CN105470811A - 可调谐激光光源 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可调谐传输滤光器，其被光耦合在可调谐激光装置的激光器段和半导体光放大器(SOA)段之间。该滤光器可以被调谐成在激光峰值附近提供高传输，同时抑制了SOA段的向后传播的放大自发辐射(ASE)的相当大的部分。若无该滤光器，在ASE被激光增益段和反射镜段向前方放大并反射之后，激光输出光谱可能发展更高强度的旁瓣。在减小旁瓣的同时，该滤光器传输激光峰值，以便由该SOA段放大。

Description

可调谐激光光源
技术领域
本公开涉及光源，特别涉及可调谐激光光源。
背景技术
在波分多路复用(WDM)光网络中，用信息的数字流对多个波长处的光信号进行编码。这些经过编码的光信号，或“波长信道”，通过一系列跨度的光纤进行合波和传输。在接收器端，那些波长信道被光接收机分波和检测。
有待被编码的那些光信号通常是由激光二极管所提供的，每一个波长信道由一个激光二极管提供。为冗余目的，希望提供备份的激光二极管。由于密集WDM(DWDM)传输中使用多个波长(数十个甚至有时数百个波长)，为每一波长提供单独的备份激光二极管可能变得极其昂贵而无法承受。可调谐激光光源帮助解决此问题。
在可重构的WDM光网络中，可调谐激光光源也被证明是有价值的；在可重构WDM光网络中，当网络负载增长时，就插入新的波长信道。在这样的“波长捷变的”网络中，可以动态地插入(add)和分出(drop)波长信道，以响应于在不同网络节点之间的起伏数据带宽要求。从网络结构的立场看，可能最好有可调谐至任何期望的波长的可调谐激光光源。这样的激光光源需要是宽范围可调谐的，能提供足够的输出光功率，具有强边模抑制，以避免受到其他波长信道的相干串扰。
参照图1A，示出了示例性现有技术的可调谐激光光源100。例如在美国专利US5,325,392中，托莫里(Tohmori)等人描述了类似的激光光源。激光光源100包括光学上串联耦合的后反射镜102、增益段104、相位段106和前反射镜108。该前反射镜108和后反射镜102包括光栅，光栅具有周期性的反射率波长相关函数(periodicwavelengthdependenceofreflectivity)。转向图1B，后反射镜102的反射率的示例性波长相关函数112具有5.6nm的周期。前反射镜108的反射率的波长相关函数118具有更大的6.3nm的周期。波长相关函数112和118的峰值112A、118A在1550nm处重叠。因此，通过将后反射镜波长相关函数112乘以前反射镜波长相关函数118而获得的乘积波长相关函数130，在1550nm处具有它的最大的峰值。在图1B中示出了乘积波长相关函数130，其被放大了四倍。乘积波长相关函数130与用于在激光光源100(图1A)的前反射镜108和后反射镜102之间进行光循环的往返程光增益成正比。乘积波长相关函数130(图1B)确定激光光源100的波长发射特性。用十字(“+”)标记的三个谐振腔纵模121、122和123叠加在乘积反射率迹线130上，被设置在1550nm处的峰值112A、118A的范围内。在1544nm(134)附近和1556nm(136、138)附近存在另外的模134、136和138。在这些模121、122和123，134、136和138之中，仅有中心模122会导致产生具有大的光功率的激光束109，这是由于中心模122的往返程光增益高得多；在边模121、123、134、136、138波长处发射的光功率水平要低得多。
通过在相对的方向上变换波长相关函数112和118，对激光光源100进行调谐。当波长相关函数112、118的两个其他峰值在另一波长处重叠时，在该波长处的纵模之一处发生激射。本质上，是通过在相比于对单独的反射镜102、108本身进行调谐的波长范围宽得多的波长范围上使用游标效应(Verniereffect)，对激射波长进行调谐。以步进方式进行波长调谐。通过适当选择后反射镜102和前反射镜108的纵模间隔和反射率周期，允许人们限定波长的调节步长的所需幅度。
