CN109073827B - 光监视机构、外部谐振器型激光光源、波长可调激光装置和光波导滤波器 - Google Patents

光监视机构、外部谐振器型激光光源、波长可调激光装置和光波导滤波器 Download PDF

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Abstract

一种用于监视光回路(10)中的光的光监视机构包括：环回形状的环回镜(12)，线性光波导(11)连接至所述环回镜(12)，所述光监视机构具有环回形状或者环路形状的分接端口(15)接近所述环回镜(12)上距离所述环回镜(12)与所述光波导(11)之间的连接点在光顺时针行进时和在光逆时针行进时光学长度相等的位置放置的结构，这使得能够在没有光损耗的情况下将来自所述环回镜(12)的光的一部分提取到所述分接端口(15)作为监视光。由此提供了一种具有在提取用于监视的光时最小化光损耗的发生的结构的光监视机构。

Description

光监视机构、外部谐振器型激光光源、波长可调激光装置和光 波导滤波器
技术领域
本发明涉及一种光监视机构、一种外部谐振器型激光光源、一种波长可调激光装置、和一种光波导滤波器，并且具体涉及一种实现了具有减少的损耗的分接(无损分接)的光监视机构、外部谐振器型激光光源、波长可调激光装置、和光波导滤波器。
背景技术
数字相干通信系统是可以通过在一个光纤中进行波长复用来传送大量信息的通信系统。在现有数字相干通信系统中使用的波长可调激光装置配备有两个光源作为可调的本地振荡器光源，一个光源用于发送，而另一光源用于接收。每个光源配备有用于监视发射光的波长、输出强度、S/N比(信噪比)等的光监视机构。
进一步地，正考虑在未来的数字相干通信系统上仅安装一个光源而不是两个光源以实现缩小尺寸和低功耗。然而，由于光源的数量从两个减少到一个，因此，这一个光源需要进行高输出操作，并且需要进一步提高监视准确度。
在下文中通过图示的方式描述包括半导体光放大器和波导型光回路的外部谐振器型激光光源的示例。图3A和图3B是示出了具有没有光监视机构的简单结构的示例性外部谐振器型激光光源的结构图。图3A示出了外部谐振器型激光光源的结构。图3B是通过箭头示出了具有在图3A中示出的结构的外部谐振器型激光光源中的光路和行进方向的视图。在外部谐振器型激光光源中，通过使用透镜来在空间上组合外部滤光器和半导体光放大器(SOA)以形成谐振器结构。利用这种谐振器结构，可以使用高性能滤光器，并且实现相对较宽的波长可调范围。
如在图3A中示出的，外部谐振器型激光光源包括光回路10A和半导体光放大器20。光回路10A包括光波导11和环回形状的环回镜12。该环回镜12用作环形谐振器，并且其往返长度由输入光的波长确定。如在图3B中示出的，光在半导体光放大器20和光回路10A中行进，并且被输出作为放大的光输出。
具体地，将前向路径中通过向半导体光放大器20施加电流而发出的光从半导体光放大器20输出至光回路10A。之后，如在图3B中示出的，来自半导体光放大器20的光行进穿过光路10A中的光波导11，并且然后在与环回镜12的连接点处沿顺时针和逆时针两个方向分支。沿两个方向分支的光中的每束光行进穿过环回镜12，并且通过环回结构环回到光波导11。半导体光放大器20用作用于沿一个方向朝着光输出侧行进的光的放大器。半导体光放大器20在其端面涂覆有抗反射涂层。在返回路径中的光朝向端面时由半导体光放大器20放大。返回路径中通过环回镜12环回的光被输入至半导体光放大器20并且由半导体光放大器20放大，并且然后，光的一部分通过端面，并且被输出至外部作为光输出。返回路径中由半导体光放大器20放大的光的一部分被端面反射，成为前向路径中的光，并且通过光波导11进入环回镜12。按照这种方式，在图3中的外部谐振器型激光光源中，返回路径中已经通过光波导11环回的光由半导体光放大器20放大，并且返回路径中的光的一部分被端面在光输出侧反射，并且在反复行进穿过光波导11和环回镜12之后再次返回。这种具有半导体光放大器20、光波导11和环回镜12的结构使得能够发出激光，并且输出激光的一部分作为从端面到外部的输出光。
在下文中描述具有配备有光监视机构的根据现有技术的结构的外部谐振器型激光光源。图4A和图4B是示出了配备有光监视机构的根据现有技术的示例性外部谐振器型激光光源的结构图。图4A示出了外部谐振器型激光光源的结构，而图4B是通过箭头示出了具有在图4A中示出的结构的外部谐振器型激光光源中的光路和行进方向的视图。
如在图4A中示出的，光回路10B进一步包括分接端口17(即，用于监视的光波导)作为用于监视光的波长、强度等的光分接(见专利文献1和2)，该光回路10B与图3A中的光回路10A不同。注意，光分接(optical tap)是指提取光的部分或者提取光的操作。分接端口17形成为弯曲形状，该分接端口17的一部分靠近从半导体光放大器20到环回镜12的光波导11以使返回路径中的光的一部分分支并且提取返回路径中的光的一部分(大约百分之几)。
