件的耦合。这样的“耦合”装置不一定直接地彼此相连接，并且可以通过中间组件或装置相分离，其中中间的组件或装置可以处理或修改此类信号。
请参考图1，图1表示和描述了根据本发明的实施例的一个波分复用(WDM)光通信系统100，波分复用(WDM)光通信系统100包括一个或多个具有外部光调制的过滤的激光器阵列组件。波分复用(WDM)系统100包括耦合在一个主干光纤或路径114的每一端部的一个或多个终端110、112，用于跨过主干光路径114发射和接收不同信道波长的光信号。波分复用(WDM)系统100的每一端部的终端110、112包括与不同信道(例如，Ch.1至Ch.n)相关联的一个或多个发射器120(例如，TX1至TXn)和接收器122(例如，RX1至RXn)，这些发射器和接收器用于在一个或多个终端110、112之间发送和接收不同信道波长的光信号。
每个终端110、112可包括一个或多个发射器120和接收器122，并且发射器120和接收器122可以单独或集成为一个终端内的收发器。波分复用(WDM)系统100的每个端部的光多路复用器/多路分离器116、118结合并分离在不同信道波长的光信号。包括组合的信道波长的集合波分复用(WDM)光信号在主干光学路径114上承载。
在一些实施例中，多个发射器120可以组合并使用根据这里揭露的实施例的过滤激光器阵列组件实现。在其他实施例中，一个或多个发射器120可以是使用例如，一个过滤的激光器阵列组件能够调谐到相应的信道波长的可调谐发射器。因此，发射器120可构造为能够使用在波分复用(WDM)系统100中的不同位置，并根据在波分复用(WDM)系统100中的位置调谐到相应信道波长的具有普遍性、可调谐的发射器。
请参考图2，根据本发明的实施例的一个或多个过滤的激光器阵列组件202、204可使用在波分复用无源光网络(WDM-PON)200中的发射器和/或收发器中。波分复用无源光网络(WDM-PON)200使用波分复用(WDM)系统提供了一个点对多点的光网络架构。根据波分复用无源光网络(WDM-PON)200的一个实施例，具有一个或多个光线路终端(OLT)210的一个中心局(CO)211可经由光纤、波导、和/或路径214、215-1至215-n耦合到多个光网络终端(ONT)或光网络单元(ONU)212-1至212-n。一个分支点218将主干光路径214耦合至单独的光路径215-1至215-n，单独的光路径215-1至215-n通向位于用户位置的光网络单元(ONU)/光网络终端(ONT)212-1至212-n。分支点218可以包括一个或多个无源耦合装置，例如分离器或光多路复用/多路分离器。光网络单元(ONU)/光网络终端(ONT)212-1至212-n可以位于家庭、企业或其他类型的用户位置或场所。
波分复用无源光网络(WDM-PON)200还可以包括额外的节点或网络设备，例如耦合于分支点218和不同的位置或场所的光网络单元(ONU)/光网络终端(ONT)212-1至212-n之间的以太网无源光网络(EPON)或千兆位无源光网络(GPON)的节点或设备。波分复用无源光网络(WDM-PON)200的一个应用是提供光纤到户(FTTH)或光纤到驻地(FTTP)，能够跨一个共同的平台提供语音、数据和/或视频服务。在本申请中，中心局(CO)211可耦合到提供语音、数据和/或视频的一个或多个源或网络。
在波分复用无源光网络(WDM-PON)200中，不同的光网络单元(ONU)/光网络终端(ONT)212-1至212-n可以分配不同的信道波长，并且光信号可以在不同的信道波长上传送且采用波分复用(WDM)技术进行组合和分离。因此，一个或多个光网络单元(ONU)/光网络终端(ONT)212-1至212-n可包括一个波长可选择激光器阵列组件202，用于在分配用于传输的一个选定的信道波长上产生光信号。光线路终端(OLT)210可以配置为产生不同信道波长的多个光信号，并且将光信号组合为在主干光纤或路径214上承载的集合的波分复用(WDM)光信号。光线路终端(OLT)210由此可包括一个多路复用激光器阵列组件204，用于产生和组合多个信道波长的光信号。
