CN109617617A - 一种波长可调谐的多波长激光产生系统与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种波长可调谐的多波长激光产生系统，包括可调谐直流激光产生单元和多波长激光产生单元；所述可调谐直流激光产生单元包括直流激光器、第一电光调制器、第一射频信号源、第一工作点控制单元和第一光滤波器；所述多波长激光产生单元包括光耦合器、第二电光调制器、第二射频信号源、第二工作点控制单元、第二光滤波器、光放大器和光隔离器。该多波长激光产生系统具有起始波长和波束间隔均灵活可连续调谐的特点，并且通过循环移频和环内增益补偿，同时解决了常规级联调制器存在的多波长幅度差异较大、控制逻辑复杂、信号插入损耗高等问题，在波分复用光通信、光学信道化技术、微波光子雷达技术等领域都有应用价值。

Description

一种波长可调谐的多波长激光产生系统与方法

技术领域

本发明涉及微波光子信号产生于处理技术领域，特别涉及一种波长可调谐的多波长激光产生系统与方法。

背景技术

波分复用技术的出现使得光通信系统的信号传输能力得到了极大提升，是应用最为广泛的光通信技术之一。此外，在宽带射频信号处理方面，近年来出现了利用光子学处理的方法来替代常规射频处理的方法，例如光学信道化处理技术。在以上两个应用领域中，多波长激光发生装置是必不可少的功能单元。

常规的多波长激光发生装置往往使用多个单波长直流激光器组合而成，每个激光器根据特定的要求输出不同的波长。这种方法的优点是实施难度小，但缺点是对激光器的数量要求较多，随着传输和处理信道的增加，功耗和成本也显著提升。不仅如此，多个激光器独立产生的激光不具有相干性，因此难以适用于具有多信道同步变频能力的光学信道化处理，以及微波光子雷达的宽带可调谐本振信号产生。

除了采用多个独立激光器之外，锁模激光器和级联光调制器也是常见的多波长激光产生装置。锁模激光器利用了激光谐振腔的模式锁定技术，优点是产生的多波长激光数量多，光谱宽，每个波长之间具有较好的相干性。但是，锁模激光器的运行条件十分苛刻，稳定性容易受到影响，并且锁模后输出的功率往往较低，进而对其应用构成了较大的限制。此外，在锁模条件下，激光谐振腔几乎不可被调谐，因此其输出的多波长激光也难以实现调谐功能，限制了其应用的灵活性。

级联光调制器产生多波长激光的原理是利用了光调制器中的非线性效应，在一定的射频功率驱动下，调制后光信号中出现了高次非线性边带，可作为新的波长的激光。然而，由于光调制器的非线性效应有限，同时能够承受的射频信号功率和光信号功率也有限，因此常规单个光调制器所能产生的非线性边带数量较少，且随着阶次的升高，非线性边带的功率迅速降低。为了改善这种情况，人们将多个光调制器进行级联，然后用同一个频率的射频信号进行驱动，能够在一定程度上增加非线性边带的数量，但是增加光调制器所带来的光功率插损又成为新的问题。基于级联光调制器的多波长激光产生方法的优点是产生的多波长激光来自于同一个初始的直流激光，因此具有很好的相干性；多个波长之间的间隔可以通过改变射频信号频率实现连续调谐，提升了应用的灵活性。缺点则是受到光调制器非线性效应的限制，所能产生的多波长激光的数量往往较少；而如果采用更多的调制器级联来增加激光波长的数量，则一方面成本会显著上升，另一方面对光信号会带来严重的插入损耗。更为关键的是，用这种方法产生的多波长激光的幅度起伏较大，稳定性差，调制器的工作点控制逻辑复杂，不同调制器的射频驱动信号的同步性控制要求高，因此其实用性存在一定不足。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点，本发明提供了一种波长可调谐的多波长激光产生系统与方法。

本发明的技术方案如下：

一种波长可调谐的多波长激光产生系统，包括可调谐直流激光产生单元和多波长激光产生单元；

所述可调谐直流激光产生单元包括直流激光器、第一电光调制器、第一射频信号源、第一工作点控制单元和第一光滤波器，所述第一电光调制器分别与所述直流激光器、第一射频信号源、第一工作点控制单元和第一光滤波器相连；