因此，如在图4B中示出的，返回路径中朝向环回镜12的光的一部分被提取到分接端口17(用于监视的光波导)，并且通过在监视器端口18侧的光波导作为监视输出光被输出。
引用列表
专利文献
PTL1：日本特开2015-212687号公报
PTL2：国际专利WO2013/114578号公报
发明内容
技术问题
然而，根据现有技术，当在用于监视光的波长、输出强度、S/N比(信噪比)等的光监视机构中提取光的一部分用于监视时，发生过量的损耗。减少这种损耗很重要。为了实现高输出操作，需要光源中的光损耗尽可能小。具体地，在具有一个光源而不是两个光源的结构中，为了缩小尺寸，需要在光监视机构中将光损耗减少到尽可能小的水平以实现高输出操作。
然而，根据现有技术，具有如在图4中示出的结构的分接端口17用作光监视机构，并且返回路径中从环回镜12环回并且通过光波导11朝着半导体光放大器20行进的光的一部分还被提取到分接端口17，然后沿与监视器端口18相反的方向朝着倒空端口19侧的光波导行进，并且被作为非预期的监视光(即，无效光)丢弃，这导致发生光损耗。因此，在包括在图4中示出的根据现有技术的光监视机构的光学装置中要解决的问题是：在光监视中将不必要的光损耗减到最少。
(本发明的目的)
已经完成本发明以解决上述问题，并且本发明的目的是提供一种具有在提取用于监视的光时最小化光损耗的发生的结构的光监视机构、外部谐振器型激光光源、波长可调激光装置、和光波导滤波器。
技术方案
为了解决上述问题，根据本发明的光监视机构、外部谐振器型激光光源、波长可调激光装置、和光波导滤波器主要具有以下特征结构。
(1)根据本发明的光监视机构包括：环回形状的环回镜，光波导连接至该环回镜；以及环回形状或者环路形状的分接端口，该分接端口接近环回镜上距离环回镜与光波导之间的连接点在光顺时针行进时和在光逆时针行进时光学长度相等的位置放置，其中，来自环回镜的光的一部分被提取到分接端口作为监视光。
(2)根据本发明的外部谐振器型激光光源是包括半导体光放大器和波导型光回路的外部谐振器型激光光源，其中，在上面的(1)中描述的光监视机构用作用于监视光回路中的光的光监视机构。
(3)根据本发明的波长可调激光装置是发出具有可调波长的激光的波长可调激光装置，其中，在上面的(2)中描述的外部谐振器型激光光源用作发出激光的光源。
(4)根据本发明的光波导滤波器是利用光波导滤波器按照波长使波长复用光分离的光波导滤波器，其中，在上面的(1)中描述的光监视机构用作用于监视输入至光波导滤波器的波长复用光的光监视机构。
有益效果
根据本发明的光监视机构、外部谐振器型激光光源、波长可调激光装置、和光波导滤波器具有以下有益效果。
具体地，根据本发明，由于采用环回形状或者环路形状的分接结构作为用于监视光的强度、波长、S/N比等的光监视机构，因此，可以提取监视光，而不会发生不必要的光损耗。
附图说明
图1A是示出了根据本发明的示例性光监视机构的结构图。
图1B是示出了根据本发明的示例性光监视机构的结构图。
图2是示出了根据本发明的光波导滤波器的示例性结构的结构图。
图3A是示出了具有没有光监视机构的简单结构的示例性外部谐振器型激光光源的结构图。
图3B是示出了具有没有光监视机构的简单结构的示例性外部谐振器型激光光源的结构图。
图4A是示出了具有光监视机构的根据现有技术的示例性外部谐振器型激光光源的结构图。
图4B是示出了具有光监视机构的根据现有技术的示例性外部谐振器型激光光源的结构图。
具体实施方式
在下文中参照附图描述根据本发明的光监视机构、外部谐振器型激光光源、波长可调激光装置、和光波导滤波器的优选实施例。注意，虽然在下面的描述中描述了根据本发明的光监视机构和光波导滤波器，但是包括半导体光放大器和波导型光回路的外部谐振器型激光光源或者发出具有在数字相干通信系统中使用的可调波长的激光的波长可调激光装置当然可以具有带有这种光监视机构的结构。进一步地，仅为了更容易理解而通过说明的方式示出在下文中描述的每个附图中的附图标记，并且不旨在将本发明限制为在附图中图示的那些组件。
(本发明的特征)
在描述本发明的实施例之前，首先将概述本发明的特征。本发明的主要特征是具有环回形状或者环路形状的分接结构作为用于监视光的强度、波长、S/N比等的光监视机构。具体地，主要特征是在光回路中接近环回镜单元放置环回形状或者环路形状的光分接，从而实现具有能够以减少的光损耗来监视光学功率的结构的光监视机构。
更具体地，主要特征是采用具有以下结构的光监视机构。