在一个实施例中，波分复用无源光网络(WDM-PON)200可使用不同的波段用于传输相对于光线路终端(OLT)210的下游和上游的光信号。举例而言，L波段(例如，大约1565至1625纳米)可用于下游的传输且C波段(例如，大约1530至1565纳米)可用于上游的传输。光网络单元(ONU)/光网络终端(ONT)212-1至212-n由此可在L波段和C波段内分配不同的信道波长。位于光网络单元(ONU)/光网络终端(ONT)212-1至212-n内的收发器或接收器可配置为接收L波段中的至少一个信道波长的光信号。位于光网络单元(ONU)/光网络终端(ONT)212-1至212-n内的收发器或发射器可配置为发送C波段内的至少一个信道波长的光信号。其他的波长和波长带也位于这里所描述的系统和方法的范围之内。
在本示例的实施例中，光线路终端(OLT)210中的多路复用激光器阵列组件204可产生L波段中不同的相应信道波长(例如，λL1、λL2、…λLn)的光信号。激光器阵列组件204中的每个外部调制器可以由一个相应的射频(RF)信号进行调制以产生相应的光信号，并且一个光多路复用器(例如，阵列波导光栅(AWG))结合不同的相应信道波长(例如，λL1、λL2、…λLn)的光信号，下面将更详细地进行描述。分支点218可以信号分离来自光线路终端(OLT)210的下游集合的波分复用(WDM)光信号(例如，λL1、λL2、…λLn)，用于将单独的信道波长传送至相应的光网络单元(ONU)/光网络终端(ONT)212-1至212-n。可替代地，分支点218可将集合的波分复用(WDM)光信号提供给每个光网络单元(ONU)/光网络终端(ONT)212-1至212-n，并且每个光网络单元(ONU)/光网络终端(ONT)212-1至212-n分离并处理所分配的光信道波长。各个光学信号可以加密以防止在没有分配给特定光网络单元(ONU)/光网络终端(ONT)的光信道上进行窃听。
在本示例的实施例中，一个或多个光网络单元(ONU)/光网络终端(ONT)212-1至212-n中的波长可选择激光器阵列组件202可以在C波段中选定的一个或多个信道波长(例如，λC1、λC2、…λCn)产生光信号。分支点218结合或多路复用来自相应光网络单元(ONU)/光网络终端(ONT)212-1至212-n的上游的光信号，用于跨过主干光路径214将一个集合的波分复用(WDM)光信号传送到光线路终端(OLT)210。
尽管表示出波分复用(WDM)系统的实例，但是根据在此所述的实施例，具有外调制的过滤的激光器阵列组件也可使用于其他类型的光学系统中。
图3表示根据本发明的实施例的一个具有外部光调制的过滤的激光器阵列组件304，用于提供多个波长或用于提供一个选定的波长。过滤的激光器阵列组件304包括光学耦合至阵列波导光栅(AWG)330的相应输入端口332-1至332-n的一个端部的激光发射器310-1至310-n的阵列，并且包括耦合至光多路复用器330的输出端口336的一个后反射器340。扩展的激光腔的一个阵列由此与阵列波导光栅(AWG)330形成为一个整体且形成于相应的激光发射器310-1至310-n的出口反射器和后反射器340之间。激光发射器310-1至310-n在激光输出端光学耦合于相应的外部调制器320-1至320-n，例如外部调幅器(EAM)。在本示例的实施例中，外部调制器320-1至320-n的输出耦合到一个光多路复用器350，例如另一个阵列波导光栅(AWG)(即，一个输出阵列波导光栅(AWG))。
每个激光发射器310-1至310-n配置为发射跨过包括一个光通信系统的信道波长(例如，λ1至λn)的一个波长范围的光线。举例而言，激光发射器310-1至310-n可以是本质上具有基本相同的波长发射范围的相同激光器或增益芯片。从一个或多个激光发射器310-1至310-n发射出的跨波长范围的光线耦合至阵列波导光栅(AWG)330的相应输入端口中且穿过阵列波导光栅(AWG)330中的相应波导。
