CN108011290A - 一种基于游标效应的波长可调谐激光器 - Google Patents

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王菊
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    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/106—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity
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Abstract

本发明公开了一种基于游标效应的快速波长可调谐激光器，包括多纵模光源、光纤腔结构、滤波模块、驱动电路模块和温度控制模块；由一法布里‑珀罗激光器提供多纵模光源，光纤腔结构由两个环形器和一个耦合器构成；滤波模块由一个法布里‑珀罗标准具和一个反射镜构成；法布里‑珀罗激光器和法布里‑珀罗标准具均与温度控制模块相连，法布里‑珀罗激光器与驱动电路模块相连；法布里‑珀罗激光器输出的光两次通过法布里‑珀罗标准具大幅度提高滤波精度，光纤腔结构实现自注入锁定，输出单个波长。本发明控制方式简易、性能较好、结构简单、成本较低的优点。本发明在各个需要多波长光通信领域有极好的应用前景，尤其在未来全光通信网络中扮演重要角色。

Description

一种基于游标效应的波长可调谐激光器
技术领域
本发明涉及一种基于游标效应的快速波长可调谐激光器，尤其是基于F-P激光器自注入锁定和光学游标效应的快速波长可调谐激光器。
背景技术
快速波长可调谐激光器在多个技术领域有着重要需求，尤其是在全光网络中，快速波长可调谐激光器是实现全光通信的关键，对通信网络的持续发展具有重要意义。传统的波长可调谐激光器按调谐方式分为多种，由于热调谐、机械调谐等方式有着调谐速度慢、控制困难等缺点，电调谐是当前研究的主流。在电调谐方式中，分布式布拉格反射(DBR)激光器是近年来研究的热点，这种激光器调谐速度快，但是需要较多控制变量来实现，复杂度较高。因此目前已有的快速可调谐激光器方案仍然存在较多问题。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种基于游标效应的波长可调谐激光器，本发明中，利用由一个法布里-珀罗标准具和一个反射镜构成的滤波模块从多纵模光谱滤出单个纵模，再注入回法布里-珀罗(F-P)激光器，抑制其他模式，实现激光器单模运转。通过快速调谐F-P激光器的驱动电流，使F-P激光器的梳状多纵模光谱发生平移，利用变化的F-P激光器梳状光谱和固定的F-P标准具梳状透过谱的游标效应，锁定波长将发生大范围跳变。根据驱动电流选出不同的波长，即可实现波长的大范围调谐。
为了解决上述技术问题，本发明提出的一种基于游标效应的快速波长可调谐激光器，包括多纵模光源、光纤腔结构、滤波模块、驱动电路模块和温度控制模块；由一法布里-珀罗激光器提供多纵模光源，所述光纤腔结构由两个环形器和一个耦合器构成，两个环形器分别为第一环形器和第二环形器；所述滤波模块由一个法布里-珀罗标准具和一个反射镜构成；所述法布里-珀罗激光器和所述法布里-珀罗标准具均与所述温度控制模块相连，所述法布里-珀罗激光器与所述驱动电路模块相连；所述法布里-珀罗激光器发出的多纵模光束自所述第一环形器的2号端口进入并从3号端口输出，到达所述耦合器中，所述耦合器将一部分光作为输出，将另一部分进入所述第二环形器的1号端口并从2号端口输出，到达所述法布里-珀罗标准具中，经滤波后输出至所述反射镜中然后，所述反射镜将光再次输入到所述法布里-珀罗标准具中，滤波后到达所述第二环形器的2号端口，并从3号端口输出至所述第一环形器的1号端口，最后注入到所述法布里-珀罗激光器中；所述温度控制模块用于保证所述法布里-珀罗激光器和所述法布里-珀罗标准具保持稳定，所述驱动电路模块用于控制所述法布里-珀罗激光器输出的波长；所述法布里-珀罗激光器输出的多纵模光谱随该激光器的驱动电流的变化发生平移，导致与法布里-珀罗标准具透过谱对准的模式发生平移，经上述两次滤波，滤出的单纵模发生改变，将改变的单纵模注入法布里-珀罗激光器，使所述法布里-珀罗激光器锁定在该单纵模上，即输出波长发生跳变，实现波长调谐。
进一步讲，本发明中，所述驱动电路模块用于光源波长的选择以及调谐的速度，所述驱动电路模块使用的是高速可控电流源，采用的芯片型号为THS4211。所述温度控制模块使用集成温度控制芯片，芯片型号为HTC1500。所述温度控制模块保证各个器件恒温，去除因温度引起的波长变化，那么该激光器的输出波长仅由驱动电路模块这个唯一变量来决定，包括波长的选择、波长调谐的速度，可以由控制驱动电路来控制，电流调谐的速度完全可以达到ns级别，那么该激光器的调谐速度也可达到ns级别。
由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
激光器控制方式简单，仅有激光器驱动电流这一单一控制变量；波长调谐速度由驱动电流调谐速度决定，可以达到ns级别速度的调谐，且调谐范围能达到很宽；系统整体结构简单，成本较低。
附图说明
图1为本发明基于游标效应的快速波长可调谐激光器原理框图。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征或步骤以外，均可以以任何方式组合，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
本发明提出了一种基于游标效应的快速波长可调谐激光器，其结构如图1所示，包括多纵模光源、光纤腔结构、滤波模块、驱动电路模块和温度控制模块；由一法布里-珀罗激光器1提供多纵模光源，所述光纤腔结构由两个环形器和一个耦合器3构成，两个环形器分别为第一环形器21和第二环形器22；所述滤波模块由一个法布里-珀罗标准具4和一个反射镜5构成；各光学器件由光纤连接，所述F-P激光器1和所述F-P标准具4均与所述温度控制模块相连，所述F-P激光器1与所述驱动电路模块相连。
所述F-P激光器1发出的多纵模光束自所述第一环形器21的2号端口212进入并从3号端口213输出，到达所述耦合器3中，所述耦合器3将一部分光作为输出，将另一部分进入所述第二环形器22的1号221端口并从2号端口222输出，到达所述F-P标准具4中，经滤波后输出至所述反射镜5中。然后，所述反射镜5将光再次输入到所述F-P标准具4中，滤波后到达所述第二环形器22的2号端口222，并从3号端口233输出至所述第一环形器21的1号端口211，最后注入到所述F-P激光器1中。所述温度控制模块使用集成温度控制芯片，芯片型号为HTC1500。所述温度控制模块用于保证所述F-P激光器1和所述F-P标准具4保持稳定，所述驱动电路模块用于光源波长的选择以及调谐的速度，所述驱动电路模块使用的是高速可控电流源，采用的芯片型号为THS4211。所述驱动电路模块用于控制所述F-P激光器1输出的波长，通过所述驱动电路模块实现光源波长的选择以及调谐的速度；所述F-P激光器1输出的多纵模光谱随该激光器的驱动电流的变化发生平移，导致与F-P标准具4透过谱对准的模式发生平移，经上述两次滤波，滤出的单纵模发生改变，将改变的单纵模注入F-P激光器1，使所述F-P激光器1锁定在该单纵模上，即输出波长发生跳变，实现波长调谐。具体实现步骤包括以下两步：
步骤一：F-P激光器1先输出多纵模激光，F-P标准具4用于在F-P激光器1输出的多纵模光谱中滤出单个纵模，只有F-P激光器1梳状光谱与F-P标准具梳状透过谱对准的单纵模能通过，第一环形器21和第二环形器22、和耦合器3组成光纤腔结构，用于将前述滤出的单纵模注入到F-P激光器1中，使F-P激光器1的输出锁定在注入的单纵模上，实现单模运转，输出单个波长。
步骤二：调谐F-P激光器驱动电流，F-P激光器1输出的多纵模光谱会随该激光器的驱动电流的变化发生平移，与F-P标准具4和反射镜5组成的滤波模块透过谱对准的模式会发生跳变，改变滤出的单纵模，前述光纤腔结构将其注入F-P激光器1，使F-P激光器1锁定在该单纵模上，实现波长的大范围调谐，波长调谐的速度取决于驱动电流调谐的速度。
尽管上面结合附图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (3)