具体地，特征在于：连同包括环回形状的光波导的环回镜一起，包括用于将引导的光引导至光回路的开口端的线性光波导和环回形状或者环路形状的光波导(分接端口)的光分接放置在环路镜上距离环回镜上用于将引导的光输入至环回镜和从环回镜输出引导的光的光波导连接至其的一端在光绕着环路顺时针行进时和在光绕着环路逆时针行进时光学长度相等的位置。进一步地，有关光分接，光波导(分接端口)上距离环回形状或者环路形状的光波导(分接端口)上用于将引导的光引导至光回路的开口端的线性光波导连接至其的一端在光绕着环路顺时针行进时和在光绕着环路逆时针行进时光学长度相等的位置最接近环回镜放置。
这消除了在光回路中放置不必要的开口(倒空端口)作为用于监视光的波长、输出强度、S/N比等的光监视机构的需要，从而可以抑制过量的光损耗的发生。
这种光监视机构可以适当地应用于由具有环回镜和半导体光放大器、可调滤波器等的光波导组成的外部谐振器型激光光源。例如，在外部谐振器型激光光源中，通过在波导型光回路中放置根据本发明的光监视机构(即，环路形状(或者环回形状)中的光分接结构)以及环回镜，可以实现在提取监视光时不发生光损耗的光源。
(根据本发明的实施例)
在下文中参照图1描述根据本发明的光监视机构的实施例。图1A和图1B是示出了根据本发明的示例性光监视机构的结构图，图1A示出了光监视机构的结构的示例，而图1B是通过箭头示出了图1A中的光监视机构中的光路和行进方向的视图。
如在图1A中示出的，根据本发明的光监视机构的特征是接近具有环回结构的环形镜放置环路形状或者环回形状的光分接。正如在图4A中示出的，该光监视机构放置在包括光回路10和半导体光放大器20的光学装置中。光回路10具有包括线性光波导11、环路形状的环回镜12并且进一步包括环路形状(或者环回形状)的分接端口15作为用于光监视的光分接和线性光波导16的结构。光分接是指提取光的部分或者提取光的操作。用于光监视的光分接包括环路形状(或者环回形状)的分接端口15和线性形状的光波导16，该光分接与在图4中示出的根据现有技术的光监视机构不同。在在图4中示出的根据现有技术的光监视机构中，一部分靠近光波导11的弯曲形状的分接端口17用作用于光监视的光分接。
由环形光波导组成的环回镜12的往返长度(光学长度)由输入光的波长确定，并且其用作环形谐振器。分接端口15是环路形状或者环回形状的光波导，其往返长度(光学长度)与被监视侧的环回镜12的往返长度相同，并且其连接至将引导的光引导至光回路10的开口端14的线性光波导16。
分接端口15在回路10中接近在被监视侧的环回镜12放置。接近环回镜12放置的分接端口15的位置是距离用于将引导的光输入至环回镜12和从环回镜12输出引导的光的光波导11的连接位置在光绕着环回镜12顺时针行进时和在光绕着环回镜12逆时针行进时光学长度相等的位置(即，环回镜12上与光波导11的连接位置相对的位置)。
进一步地，分接端口15放置成使得距离与光波导16的连接位置在光绕着分接端口15顺时针行进时和在光绕着分接端口15逆时针行进时光学长度相等的位置(即，分接端口15上与光波导16的连接位置相对的位置)最接近被监视侧的环回镜12。换句话说，线性光波导16连接至分接端口15上距离分接端口15上最接近被监视侧的环回镜12的位置在光顺时针行进时和在光逆时针行进时光学长度相等的位置。环回镜12、分接端口15和光波导16按照这种方式光学连接的光监视机构可以在光波导16连接至其的分接端口15上的连接点处合并绕着分接端口15顺时针行进的监视光和绕着分接端口15逆时针行进的监视光，并且通过光波导16和开口端14将光提取到外部。
通过使用分接结构为如上所述的环路形状或者环回形状的光监视机构，不需要放置倒空端口，从而可以监视例如来自由半导体光放大器和具有环回镜的波导型光回路组成的外部谐振器型激光光源的激光的输出强度、波长等，而不会发生光损耗。
(对实施例的操作的描述)
参照图1B描述在图1A中示出的光监视机构的操作的示例。
如在图1B中示出的，待监视的光在半导体光放大器20和光回路10A中行进，并且被输出作为放大的光输出。具体地，前向路径中的光行进穿过半导体光放大器20，并且被输入至光回路10。
之后，如在图1B中示出的，来自半导体光放大器20的光行进穿过光回路10中的光波导11，并且然后在与环回镜12的连接点处沿两个方向(顺时针方向和逆时针方向)分支。每束光行进穿过环回镜12，通过与光波导11的连接位置相对的位置(与分接端口15的连接位置)，并且返回到与光波导11的连接点。两个返回的光在与光波导11的连接点处合并，并且环回到光波导11。
此时，顺时针方向的光和逆时针方向的光两者的一部分被作为监视光提取到分接端口15，该分接端口15接近环回镜12上与光波导11的连接位置相对的位置(即，在光绕着环回镜12顺时针行进时和在光逆时针行进时光学长度相等的位置)放置。具体地，已经绕着环回镜12顺时针行进的光的一部分被提取出来作为绕着环回形状的分接端口15逆时针行进的监视光，并且绕着环回镜12逆时针行进的光的一部分被提取出来作为绕着环回形状的分接端口15顺时针行进的监视光。