阵列波导光栅(AWG)330的每个相应波导334-1至334-n在不同的信道波长(例如，λ1、λ2、…λn)下过滤发射的光线，以使得从每个激光发射器310-1至310-n发射出的光线在不同的信道波长下通过阵列波导光栅(AWG)330。因此，不同的信道波长(例如，λ1、λ2、…λn)与阵列波导光栅(AWG)330的相应输入端口332-1至332-n相关联，并且与耦合至那些输入端口的相应激光发射器310-1至310-n相关联。后反射器340反射过滤的光线，向后穿过阵列波导光栅(AWG)330并进入每个相应的激光发射器310-1至310-n的一个增益区域，以使得扩展的激光腔在相应的过滤、反射的信道波长发出激光。通过在光多路复用器330之后完成激光腔且只在相关的信道波长发出激光，这些发射器可比包含法布里-珀罗(FP)激光器的发射器更有效率，其中法布里-珀罗(FP)激光器发出多个信道波长的激光且然后过滤和选择的一个波长。
当发出激光发生在一个或多个扩展的激光腔中时，在相关的信道波长输出的激光从激光发射器310-1至310-n的相对的激光输出端提供且耦合至相应的外部调制器320-1至320-n。可以驱动每个激光发射器310-1至310-n以提供一个连续波(CW)激光输出，并且外部调制器320-1至320-n调制连续波(CW)激光输出以在相关的信道波长提供调制的光信号。从而，由于扩展的激光腔进入阵列波导光栅(AWG)330中的长度，使用外部调制器320-1至320-n允许比直接调制激光发射器310-1至310-n以更高的速度调制。从一个或更多的外部调制器320-1至320-n输出的调制的激光然后可以穿过而到达光多路复用器350的输出。
过滤的激光器阵列组件304可由此通过驱动激光发射器310-1至310-n中的多个且调制对应的外部调制器320-1至320-n，提供具有多路复用信道波长(例如，λ1、λ2、…λn)的集合的波分复用(WDM)光信号。在本实施例中，过滤的激光器阵列组件304可使用在一个多通道发射器(例如，使用在波分复用无源光网络(WDM-PON)的光线路终端(OLT))中，以在多个信道波长下传送光信号。
过滤的激光器阵列组件304例如通过驱动激光发射器和调制与选定的波长相关的外部调制器，还可选择用于传输的信道波长(例如，λ1、λ2、…λn)中的单个波长。举例而言，当所选择的信道波长(例如，λ2)与激光发射器310-2相关联时，激光发射器310-2受到驱动且外部调制器320-2使用射频(RF)信号而调制，以仅在所选定的信道波长(λ2)产生调制的光信号。在本实施例中，过滤的激光器阵列组件304可因此使用于一个可调光发射器中(例如，使用于波分复用无源光网络(WDM-PON)的光网络单元(ONU)/光网络终端(ONT)中)，使得实现改变所选波长的通用、无色的发射器而不使用常规的可调谐激光器。
阵列波导光栅(AWG)330可以包括在阵列波导光栅(AWG)中的相应波导334-1至334-n上提供所需的信道波长的现有阵列波导光栅(AWG)，通过阵列波导光栅(AWG)330可有效地过滤光线。在一个实例中，阵列波导光栅(AWG)330可以是支撑四十(40)个信道的一个密集波分复用(DWDM)阵列波导光栅(AWG)，尽管具有其他数目信道的其他阵列波导光栅(AWG)的配置也属于本发明的范围之内。外部调制器320-1至320-n可以包括能够调制数据速率高于大约1Gbps且在一个实例中数据速度大约为10Gbps的外部调幅器(EAM)。因此，在一个实例中，经过滤的激光阵列组件304能够在10Gbps之下调制40个通道。
激光发射器310-1至310-n的阵列例如使用一个微透镜阵列或使用一个光学匹配激光器阵列耦合组件可耦合至阵列波导光栅(AWG)330的输入端口，其中光学匹配激光器阵列耦合组件例如是在美国专利申请序列号13/357142(代理人案卷号PAT154US)中，标题为《用于将激光器阵列耦合至阵列波导光栅的光学匹配激光器阵列耦合组件》中更详细揭露的一个光纤尖端阵列，此专利申请完全引入本文作为参考。耦合至阵列波导光栅(AWG)330的输出端口336的后反射器340可以是高反射性(例如，至少80％的反射)，并且可以包括例如一个高反射涂层、一个薄膜反射器，或一个光纤光栅。在一个实施例中，后反射器340可以为大约80-90％的反射率，以允许光的一部分穿过后反射器由一个监视器光电二极管(图未示)来感测。