所述多波长激光产生单元包括光耦合器、第二电光调制器、第二射频信号源、第二工作点控制单元、第二光滤波器、光放大器和光隔离器，所述光耦合器、第二电光调制器、第二光滤波器、光放大器、光隔离器之间依次环路连接，所述第二射频信号源和第二工作点控制单元分别与所述第二电光调制器相连；

所述第一光滤波器与所述光耦合器相连。

优选地，所述光耦合器为2×2光耦合器，所述第二电光调制器为双平行M-Z调制器。上述波长可调谐的多波长激光产生系统的工作原理如下：直流激光器产生初始的直流激光，输入到第一电光强度调制器的光信号输入口；第一射频信号源输出射频信号，输入到第一电光强度调制器的射频信号输入口；第一工作点控制单元输出直流电压控制信号，输入到第一电光强度调制器的直流偏置接口，使其处于载波抑制调制工作点；利用第一光滤波器对第一电光强度调制器输出的激光进行滤波，保留﹢1阶边带作为波长可连续调谐的直流激光，输入到2×2光耦合器的光输入口；2×2光耦合器将输入的直流激光进行功率分配，一部分直接从2×2光耦合器的第一光输出口直接输出到外部，另一部分光功率通过2×2光耦合器的第二光输出口输出到光纤中，并传输进入双平行M-Z调制器的光输入口；第二射频信号源输出射频信号，输入到双平行M-Z调制器的射频信号输入口；第二工作点控制单元输出直流电压控制信号，输入到双平行M-Z调制器的直流偏置接口，使其处于载波抑制单边带调制工作点；利用第二光滤波器进一步消除双平行M-Z调制器输出的激光中残留的负边带；利用光放大器补偿整个环路中所有器件造成的光功率损耗；利用光隔离器确保激光沿设计的方向传输，而反向的反射光被截止；调制后的光信号循环一周后输入到2×2光耦合器的第二光输入口，再次被进行功率分配，一部分直接从2×2光耦合器的第一光输出口直接输出到外部，另一部分光功率通过2×2光耦合器的第二光输出口输出到光纤中，进行下一次循环。当循环若干次之后，生成的多波长激光的波长范围填满了第二光滤波器的滤波通带，则后续再次调制产生的新的激光波长因为位于光滤波器的通带之外，其损耗远远大于光放大器提供的增益，所以激光波长的循环产生到此时截止，多波长激光形成稳定状态。2×2光耦合器的第一光输出口将稳定的多波长激光输出。

利用上述多波长激光产生系统产生的多波长激光，其起始波长和多波长间隔均可连续调谐，拓宽了该技术适用的技术领域；利用多波长激光产生单元的回路循环调制结构，可有效增加可产生的波长数量，可满足较多传输和处理通道的应用需求；不同波长之间具有很好的相干性，对于光学信道化处理、微波光子雷达等新兴技术也具有很好的适用性。