现在参考图1C，并且参考图1A，示出了在示例性现有技术中的放大激光光源150。例如在美国专利US6,788,719中，克劳德(Crowder)描述了类似的激光光源。放大激光光源150包括图1A的激光光源100和被串联光耦合到前反射镜108的集成半导体光放大器(SOA)130。SOA130的插入，允许人们将激光束109的输出功率提升到比在图1A的激光光源100中可实现的输出功率高得多的水平。但是，SOA130产生另外的自发发射噪声。此外，由于所谓的增益倾斜，SOA130的放大在光谱上横跨放大频带的范围上是不均匀的。因此，SOA130可能对激光束109的边模的放大超过对基模的放大，减小了边模抑制比(SMSR)。例如，SMSR可能从在激光光源100中的50dB被减少到在放大激光光源150中的小于40dB，因为激射波长远离增益光谱峰值。SMSR降低在包括用于波长捷变的光网络的可调谐激光光源应用的许多应用中可能是不能接受的。现有技术中，在宽范围可调谐的放大激光光源的输出光功率和光谱纯度之间不得不进行折衷。
发明内容
根据本发明的一个实施例，一种可调谐传输滤光器被光耦合在可调谐激光器装置的激光段和SOA段之间。因为偏离增益峰值波长基本上失谐的激射波长，滤光器可被调谐成在激射波长附近具有高传输，还可被配置成在增益峰值附近具有低传输。这在滤光器止带附近抑制了SOA的向后传播的放大自发发射(ASE)，否则其就会被激光反射镜向前反射，并被激光有源段放大。这向后反射的ASE可能是SMSR降低的主要来源。一般来说，当激射波长偏离峰值增益失谐最远时，在激光调谐范围的最短波长和/或最长波长处，由ASE引起的SMSR降低最大。事实上，将可调谐传输滤光器设置在激光段和SOA之间，使得ASE抑制加倍，导致SMSR的相应增加。优选地，激光段、可调谐传输滤光器和SOA段是作为单个结构单片地形成的，简化了总体构造，并消除了在部件之间的反射。
根据本发明的一个实施例，提供一种可调谐激光器装置，其包括：
可调谐激光器段，其被配置用来在激射波长处产生光，其中，可调谐激光器包括光学腔，其用于在横跨从第一波长至第二波长的调谐范围之内对激射波长进行调谐，其中，第二波长比第一波长更长；
可调谐传输滤光器，其被设置在光学腔之外，并被设置在可调谐激光器段的下游，其中，可调谐传输滤光器包括：
通带，其被配置用来在激射波长处传输光；以及
止带，其被配置用来在可调谐激光器段的旁瓣波长处对光进行衰减，其中，旁瓣波长与激射波长不同，并且其中，激射波长和旁瓣波长在所述调谐范围之内；以及
半导体光放大器(SOA)段，其被光耦合到可调谐传输滤光器，并位于可调谐传输滤光器的下游，其中，半导体光放大器段具有包括所述调谐范围的放大频带。
在一个示例性实施例中，可调谐传输滤光器包括非对称马赫—曾德尔(Mach-Zehnder)波导干涉仪，其与可调谐激光器和SOA段一起单片地形成。马赫—曾德尔波导干涉仪可调谐成在激射波长处具有传输最大值，或者，可调谐成在旁瓣波长处，例如，止带的中心，具有传输最小值。
根据本发明的一个实施例，进一步提供了一种激光光源，其包括上述可调谐激光器装置和控制器，所述控制器被可操作地耦合到可调谐激光器段、可调谐传输滤光器和半导体光放大器，其中，所述控制器被配置为：
调谐可调谐激光器段的激射波长；以及
通过调节可调谐传输滤光器的第一调谐参数，来调谐可调谐传输滤光器的通带的中心波长，以便与激射波长相对应。
根据本发明的一个实施例，进一步提供了一种用于校准可调谐激光器装置的方法，所述可调谐激光器装置包括依次耦合的可调谐激光器段、可调谐传输滤光器和半导体光放大器段，所述方法包括：
(a)将可调谐激光器段的激射波长调谐至校准波长，所述校准波长在可调谐激光器段的调谐范围之内；
(b)在完成步骤(a)后，扫描可调谐传输滤光器的通带的中心波长；
(c)当执行步骤(b)时，确定激光光源的输出光功率或边模抑制比；
(d)在步骤(b)中扫描的中心波长的值中，选择与在步骤(c)中确定的最大输出光功率或最大边模抑制比相对应的值；以及
(e)将在步骤(d)中选择的中心波长的值，与在步骤(a)中调谐至的校准波长相关联。