如图4所示，每个激光发射器410包括一个增益区412(例如，一个增益芯片)，增益区412产生跨过波长范围的光线且放大在相关的信道波长发射的光线，以当增益超过腔损失时提供导致发出激光的增益。激光发射器410的本实施例还包括在一个激光器输出端的出口反射器414，以及在耦合至阵列波导光栅(AWG)的相对端的抗反射涂层416。出口反射器414反射来自激光发射器410的至少一部分光线(例如，在通道波长的光线)且抗反射涂层416允许光线进入和离开激光发射器410的增益区412。
每个激光发射器410可以包括多个量子阱有源区或其他增益介质，这些其他增益介质能够发射跨越一个波长范围的光线的光谱且能够放大反射回增益介质中的光线。激光发射器410可以是，例如一个增益芯片，例如为一个半导体二极管、一个反射式半导体光放大器(R-SOA)、一个超级发光的发光二极管、或者其他发光模块。在一些实施例中，激光发射器410可以是能够发射跨越波分复用(WDM)光学系统中的信道波长的全光谱(例如，C波段、L波段或两者)，或者是波分复用(WDM)光学系统中的信道波长的一个子集的波长范围。
出口反射器414可以具有足以在相关的信道波长获得发出激光的一个部分的反射率(例如，大约50％)。出口反射器414可以包括芯片上的一个反射涂层或增益芯片上或与增益芯片分开的一个分布式布拉格反射器(DBR)。抗反射涂层416可包括增益芯片的另一面上的一个高质量抗反射(AR)涂层，以使得光线无反射或具有尽可能小(例如，小于1％的反射)的反射率而射出增益区412。
因此，根据本发明的实施例，具有外部调制的过滤的激光器阵列组件可有利地使用于在多个信道波长传输多路复用光信号的光发射器，和/或使用于在一个选定的信道波长下传输光信号的可调谐光发射器中。使用阵列波导光栅(AWG)以锁定一个或多个信道波长避免了使用复杂的外部波长锁定和控制，并且使用外部调制器可实现高速的光调制。
根据一个实施例，过滤的激光器阵列组件包括一个连续波激光发射器的阵列，每个激光发射器包括一个增益区以及一个出口反射器，增益区用于发射跨越具有多个信道波长的一个波长范围的光线，出口反射器用于反射来自激光发射器的至少一部分光线。过滤的激光器阵列组件还包括一个阵列波导光栅(AWG)，阵列波导光栅(AWG)具有分别耦合至激光发射器的多个输入端口，以及一个输出端口。阵列波导光栅(AWG)配置为对于每个输入端口在不同的相应信道波长下过滤在每个输入端口上接收的光线，并且将过滤的光线提供到输出端口。一个后反射器耦合到阵列波导光栅(AWG)的输出端口且配置为将过滤的光线反射回相应的激光发射器的增益区中，以使得激光腔形成于后反射器和相应的激光发射器的出口反射器之间，并且在反射回相应的激光发射器的增益区的信道波长出现发出激光。过滤的激光器阵列组件还包括多个外部调制器，这些外部调制器分别耦合至激光发射器，并且配置为调制从相应的激光发射器发出的激光。
根据另一实施例，一个波分复用(WDM)系统包括配置为发射和接收多个信道波长的光信号的多个终端。这些终端的至少一个包括配置为在这些信道波长下传送波分复用(WDM)光信号的一个过滤的激光阵列组件。过滤的激光器阵列组件包括连续波激光发射器的一个阵列，每个激光发射器包括用于发射跨越具有多个信道波长的一个波长范围的光线的增益区，以及用于反射来自这些激光发射器的至少一部分光线的一个出口反射器。过滤的激光器阵列组件还包括一个阵列波导光栅(AWG)，阵列波导光栅(AWG)具有分别耦合至激光发射器的多个输入端口，以及一个输出端口。阵列波导光栅(AWG)配置为对于每个输入端口过滤在不同的相应信道波长下在每个输入端口上接收的光线，并且将过滤的光线提供给输出端口。一个后反射器耦合至阵列波导光栅(AWG)的输出端口且配置为将过滤的光线反射回相应的激光发射器的增益区中，以使得激光腔形成于后反射器和相应的激光发射器的出口反射器之间，并且发出激光产生于反射回相应的激光发射器的增益区的信道波长。过滤的激光器阵列组件进一步包括多个外部调制器以及耦合至这些外部调制器的一个光多路复用器，其中这些外部调制器分别耦合至激光发射器，并且配置为调制从相应的激光发射器发出的激光。