1.一种基于游标效应的快速波长可调谐激光器，其特征在于，包括多纵模光源、光纤腔结构、滤波模块、驱动电路模块和温度控制模块；由一法布里-珀罗激光器(1)提供多纵模光源，所述光纤腔结构由两个环形器(21、22)和一个耦合器(3)构成，两个环形器分别为第一环形器(21)和第二环形器(22)；所述滤波模块由一个法布里-珀罗标准具(4)和一个反射镜(5)构成；所述法布里-珀罗激光器(1)和所述法布里-珀罗标准具(4)均与所述温度控制模块相连，所述法布里-珀罗激光器(1)与所述驱动电路模块相连；
所述法布里-珀罗激光器(1)发出的多纵模光束自所述第一环形器(21)的2号端口(212)进入并从3号端口(213)输出，到达所述耦合器(3)中，所述耦合器(3)将一部分光作为输出，将另一部分进入所述第二环形器(22)的1号(221)端口并从2号端口(222)输出，到达所述法布里-珀罗标准具(4)中，经滤波后输出至所述反射镜(5)中
然后，所述反射镜(5)将光再次输入到所述法布里-珀罗标准具(4)中，滤波后到达所述第二环形器(22)的2号端口(222)，并从3号端口(233)输出至所述第一环形器(21)的1号端口(211)，最后注入到所述法布里-珀罗激光器(1)中；
所述温度控制模块用于保证所述法布里-珀罗激光器(1)和所述法布里-珀罗标准具(4)保持稳定，所述驱动电路模块用于控制所述法布里-珀罗激光器(1)输出的波长；所述法布里-珀罗激光器(1)输出的多纵模光谱随该激光器的驱动电流的变化发生平移，导致与法布里-珀罗标准具(4)透过谱对准的模式发生平移，经上述两次滤波，滤出的单纵模发生改变，将改变的单纵模注入法布里-珀罗激光器(1)，使所述法布里-珀罗激光器(1)锁定在该单纵模上，即输出波长发生跳变，实现波长调谐。
2.根据权利要求1所述基于游标效应的快速波长可调谐激光器，其特征在于，所述驱动电路模块用于光源波长的选择以及调谐的速度，所述驱动电路模块使用的是高速可控电流源，采用的芯片型号为THS4211。
3.根据权利要求书1所述基于游标效应的快速波长可调谐激光器，其特征在于，所述温度控制模块使用集成温度控制芯片，芯片型号为HTC1500。
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