根据另一方面，进一步提供了一种用于产生光的方法，其包括：
(a)提供可调谐激光器装置，其包括依次耦合的可调谐激光器段、可调谐传输滤光器和半导体光放大器段；
(b)激励可调谐激光器段，并调谐可调谐激光器段的激射波长，将其调谐至在可调谐激光器段的调谐范围之内的第一工作波长；
(c)调谐可调谐传输滤光器的通带中心波长，以便在第一工作波长处增加边模抑制比；以及
(d)激励半导体光放大器段。
附图说明
现在结合附图描述示例性实施例，其中：
图1A示出了一种现有技术的可调谐激光光源的示意性框图；
图1B示出了图1A中的的激光光源的反射镜反射光谱、放大为4倍的乘积光谱，和纵模位置；
图1C示出了一种现有技术的可调谐放大激光光源的示意性框图；
图2A示出了图1A中的激光光源的典型发射光谱；
图2B示出了图1C中的激光光源的典型发射光谱；
图3示出了本发明的具有可调谐滤光器的可调谐激光器装置的示意性框图；
图4A示出了图3中的的可调谐激光器装置的实施方式，其中，可调谐滤光器包括非对称马赫—曾德尔(MZ)干涉仪；
图4B示出了图4A中的非对称MZ干涉仪的透射光谱，其与图4A中如果省去了非对称MZ干涉仪的放大激光光源的发射光谱相叠加；
图4C示出了包括非对称MZ干涉仪的图4A中的可调谐激光器装置的发射光谱，其与图4B相比，显示出了对旁瓣峰值的抑制；
图5示出了本发明的激光光源的一个实施例；
图6示出了本发明的可调谐激光器装置的一个实施例，其具有级联MZ干涉仪；
图7示出了本发明的用于校准图3、4A、5和6的激光光源的示例性方法；以及
图8示出了本发明的用于利用例如图3、4A、5和6的激光光源来产生光的一种示例性方法。
具体实施方式
当结合不同的实施例和示例描述本发明时，本发明并非旨在被这样的实施例限制。反之，如同将被本领域的技术人员理解的一样，本发明包括不同的可替代方式和等同物。
由于向可游标调谐(Vernier-tunable)的激光二极管插入SOA所引起的SMSR降低，会被首先考虑为SMSR降低的来源。转向图2A，示出了图1A的激光光源100的示例性发射光谱200A。发明人测量了该发射光谱200A。发射光谱200A具有主激射峰值129；后反射镜的反射旁瓣峰值125和前反射镜的反射旁瓣峰值126。在图2A中，激射峰值129在横跨例如1530nm至1570nm之间的调谐范围中，位于短波长边缘(例如1530nm)的附近，导致大约50dB的总体SMSR。
转到图2B，示出了图1C的放大激光光源150的发射光谱200B。发明人在类似的短波长调谐条件下测量了发射光谱200B。旁瓣峰值135由放大自发发射(ASE)引起，ASE从SOA130穿过增益段104朝向后反射镜102向后传播，从后反射镜102反射，再次穿过增益段104和SOA130传播。在增益段104中和至少部分地在SOA130中的ASE的双程放大，导致SMSR降低到仅有40dB的值。在波长捷变的应用中40dB的SMSR值可能是不足的。
现在参考图3，可调谐激光器装置300可按如下描述设置。例如，可调谐激光器装置300的实施例包括(依次地)光耦合的可调谐激光器段302、可调谐传输滤光器304和SOA段306。可调谐激光器段302可包括光学腔303，光学腔303用于在从第一波长λ1横跨到第二波长λ2(λ2>λ1)的调谐范围Δλ之内调谐激射波长λoutput。光学腔303可包括前反射镜311和后反射镜312。可调谐传输滤光器304被设置在光学腔303的外侧和可调谐激光器段302的下游。可调谐传输滤光器304具有通带和止带，通带用于在激射波长λoutput处传输光，止带用于在可调谐激光器段的旁瓣波长λS处衰减光，旁瓣波长λS不同于激射波长λoutput。激射波长λoutput和旁瓣波长λS两者都在调谐范围Δλ之内。SOA段306被设置在可调谐传输滤光器304的下游。SOA段306具有包括调谐范围Δλ的放大频带。