另一方面，返回路径中已经环回到光波导11的光再次被输入至半导体光放大器20，被放大并且被输出到外部作为光输出。注意，在半导体光放大器20中，返回路径中的光的一部分被光输出侧的端面反射，并且在反复行进穿过光波导11和环回镜12之后再次返回以便发出激光，并且光被输出作为从半导体光放大器20输出到外部的放大的光输出。
另一方面，提取到分接端口15的两束监视光中的每束光即沿顺时针方向和逆时针方向两个方向行进的监视光绕着环回形状的分接端口15行进到与最接近被监视侧的环回镜12的分接端口15上的位置相对的位置(即，在光绕着分接端口15顺时针行进时和在光绕着分接端口15逆时针行进时光学长度相等的位置)。在该相对位置处，两束监视光合并，行进穿过连接至该相对位置的光波导16，作为用于从光回路10的开口端14开始进行监视的光输出被输出，并且被进一步从安装有监视机构的波导基片输出到外部。
两束监视光在分接端口15与光波导16的连接点处合并，并且因为它们距离通过被监视侧的环回镜12提取光的一部分作为监视光的位置在光绕着分接端口15顺时针行进时和在光绕着分接端口15逆时针行进时光学长度相等的位置处合并，所以，两束监视光具有完全相同的光强度和相位，并且因此，它们在不会发生光损耗的情况下合并。注意，由于如果两束监视光的光强度和相位在这些光合并的位置处不同就会发生光损耗，因此，优选地是，放置分接端口15的位置和方向尽可能准确。进一步地，重要的是，在环回形状的分接端口15和环回镜12的光波导中的每个光波导中，包括光损耗率和光相移率的光学特性在顺时针方向和逆时针方向的光波导之间是完全相同的。
由于采用了分接端口15的结构为如上所述的环回形状或者环路形状的光监视机构，因此，不再放置如在图4中示出的倒空端口19，并且在提取监视光时不会发生光损耗。由此可以在没有光损耗的情况下监视来自由半导体光放大器20和具有环回镜12的波导型光回路10组成的外部谐振器型激光光源的激光的输出强度、波长等。注意，如果分接端口结构具有除了上面描述的环回形状之外的形状，则监视光的强度根据监视光的行进方向而不同，这导致在光合并的位置处发生损耗。
(对实施例的效果的描述)
如上面详细描述的，由于在本实施例中采用环回形状或者环路形状的分接结构作为用于监视光的强度、波长、S/N比等的光监视机构，因此，可以在不会发生不必要的光损耗的情况下提取监视光。
(光波导滤波器的实施例)
在下文中参照图2描述具有用于根据波长来提取引导的光的机构的光波导滤波器的实施例。图2是示出了根据本发明的光波导滤波器的结构的示例的结构图，并且其示出了光波导滤波器的结构的示例，该光波导滤波器包括用于仅使特定的可调波长分离并且提取特定的可调波长的光可调滤波器作为按照波长来使波长复用光分离的光波长滤波机构。
在光波导滤波器中，具有用于监视并且控制光信号的状态(波长、强度、S/N比等)的机构已经变得越来越重要。因此，采用具有如在图2中示出的光监视机构的光波导滤波器30的结构是有希望的趋势。注意，虽然在该示例中描述了由作为光波长滤波器的光可调滤波器组成的光波导滤波器，但是本发明不限于这种情况，并且当然可以使用光固定波长滤波器。
在图2中示出的光波导滤波器30具有包括两个级的光可调滤波器32A和32B作为光波长滤波机构31的结构，并且进一步包括光波导11和环回镜12。进一步地，作为光监视机构，线性光波导16连接至其的环路形状或者环回形状的分接端口15在该结构中接近环回镜12上与光波导11的连接点相对的位置(即，距离光波导11的连接点在光绕着环回镜12顺时针行进时和在光绕着环回镜12逆时针行进时光学长度相等的位置)放置。换句话说，光波导滤波器30具有按照波长使波长复用光分离的光波长滤波机构31，并且采用在图1中示出的光监视机构作为光监视机构。
虽然已经参照本发明的实施例具体示出并且描述了本发明，但是本发明不限于这些实施例。本领域的普通技术人员要明白，在不脱离如由权利要求书限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在本发明中进行形式和细节上的各种改变。
本申请基于并且要求2016年4月21日提交的日本专利申请第2016-085209号的优先权权益，其公开内容通过引用的方式全部并入本文。
附图标记列表
10 光回路
10A 光回路
10B 光回路
11 光波导
12 环回镜(LOOPBACK MIRROR)
14 开口端
15 分接端口(TAP PORT)
16 光波导
17 分接端口
18 监视器端口
19 倒空端口(DUMP PORT)
20 半导体光放大器
30 光波导滤波器
31 光波长滤波机构
32A 光可调滤波器(OPTICAL TUNABLE FILTER)
32B 光可调滤波器(OPTICAL TUNABLE FILTER)