优选地，所述直流激光器可输出单波长直流激光，其波长可根据用户需求进行选择。

优选地，通过改变所述第一射频信号源输出的射频信号频率，可以调谐所述第一电光调制器输出的光信号的波长。

优选地，所述第一光滤波器能对所述第一电光调制器输出的光信号进行滤波，保留激光中的+1阶调制边带。

优选地，通过改变所述第二射频信号源输出的射频信号频率，可以调谐本多波长激光产生系统所产生的多波长激光的波长间隔。

优选地，所述第二光滤波器能消除所述第二电光调制器输出的光信号中的负边带。

优选地，所述光放大器可以补偿整个多波长激光产生单元环路中所有器件造成的光功率损耗。

优选地，所述光隔离器可以确保光信号沿设计的方向传播，截止方向的反射光。

优选地，上述波长可调谐的多波长激光产生系统中，所述各光器件均为保偏光器件。

优选地，上述波长可调谐的多波长激光产生系统中，所述各光电器件之间通过光纤连接。

本发明还提供了一种利用上述波长可调谐的多波长激光产生系统产生激光的方法，包括如下步骤：

1)直流激光器产生直流激光并输入至第一电光调制器，第一射频信号源输出射频信号并输入至第一电光调制器，第一工作点控制单元输出直流电压信号并输入至第一电光调制器；

2)第一电光调制器对直流激光进行载波抑制调制，并输出调制后的光信号至第一滤波器；

3)第一光滤波器对第一电光调制器输出的光信号进行滤波，保留+1阶调制边带并输出至光耦合器；

4)光耦合器输出光信号至第二电光调制器，第二射频信号源输出射频信号至第二电光调制器，第二工作点控制单元输出直流电压信号至第二电光调制器；

5)第二电光调制器对光信号进行载波抑制单边带调制，并输出电信号至第二光滤波器；

6)第二光滤波器对对第二电光调制器输出的电信号进行滤波，消除负向调制边带，并输出滤波后的电信号至光放大器；

7)光放大器对光信号的功率进行放大，补偿在整个多波长激光生成单元回路中的光功率损耗，并输出光信号至光隔离器；

8)光隔离器截止反向传输的光信号，并输出整箱传输的光信号至光耦合器；

9)重复步骤4)～8)，至多波长激光的波长范围填满第二光滤波器的滤波通带，光耦合器输出多波长激光。

采用上述技术方案，本发明的积极效果是：

本发明提供的波长可调谐的多波长激光产生系统具有起始波长和波束间隔均灵活可连续调谐的特点，并且通过循环移频和环内增益补偿，同时解决了常规级联调制器存在的多波长幅度差异较大、控制逻辑复杂、信号插入损耗高等问题，在波分复用光通信、光学信道化技术、微波光子雷达技术等领域都有应用价值。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1为本发明实施例中波长可调谐的多波长激光产生系统框图。

图2为本发明实施例中利用本发明多波长激光产生系统产生多波长激光的流程图。

图3为本发明实施例中可调谐直流激光产生单元中的激光波长变化示意图。

图4为本发明实施例中多波长激光产生单元中的激光波长变化示意图。

附图标记说明：

100-可调谐直流激光产生单元，101-直流激光器，102-第一电光调制器，103-第一射频信号源，104-第一工作点控制单元，105-第一光滤波器，200-多波长激光产生单元，201-光纤，202-光耦合器，203-第二电光调制器，204-第二射频信号源，205-第二工作点控制单元，206-第二光滤波器，207-光放大器，208-光隔离器。

具体实施方式

为克服现有现有多波长激光发生装置存在的问题，本发明提供了一种波长可调谐的多波长激光产生系统，该多波长激光产生系统具有起始波长和波束间隔均灵活可连续调谐的特点，并且通过循环移频和环内增益补偿，同时解决了常规级联调制器存在的多波长幅度差异较大、控制逻辑复杂、信号插入损耗高等问题，在波分复用光通信、光学信道化技术、微波光子雷达技术等领域都有应用价值。

如图1所示，一种波长可调谐的多波长激光产生系统，包括可调谐直流激光产生单元100和多波长激光产生单元200；

所述可调谐直流激光产生单元100包括直流激光器101、第一电光调制器102、第一射频信号源103、第一工作点控制单元104和第一光滤波器105，所述第一电光调制器102分别与所述直流激光器101、第一射频信号源103、第一工作点控制单元104和第一光滤波器105相连；

所述多波长激光产生单元200包括光耦合器202、第二电光调制器203、第二射频信号源204、第二工作点控制单元205、第二光滤波器206、光放大器207和光隔离器208，所述光耦合器202、第二电光调制器203、第二光滤波器206、光放大器207、光隔离器208之间依次环路连接，所述第二射频信号源204和第二工作点控制单元205分别与所述第二电光调制器203相连；