在操作中，可调谐激光器段302在激射波长λoutput处产生光。可调谐传输滤光器304在激射波长λoutput处传输光，同时在旁瓣波长λS处衰减光。SOA306可放大激光，产生输出激光束309。在旁瓣波长λS处由SOA段306产生的ASE308可传播穿过可调谐传输滤光器304，被可调谐传输滤光器304衰减，从后反射镜312反射，通过可调谐传输滤光器304再次传播，并进行再次衰减。根据一个实施例，可调谐传输滤光器304对在旁瓣波长λS处的ASE308的双程衰减，可导致相当大的SMSR改进。当然，在止带之内，不止有一个旁瓣波长λS，而是有许多这样的不同于激射波长λoutput的波长，可以被可调谐传输滤光器304衰减，这取决于光学腔303的波长选择性特性和可调谐传输滤光器304的光谱形状。
转到图4A，可调谐单片激光器装置400是图3中的的可调谐单片激光器装置300的优选实施例。图4的可调谐单片激光器装置400的光学腔403包括前可调谐采样光栅反射镜411和后可调谐采样光栅反射镜412，它们具有与反射波长相应的不同的可调谐周期，用于通过游标效应来调谐激射波长λoutput。可调谐激光器段402包括增益段405和相位段407，所述增益段405和相位段407被光耦合在前可调谐采样光栅反射镜411和后可调谐采样光栅反射镜412之间。增益段405的主要功能是在激射波长λoutput处提供光增益。相位段407的主要功能是对光学腔403的光路长度进行调节，以提供高效的波长调谐。可调谐单片激光器装置400进一步包括可调谐传输滤光器404和SOA段406。可调谐激光器段402，可调谐传输滤光器404和SOA段406形成单片结构。举例来说，可调谐激光器段402、可调谐传输滤光器404和SOA段406可以被配置，以在共用的半导体衬底上单片形成(未示出)。
在如图4A所示的实施例中，可调谐传输滤光器404被实现为非对称马赫—曾德尔波导干涉仪404A，其包括：光耦合到前可调谐采样光栅反射镜411的输入端口421，光耦合到SOA段406的输出端口422，具有不同光路长度的第一分支波导431和第二分支波导432，被配置为将输入端口421光耦合到第一分支波导431和第二分支波导432的输入耦合器441，以及被配置为将第一分支波导431和第二分支波导432光耦合到输出端口422的输出耦合器442。为了调谐，该非对称可调谐马赫—曾德尔波导干涉仪404A包括相位调节器433和434，其被配置为调节在所述第一分支波导431和第二分支波导432之间的光程差。可提供至少一个相位调节器433或434。
在操作中，前可调谐采样光栅反射镜411和后可调谐采样光栅反射镜412被调谐成在特定的预期激射波长λoutput处具有反射重叠。增益段405提供足够的光学增益，以克服在光学腔403中的损耗。可以对相位段407进行调谐，以便将光学腔403的纵模放置在前可调谐采样光栅反射镜411和后可调谐采样光栅反射镜412的重叠反射峰的最大反射波长处。激光409传播穿过非对称马赫—曾德尔波导干涉仪404A，并可由SOA段406放大。
参考图4B，并且参考图4A，非对称马赫—曾德尔波导干涉仪404A(图4A)可以由相位调节器433和434调谐，以在旁瓣波长λS处、对应于止带471A的中心波长，具有传输最小值471(图4B)。也可以，并且事实上更实用的是，将非对称马赫—曾德尔波导干涉仪404A的传输最大值472调谐到激射波长λoutput。当非对称马赫—曾德尔波导干涉仪404A的自由光谱范围是在λoutput和λS之间的间隔的两倍时，可同时实现这两个条件。因为SMSR通常在单片激光器装置400的调谐范围的短波长侧降低得最多，所以理想的是，将自由光谱范围选择为是最短所需激射波长和λS之间的间隔的两倍，如图4B所示。
对于对应于最坏情况的SMSR情形(图4B)的λoutput，最小传输点471优选被调谐到SOA段406(图4A)的峰值增益点附近。SOA段406通常具有近似抛物线的增益光谱，其被描述为：在中心波长处具有峰值增益，在其他波长处以大致抛物线的相关性降低。由于这个原因，如上所述，由于向后传播的ASE从后反射镜412反射，所以，可调谐单片激光器装置400的发射光谱480，在不存在非对称马赫—曾德尔波导干涉仪404A的情况下，将不仅包括激射波长λoutput，也包括多个旁瓣峰值435。参考图4C，并且参考图4A和4B，非对称马赫—曾德尔波导干涉仪404A(图4A)抑制旁瓣峰值435(图4C)，特别抑制那些在最小传输点471(图4B、4C)附近的、对应于该止带471A中心波长的旁瓣峰值435。通过比较图4B和图4C，可以看出，SMSR从40dB提高至50dB，即，提高了10dB。