根据一个进一步的实施例，提供了一种用于在波分复用(WDM)系统中传送调制的光信号的方法。这种方法包括：从耦合至阵列波导光栅(AWG)的多个激光发射器的至少一个产生一个连续波激光输出，其中一个扩展的激光腔形成于至少一个激光发射器上的出口反射器和耦合至阵列波导光栅(AWG)的后反射器之间且包含阵列波导光栅(AWG)中的一个相应波导，并且其中扩展的激光腔配置为在与激光阵列波导光栅(AWG)中的相应波导相关的信道波长产生激光；以及在分别耦合至这些激光发射器的多个外部调制器中的至少一个外部调制器中，调制连续波激光输出，以在一个相应的信道波长产生至少一个光信号。
虽然本发明的原理已在本文进行了描述，但是本领域的技术人员可以理解的是，这些描述仅为示例的方式而不作为对本发明的范围的限制。除了这里表示和描述的示例性实施例之外，可以在本发明的范围内的其他实施例。本领域普通技术人员所进行的修改和替换被认为是由所附权利要求限定的本发明的范围之内。

Claims (22)

1.一种过滤的激光器阵列组件，包括：
一个连续波激光发射器的阵列，每个所述激光发射器包括一个增益区以及一个出口反射器，所述增益区用于发射跨过具有多个信道波长的一个波长范围的光线，所述出口反射器用于反射来自所述激光发射器的至少一部分的光线；
一个阵列波导光栅(AWG)，包括分别耦合到所述激光发射器的多个输入端口，以及一个输出端口，所述阵列波导光栅配置为对于每个所述输入端口在不同的相应信道波长过滤在每个所述输入端口上接收的光线，并且将所述过滤的光线提供至所述输出端口；
一个后反射器，耦合至所述阵列波导光栅的所述输出端口，所述后反射器配置为将所述过滤的光线反射回所述相应的激光发射器中的所述增益区，以使得激光腔形成于所述后反射器和相应的所述激光发射器的所述出口反射器之间，并且在反射回所述相应的激光发射器的所述增益区的所述信道波长出现发出激光；以及
多个外部调制器，分别耦合至所述激光发射器，并且所述多个外部调制器配置为调制从相应的所述激光发射器发出的激光光线。
2.根据权利要求1所述的过滤的激光器阵列组件，其中所述后反射器是高反射性的。
3.根据权利要求1所述的过滤的激光器阵列组件，其中每个所述激光发射器的所述出口反射器是充分的部分反射，以在相关的信道波长获得发出激光，并且其中每个所述激光发射器在所述出口反射器的相对侧是防反射的。
4.根据权利要求1所述的过滤的激光器阵列组件，其中所述激光发射器包含反射式半导体光放大器(R-SOA)。
5.根据权利要求1所述的过滤的激光器阵列组件，其中所述外部调制器包含外部调幅器(EAM)。
6.根据权利要求1所述的过滤的激光器阵列组件，进一步包含耦合至所述外部调制器的一个光多路复用器。
7.根据权利要求6所述的过滤的激光器阵列组件，其中所述光多路复用器是一个阵列波导光栅(AWG)。
8.根据权利要求1所述的过滤的激光器阵列组件，其中激光发射器的所述阵列配置为从所述激光发射器的选定的一个发出光线，以使得在一个相应选定的信道波长出现发出激光。
9.根据权利要求1所述的过滤的激光器阵列组件，其中激光发射器的所述阵列配置为从每个所述激光发射器反出光线，以使得在多个信道波长出现发出激光。
10.根据权利要求1所述的过滤的激光器阵列组件，其中所述多个波长包含L波段中或C波段中的波长。
11.根据权利要求1所述的过滤的激光器阵列组件，其中所述外部调制器配置为调制在至少1Gbps的速率下输出的所述激光。
12.一种波分复用(WDM)系统，包含：