所述第一光滤波器105与所述光耦合器202相连。

示例性地，所述光耦合器202为2×2光耦合器，所述第二电光调制器203为双平行M-Z调制器。上述波长可调谐的多波长激光产生系统的工作原理如下：直流激光器101产生初始的直流激光，输入到第一电光强度调制器102的光信号输入口；第一射频信号源103输出射频信号，输入到第一电光强度调制器103的射频信号输入口；第一工作点控制单元104输出直流电压控制信号，输入到第一电光强度调制器103的直流偏置接口，使其处于载波抑制调制工作点；利用第一光滤波器105对第一电光强度调制器102输出的激光进行滤波，保留﹢1阶边带作为波长可连续调谐的直流激光，输入到2×2光耦合器202的编号为1的光输入口202-1；2×2光耦合器202将输入的直流激光进行功率分配，一部分直接从2×2光耦合器202的编号为4的第一光输出口202-4直接输出到外部，另一部分光功率通过2×2光耦合器202的编号为3的第二光输出口202-3输出到光纤201中，并传输进入双平行M-Z调制器的光输入口；第二射频信号源204输出射频信号，输入到双平行M-Z调制器的射频信号输入口；第二工作点控制单元205输出直流电压控制信号，输入到双平行M-Z调制器的直流偏置接口，使其处于载波抑制单边带调制工作点；利用第二光滤波器206进一步消除双平行M-Z调制器输出的激光中残留的负边带；利用光放大器207补偿整个环路中所有器件造成的光功率损耗；利用光隔离器208确保激光沿设计的方向传输，而反向的反射光被截止；调制后的光信号循环一周后输入到2×2光耦合器202的编号为2的第二光输入口202-2，再次被进行功率分配，一部分直接从2×2光耦合器202的编号为4的第一光输出口202-4直接输出到外部，另一部分光功率通过2×2光耦合器202的编号为3的第二光输出口202-3输出到光纤201中，进行下一次循环。当循环若干次之后，生成的多波长激光的波长范围填满了第二光滤波器206的滤波通带，则后续再次调制产生的新的激光波长因为位于光滤波器的通带之外，其损耗远远大于光放大器207提供的增益，所以激光波长的循环产生到此时截止，多波长激光形成稳定状态。2×2光耦合器202的编号为4的第一光输出口202-4将稳定的多波长激光输出。

利用上述多波长激光产生系统产生的多波长激光，其起始波长和多波长间隔均可连续调谐，拓宽了该技术适用的技术领域；利用多波长激光产生单元200的回路循环调制结构，可有效增加可产生的波长数量，可满足较多传输和处理通道的应用需求；不同波长之间具有很好的相干性，对于光学信道化处理、微波光子雷达等新兴技术也具有很好的适用性。

所述直流激光器101可输出单波长直流激光，其波长可根据用户需求进行选择。

通过改变所述第一射频信号源103输出的射频信号频率，可以调谐所述第一电光调制器102输出的光信号的波长。

所述第一光滤波器105能对所述第一电光调制器102输出的光信号进行滤波，保留激光中的+1阶调制边带。

通过改变所述第二射频信号源204输出的射频信号频率，可以调谐本多波长激光产生系统所产生的多波长激光的波长间隔。

所述第二光滤波器206能消除所述第二电光调制器203输出的光信号中的负边带。

所述光放大器207可以补偿整个多波长激光产生单元200环路中所有器件造成的光功率损耗。

所述光隔离器208可以确保光信号沿设计的方向传播，截止方向的反射光。

上述波长可调谐的多波长激光产生系统中，所述各光器件均为保偏光器件。

上述波长可调谐的多波长激光产生系统中，所述各光电器件之间通过光纤201连接。

本发明还提供了一种利用上述波长可调谐的多波长激光产生系统产生激光的方法，包括如下步骤：

1)直流激光器101产生直流激光并输入至第一电光调制器102，第一射频信号源103输出射频信号并输入至第一电光调制器102，第一工作点控制单元104输出直流电压信号并输入至第一电光调制器102；

2)第一电光调制器102对直流激光进行载波抑制调制，并输出调制后的光信号至第一滤波器；

3)第一光滤波器105对第一电光调制器102输出的光信号进行滤波，保留+1阶调制边带并输出至光耦合器202；

4)光耦合器202输出光信号至第二电光调制器203，第二射频信号源204输出射频信号至第二电光调制器203，第二工作点控制单元205输出直流电压信号至第二电光调制器203；

5)第二电光调制器203对光信号进行载波抑制单边带调制，并输出电信号至第二光滤波器206；

6)第二光滤波器206对对第二电光调制器203输出的电信号进行滤波，消除负向调制边带，并输出滤波后的电信号至光放大器207；

7)光放大器207对光信号的功率进行放大，补偿在整个多波长激光生成单元回路中的光功率损耗，并输出光信号至光隔离器208；

8)光隔离器208截止反向传输的光信号，并输出整箱传输的光信号至光耦合器202；

9)重复步骤4)～8)，至多波长激光的波长范围填满第二光滤波器206的滤波通带，光耦合器202输出多波长激光。

如图2所示，本发明的波长可调谐的多波长激光产生方法的实施步骤具体如下：

在步骤S301中，直流激光器101输出单波长直流激光，其波长可以根据用户的需求进行选择；

在步骤S302中，单波长直流激光输入第一电光调制器102的光输入口，第一射频信号源103输出的射频信号输入到第一电光调制器102的射频输入口，第一工作点控制单元104输出的直流电压信号输入到第一电光调制器102的DC Bias输入口，在射频信号的调制作用和直流偏置电压的控制作用下，第一电光调制器102对单波长直流激光进行载波抑制调制；