从光谱纯度的角度来看，可调谐传输滤光器应具有窄的单峰通带，其小于所述激光器装置300或400的后反射镜的峰值间距。也被期望的是：急剧的传输滚降(roll-off)，在止带内的低传输，以及在横跨SOA段306或406频带的整个放大频带的宽的可调谐性。然而，窄带传输滤光器通常尺寸较大。与此相反，宽带滤光器可以做得更紧凑，在衬底(未示出)上对可调谐单片激光器装置400的单片集成进行简化。例如，可以使用在自由光谱范围的至少40％范围内具有3dB水平的带宽的滤光器。非对称马赫—曾德尔波导滤光器具有正弦传输光谱，在其自由光谱范围的一半范围内具有3dB传输带宽。优选地，该自由光谱范围约等于在激光波长和增益峰值波长之间的最大失谐的两倍。对于全波段可调激光器来说，这相当于50-60nm。
其他类型的可调谐传输滤光器可被单片集成到图3中的可调谐单片激光器装置300中和图4中的可调谐单片激光器装置400中。通过非限制性示例的方式，可调谐传输滤光器304和404可包括光栅辅助同向耦合器或可调谐多模干涉耦合器。
现在参考图5，激光光源550包括耦合到控制器555的可调谐单片激光器装置500。可调谐单片激光器装置500是图4A中的可调谐单片激光器装置400的变体。图5的可调谐激光器单片器件500可包括可调谐激光器段402、耦合到可调谐激光器段402的非对称可调谐马赫—曾德尔波导干涉仪504A、以及耦合到非对称可调谐马赫—曾德尔波导干涉仪504A的SOA段406。非对称可调谐马赫—曾德尔波导干涉仪504A可包括输入耦合器541和输出耦合器542，其由一对分支波导531和532连接起来。优选的是，其中输入耦合器541和输出耦合器542中的一个或两个是2×2耦合器，例如定向耦合器或2×2多模干涉耦合器，使得可选的第一光电检测器561和第二光电检测器562可被耦合到相应的2×2输入耦合器541和2×2输出耦合器542的自由波导。控制器555可以被可操作地耦合到可调谐激光器段402、马赫—曾德尔波导干涉仪504A、SOA段406、和可选的光电探测器561和562。控制器555可被配置为，例如被编程为，调谐可调谐激光器段402的激射波长λoutput，并将马赫—曾德尔波导干涉仪504A的通带中心波长进行调谐，以对应于激射波长λoutput，马赫—曾德尔波导干涉仪504A也可被调谐来抑制旁瓣峰值435(图4B、4C)，以增加SMSR。当适当选择马赫—曾德尔波导干涉仪504A的自由光谱范围时，可在大多数情况下，同时满足足够高的传输条件和足够高的SMSR条件。
通常通过调节诸如分支波导531和532之间的光程差等的调谐参数，对该马赫—曾德尔波导干涉仪504A进行调谐。如上面所指，仅仅在激射波长λoutput处最大化输出光功率，可能是更实用的。为此，控制器555可被配置以降低由所述第二光电检测器562检测到的光的光功率水平。当光功率水平被最小化时，所有产生的光功率被耦合到SOA段406，从而在激射波长λoutput处，将非对称可调谐马赫—曾德尔波导干涉仪504A的传输最大化。控制器555也可以监控在SOA段406的正向电压，或者，(当SOA段406暂时在反向偏压下操作，以用作光电检测器时)在SOA段406的反向光电流，以确定马赫—曾德尔波导干涉仪504A的最大光传输的调谐条件。