多个终端，配置为发送和接收多个信道波长的光信号，所述多个终端的至少一个终端包括一个过滤的激光器阵列组件，所述过滤的激光器阵列组件配置为发送所述多个信道波长的波分复用(WDM)光信号，所述过滤的激光器阵列组件包括：
一个连续波激光发射器的阵列，每个所述激光发射器包括一个增益区以及一个出口反射器，所述增益区用于发射跨过具有多个信道波长的一个波长范围的光线，所述出口反射器用于反射来自所述激光发射器的至少一部分的光线；
一个阵列波导光栅(AWG)，包括分别耦合到所述激光发射器的多个输入端口，以及一个输出端口，所述阵列波导光栅配置为对于每个所述输入端口在不同的相应信道波长过滤在每个所述输入端口上接收的光线，并且将所述过滤的光线提供至所述输出端口；
一个后反射器，耦合至所述阵列波导光栅的所述输出端口，所述后反射器配置为将所述过滤的光线反射回所述相应的激光发射器中的所述增益区，以使得激光腔形成于所述后反射器和相应的所述激光发射器的所述出口反射器之间，并且在反射回所述相应的激光发射器的所述增益区的所述信道波长出现发出激光；
多个外部调制器，分别耦合至所述激光发射器，并且所述多个外部调制器配置为调制从相应的所述激光发射器发出的激光光线；以及
一个光多路复用器，耦合至所述外部调制器。
13.根据权利要求12所述的波分复用(WDM)系统，
其中所述至少一个终端包括波分复用(WDM)无源光网络(PON)中的一个光线路终端(OLT)且配置为传送具有所述信道波长的所述波分复用(WDM)光信号，并且其中所述多个终端的其他终端包括光网络终端(ONT)，所述光网络终端(ONT)配置为接收波分复用无源光网络(WDM-PON)中相应的所述波长信道的光信号。
14.根据权利要求12所述的波分复用(WDM)系统，其中所述多个终端的其他终端与不同的信道波长相联系，并且进一步包括：
至少一个分支点，耦合于所述多个终端的所述至少一个终端和所述多个终端的其他终端之间，所述分支点配置为将所述波分复用(WDM)光信号分离为在所述信道波长的光信号；以及
一主干光路径，耦合于所述多个终端的所述至少一个终端和所述分支点之间。
15.根据权利要求12所述的波分复用(WDM)系统，其中所述光多路复用器是一个阵列波导光栅(AWG)。
16.根据权利要求12所述的波分复用(WDM)系统，其中所述多个波长包含L波段中的波长。
17.根据权利要求12所述的波分复用(WDM)系统，其中所述多个终端包括一个波分复用(WDM)无源光网络(PON)中的光线路终端(OLT)。
18.一种波分复用(WDM)系统中调制光信号的传送方法，包含：
从耦合至一个激光阵列波导光栅(AWG)的多个激光发射器的至少一个激光发射器产生连续波激光输出，其中一个扩展的激光腔形成于所述多个激光发射器的至少一个激光发射器上的一个出口反射器与耦合至所述阵列波导光栅(AWG)的输出的一个后反射器之间且在所述阵列波导光栅(AWG)中包含一个相应的波导，并且其中所述扩展的激光腔配置为在与所述阵列波导光栅(AWG)中相应的波导相关联的一个信道波长发出激光；以及
在分别耦合至所述激光发射器的多个外部调制器的至少一个外部调制器中调制所述连续波激光输出，以在一个相应的信道波长产生至少一个光信号。
19.根据权利要求18所述的波分复用(WDM)系统中调制光信号的传送方法，其中所述连续波激光输出从所述多个激光发射器的多个激光发射器产生且在所述外部调制器的多个相应的外部调制器中进行调制，以在不同信道波长产生多个光信号，进一步包括多路复用所述多个光信号以产生一个集合的波分复用(WDM)光信号。
20.根据权利要求19所述的波分复用(WDM)系统中调制光信号的传送方法，其中所述多个光信号在一个输出阵列波导光栅(AWG)中多路复用。
21.根据权利要求18所述的波分复用(WDM)系统中调制光信号的传送方法，其中所述信道波长包含L波段中或C波段中的波长。
22.根据权利要求18所述的波分复用(WDM)系统中调制光信号的传送方法，其中所述连续波激光输出在至少1Gbps的速率下进行调制。
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