Claims (6)

1.一种光监视机构，其包括：
第一光波导；
环回形状的环回镜，所述环回镜具有连接点，所述连接点连接至所述第一光波导；以及
环回形状或者环路形状的分接端口，所述分接端口接近所述环回镜上距离所述环回镜与所述第一光波导之间的所述连接点在光顺时针行进时和在光逆时针行进时光学长度相等的位置放置，
其中，来自所述环回镜的光的一部分被提取到所述分接端口作为监视光。
2.根据权利要求1所述的光监视机构，其中
第二光波导连接至所述分接端口上距离所述分接端口上最接近所述环回镜的位置在光顺时针行进时和在光逆时针行进时光学长度相等的另一连接点，以及
绕着所述分接端口顺时针行进的所述监视光和绕着所述分接端口逆时针行进的所述监视光在所述第二光波导连接到的所述分接端口上的连接点处合并，并且通过所述光波导被提取到外部作为用于监视的光输出。
3.根据权利要求1或者2所述的光监视机构，其中
从与所述光波导的连接点绕着所述环回镜顺时针行进的光波导的包括光损耗率和光相移率的光学特性与绕着所述环回镜逆时针行进的光波导的包括光损耗率和光相移率的光学特性相同，以及
从最接近所述环回镜的所述分接端口上的位置顺时针行进的光波导的包括光损耗率和光相移率的光学特性与逆时针行进的光波导的包括光损耗率和光相移率的光学特性相同。
4.一种外部谐振器型激光光源，所述外部谐振器型激光光源包括半导体光放大器和波导型光回路，其中，根据权利要求1或者2所述的光监视机构用作用于监视所述光回路中的光的光监视机构。
5.一种发出具有可调波长的激光的波长可调激光装置，其中，根据权利要求4所述的外部谐振器型激光光源用作发出所述激光的光源。
6.一种光波导滤波器，所述光波导滤波器根据波长利用光波长滤波器使波长复用光分离，其中，根据权利要求1或者2所述的光监视机构用作用于监视输入至所述光波导滤波器的所述波长复用光的光监视机构。
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Assignee: ZTE PHOTONICS TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Assignor: NEC Corp.

Contract record no.: X2022990000203

Denomination of invention: Optical monitoring mechanism, external resonator type laser light source, wavelength adjustable laser device and optical waveguide filter

Granted publication date: 20200828

License type: Common License

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