可以采用不同的可调谐滤光器的几何结构，以抑制从SOA段406向后传播的ASE。转到图6，可调谐单片激光器装置600是图3中的可调谐单片激光器装置300、图4中的可调谐单片激光器装置400、或者图5中的可调谐单片激光器装置500的变体。图6中的可调谐单片激光器装置600包括：可调谐激光器段402、被耦合到可调谐激光器段402的非对称级联可调谐马赫—曾德尔波导干涉仪604A、和被耦合到非对称级联可调谐马赫—曾德尔波导干涉仪604A的SOA段406。非对称级联马赫—曾德尔波导干涉仪604A可包括，例如，第一马赫—曾德尔级段681和第二马赫—曾德尔级段682。该级联马赫—曾德尔波导干涉仪604A可以具有比单个的马赫—曾德尔干涉仪更宽的抑制频谱带，并因此它可以提供更好的SMSR。两个以上的级段，例如两个，三个和四个级段，都可以使用。
为了在激射波长λoutput处提供高水平的传输，同时抑制旁瓣峰值435(图4B和4C)，图4A中的非对称可调谐马赫—曾德尔波导干涉仪404A、图5中的非对称可调谐马赫—曾德尔波导干涉仪504A、与图6中的非对称可调谐马赫—曾德尔波导干涉仪604A的自由光谱范围，可被选择为实质上等于所述调谐范围Δλ。另一准则可以是，使自由光谱范围基本上等于第一波长λ1和SOA段406的放大频带的中心之间的间隔的两倍。这允许人们在激射波长λoutput处将传输最大化，同时在旁瓣峰值435最强处抑制旁瓣峰值435—参见，例如，图4C。
现在将考虑可调谐激光器的校准和操作的方法，所述可调谐激光器包括依次耦合的可调谐激光器段、可调谐传输滤光器和半导体光放大器段，例如图3的激光器装置300、图4的激光器装置400、图5的激光光源550、或图6的激光器装置600。参照图7，一种用于校准例如图5中的激光光源550的方法700，以701步骤开始。在步骤702中，激射波长λoutput可以被调谐到在调谐范围Δλ内的校准波长λC。当完成步骤702，则在下一步骤704中，可通过调节诸如施加到相位调节器433和/或434的调谐电流或电压等的调谐参数，在步骤704中扫描非对称马赫—曾德尔干涉仪504A的通带中心波长。在步骤706中，当对通带中心波长进行扫描时，控制器555确定当前的输出光功率和/或当前的SMSR。在步骤708中，当扫描完成时，那么，在扫描步骤704扫描的调谐参数和/或在步骤704中扫描的中心波长值中，控制器555选择与在SMSR计算步骤706中确定的最大输出光功率和/或最大SMSR相对应的值。然后，在步骤710中，在步骤708中选择的调谐参数值和/或中心波长值中的值可以与在第一步骤702中被调谐到的校准波长相关联。在步骤712中，对于校准波长λG栅格(agridofcalibrationwavelengthλG)，可以重复步骤702至710。对于位于调谐范围Δλ之内、但是不等于在步骤712的校准波长λG栅格中的任一值的波长，在步骤714中，可以通过在该校准波长λG栅格中的两个最接近的校准波长λG之间的内插(interpolation)，来确定相应的调谐参数的值和/或中心波长值的值。方法700结束于步骤715。如上所述，当适当选择非对称马赫—曾德尔干涉仪504A的自由光谱范围时，通过确定最大输出光功率(步骤706)就可足以用于优化SMSR。
转到图8，一种用于产生光的方法800的实施例包括步骤802：提供一种可调谐激光器，所述可调谐激光器包括被依次耦合的可调谐激光器段、可调谐传输滤光器和半导体光放大器段，例如，图3中的激光器装置300、图4中的激光器装置400或图5中的激光器装置500；图6中的激光器装置600；或提供图5中的激光光源550。激光器装置300、400、500、550或600可以在步骤804中使用图7中的方法700进行校准。在下一步骤806中，可以激励(energize)激光器；并且激射波长λoutput可被调谐到在调谐范围Δλ内的第一工作波长。然后，在步骤808中，可调谐传输滤光器304或404的止带的中心波长可被调谐，以增加在第一工作波长处的输出光功率和/或SMSR。在步骤810中，可激励SOA段406。在一个实施例中，其中，在步骤808中对可调谐传输滤光器304或404进行调谐，导致最大传输波长不等于第一工作波长，从而导致在可调谐传输滤光器304或404中有额外的光损耗，也可以在步骤810中将SOA段406激励到足以补偿所述额外的光损耗的水平。如果需要闭环控制来补偿激光器装置300、400、500、550或600的老化引起的漂移，那么可以施加大致在偏置条件下的可调谐传输滤光器304、404的相位抖动，以保持继续锁定到所监控参数(诸如输出光功率、SOA电流、SMSR等)的局部最小值或局部最大值。
用于结合在此公开的方面来实现所述的各种说明性逻辑、逻辑框图、模块和电路的硬件可通过以下器件实现或执行：通用处理器、数字信号处理器(DSP)、特定用途集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其他可编程逻辑器件、分立门或晶体管逻辑、离散硬件部件、或被设计用来执行在此描述的功能的器件的任何组合。通用处理器可以是微处理器，但在可替代方案中，该处理器可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器、或状态机。处理器也可被实现为计算装置的组合，例如，DSP和微处理器的组合，多个微处理器的组合，一个或多个微处理器与DSP核相结合的组合，或任何其他这类配置的组合。可替代地，其中一些步骤或方法可由专用于给定功能的电路来执行。
本公开的范围并不被在此描述的具体实施例所限制。事实上，根据前面的描述和附图，除了在此描述的实施例外，其他各种实施例和修改对本领域普通技术人员将是显而易见的。因此，这样的其他实施例和修改都旨在落入本公开内容的保护范围之内。此外，尽管出于特定目的、在特定环境中在特定实施方式的上下文中对本公开内容进行描述，但是本领域技术人员将认识到其用途不限于此，并且可有利地在任何数量的环境中出于任意数量的目的来实现本公开的内容。因此，应根据如在此描述的本公开的全部范围和精神，对以下阐述的权利要求进行解释。

Claims (20)

1.一种可调谐激光器装置，包括：
可调谐激光器段，其被配置用来在激射波长处产生光，其中，所述可调谐激光器包括光学腔，其用于在横跨从第一波长至第二波长的调谐范围之内对所述激射波长进行调谐，其中，所述第二波长比所述第一波长更长；
可调谐传输滤光器，其被设置在所述光学腔之外，并被设置在所述可调谐激光器段的下游，其中，所述可调谐传输滤光器包括：
通带，其被配置用来在所述激射波长处传输光；以及
止带，其被配置用来在所述可调谐激光器段的旁瓣波长处对光进行衰减，其中，所述旁瓣波长与所述激射波长不同，并且其中，所述激射波长和所述旁瓣波长在所述调谐范围之内；以及
半导体光放大器SOA段，其被可选地光耦合到所述可调谐传输滤光器，并位于所述可调谐传输滤光器的下游，其中，所述SOA段具有包括所述调谐范围的放大频带。
2.根据权利要求1所述的可调谐激光器装置，其中，所述可调谐传输滤光器包括光栅辅助同向耦合器或可调谐多模干涉耦合器。
3.根据权利要求1所述的可调谐激光器装置，其中，所述光学腔包括前可调谐采样光栅反射镜和后可调谐采样光栅反射镜，它们具有与反射波长相应的不同调谐周期，用于经由游标效应调谐所述激射波长，所述可调谐激光器段还包括增益段和相位段，所述增益段和所述相位段被光耦合在所述前可调谐采样光栅反射镜和所述后可调谐采样光栅反射镜之间。
4.根据权利要求3所述的可调谐激光器装置，其中，所述可调谐激光器段、所述可调谐传输滤光器和所述SOA段形成单片结构。
5.根据权利要求4所述的可调谐激光器装置，其中，所述通带在3dB水平至少宽度为16nm。
6.根据权利要求4所述的可调谐激光器装置，其中，所述可调谐传输滤光器具有自由光谱范围，并且其中，在3dB水平的所述通带占所述自由光谱范围的至少40％。
7.根据权利要求4所述的可调谐激光器装置，其中，所述可调谐传输滤光器包括非对称马赫—曾德尔波导干涉仪，其可被调谐，以在所述激射波长处具有传输最大值，或在所述旁瓣波长处具有传输最小值。
8.根据权利要求7所述的可调谐激光器装置，其中，所述非对称可调谐马赫—曾德尔波导干涉仪包括级联马赫—曾德尔波导干涉仪。
9.根据权利要求7所述的可调谐激光器装置，其中，所述非对称可调谐马赫—曾德尔波导干涉仪具有自由光谱范围，所述自由光谱范围实质上等于所述调谐范围。
10.根据权利要求7所述的可调谐激光器装置，其中，所述非对称可调谐马赫—曾德尔波导干涉仪具有自由光谱范围，所述自由光谱范围实质上等于所述第一波长和所述SOA段的放大频带的中心之间的间隔的两倍。
11.根据权利要求7所述的可调谐激光器装置，其中，所述非对称可调谐马赫—曾德尔波导干涉仪包括：
输入端口，其被光耦合到所述前可调谐采样光栅反射镜；
输出端口，其被光耦合到所述SOA段；
第一分支波导和第二分支波导，它们具有不同的光路长度；
输入耦合器，其被配置为将所述输入端口光耦合到所述第一分支波导和所述第二分支波导；
输出耦合器，其被配置为将所述第一分支波导和所述第二分支波导光耦合到所述输出端口；以及
相位调节器，其被配置为调节在所述第一分支波导和所述第二分支波导之间的光程差。
12.根据权利要求11所述的可调谐激光器装置，其中，所述输出耦合器包括2×2光耦合器，所述可调谐激光器装置还包括被光耦合到所述2×2光耦合器的光电检测器。
13.一种激光光源，其包括控制器和如权利要求12所述的可调谐激光器装置，所述控制器被可操作地耦合到所述光电检测器和所述相位调节器，所述控制器被配置用来调整所述光程差，以降低由所述光电检测器检测到的光的光功率水平。
14.一种激光光源，其包括控制器和如权利要求1所述的可调谐激光器装置，所述控制器被可操作地耦合到所述可调谐激光器段、所述可调谐传输滤光器和所述SOA段，其中，所述控制器被配置为：
调谐所述可调谐激光器段的所述激射波长；以及
通过调节所述可调谐传输滤光器的第一调谐参数，来调谐所述可调谐传输滤光器的所述通带的中心波长，以便与所述激射波长相对应。
15.一种用于校准可调谐激光器装置的方法，其中，所述可调谐激光器装置包括依次耦合的可调谐激光器段、可调谐传输滤光器和半导体光放大器段，所述方法包括：
(a)将所述可调谐激光器段的激射波长调谐至校准波长，所述校准波长在所述可调谐激光器段的调谐范围之内；
(b)在完成步骤(a)后，扫描所述可调谐传输滤光器的通带的中心波长；
(c)当执行步骤(b)时，确定所述激光光源的输出光功率或边模抑制比；
(d)在步骤(b)中扫描的所述中心波长的值中，选择与在步骤(c)中确定的最大输出光功率或最大边模抑制比相对应的值；以及
(e)将在步骤(d)中选择的所述中心波长的所述值，与在步骤(a)中调谐到的所述校准波长相关联。
16.根据权利要求15的所述的方法，还包括：
(f)对于校准波长栅格，重复步骤(a)至(e)。
17.根据权利要求16所述的方法，还包括：
(g)对于在所述调谐范围内、但不等于步骤(f)的所述校准波长栅格中的任一值的波长，通过在所述校准波长栅格的两个最接近的校准波长之间进行内插来确定所述中心波长的值。
18.一种用于产生光的方法，其包括：
(a)提供一种可调谐激光器装置，所述可调谐激光器装置包括依次耦合的可调谐激光器段、可调谐传输滤光器和半导体光放大器段；
(b)激励所述可调谐激光器段，并调谐所述可调谐激光器段的激射波长，将其调谐至在所述可调谐激光器段的调谐范围之内的第一工作波长；
(c)调谐所述可调谐传输滤光器的通带中心波长，以便在所述第一工作波长处增加边模抑制比；以及
(d)激励所述半导体光放大器段。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，在步骤(c)，所述可调谐传输滤光器在所述第一工作波长处具有光损耗；
其中在步骤(d)中，将所述半导体光放大器段激励到足以补偿所述光损耗的放大水平。
20.根据权利要求18所述的方法，其中所述步骤(a)包括通过下述步骤校准所述可调谐激光器装置：
(i)将所述激射波长调谐到在所述调谐范围内的校准波长；
(ii)当完成步骤(i)后，扫描所述通带的中心波长；
(iii)当执行步骤(ii)时，确定所述可调谐激光器装置的输出光功率；
(iv)在步骤(ii)中扫描的所述通带的中心波长的值中，选择与在步骤(iii)中所确定的最大输出光功率相对应的值；及
(v)将在步骤(iv)中选择的所述通带的所述中心波长的所述值与在步骤(i)中所调谐到的所述校准波长相关联。
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