在步骤S303中，第一光滤波器105对第一电光调制器102输出的光信号进行滤波，取出需要的﹢1阶调制边带，而残余的原始直流激光和-1阶调制边带则被滤除。尽管电光强度调制过程还会产生更多的高阶非线性调制边带，但是只要将射频信号的功率保持在一定范围，可使得高阶非线性边带的强度远小于﹢1阶调制边带，故可以将高阶非线性边带的影响忽略。通过改变第一射频信号源103输出的射频信号频率，可以连续调谐﹢1阶调制边带的波长，即作为波长可连续调谐的直流激光被输出；

在步骤S304中，波长可连续调谐的直流激光输入到2×2光耦合器202的编号为1的光输入口202-1，然后被功率分配，一部分直接从2×2光耦合器202的编号为4的光输出口202-4直接输出到外部，另一部分光功率通过2×2光耦合器202的编号为3的光输出口202-3输出到光纤201中，参与后续在循环光路中的调制、滤波、放大等处理；

在步骤S305中，光信号输入到第二电光调制器203的光输入口，第二射频信号源204输出的射频信号输入到第二电光调制器203的射频输入口，第二工作点控制单元205输出的直流电压信号输入到第二电光调制器203的DC Bias输入口。在射频信号的调制作用和直流偏置电压的控制作用下，第二电光调制器203对激光进行载波抑制单边带调制；

在步骤S306中，第二光滤波器206对第二电光调制器203输出的光信号进行滤波，进一步消除负向的无用调制边带。虽然第二电光调制器203能够执行载波抑制单带边调制，但是不需要的另一侧边带通常会有残余，特别是在波长范围较大的情况下，因此使用光滤波器将负向的无用边带进行滤除，能进一步改善所需的多波长激光的光谱纯净度和信号质量；

在步骤S307中，光放大器207对光信号的功率进行放大，补偿在整个多波长激光生成单元200中所有光器件引入的光功率损耗；

在步骤S308中，光隔离器208使沿图中虚线箭头所示的传输方向的激光顺利通过，而由各种反射效应引起的反向传输激光则被隔离截止，确保环形腔内的激光沿设计的方向传输；

在步骤S309中，循环一周后的光信号输入到2×2光耦合器202的编号为2的光输入口202-2，进行功率分配，一部分直接从2×2光耦合器202的编号为4的光输出口202-4直接输出到外部，另一部分光功率与可调谐直流激光产生单元100经2×2光耦合器202的编号为1的光输入口202-1输入的直流激光合并之后再次通过2×2光耦合器202的编号为3的光输出口202-3输出到光纤201中进行循环；

在步骤S310中，经过了n次循环之后，多波长激光的波长范围已经填满了第二光滤波器206的通带，后续循环产生的激光波长因为位于第二光滤波器206的通带之外，所以损耗远远大于光放大器207提供的增益，新的激光波长的循环产生到此时截止，多波长激光形成稳定状态，并由2×2光耦合器202的编号为4的光输出口202-4输出。

如图3所示，可调谐直流激光产生单元100中的激光波长演变过程为：

对应步骤S301，直流激光器101输出的初始单波长直流激光的光谱如图3(a)所示；对应步骤S302，在第一射频信号源103输出的射频信号和第一工作点控制单元104输出的直流偏置电压的共同作用下，电光强度调制102输出的调制后的光信号的光谱如图3(b)所示，此时的光谱中同时存在着±1阶调制边带和残余的初始直流激光；对应步骤S303，经过第一光滤波器105滤波后的光信号的光谱如图3(c)所示，此时的光谱中只有处于第一光滤波器105通带内的+1阶调制边带被保留，图中以实线表示，而处于通带外的-1阶调制边带和残余的初始直流激光则被滤除，图中以虚线表示。当连续改变第一射频信号源103输出的射频信号频率时，+1阶调制边带的波长可以连续调谐，即作为波长可连续调谐的直流激光。

如图4所示，多波长激光产生单元中的激光波长演变过程为：

在第一次循环中，对应步骤S304，可调谐直流激光产生单元100输出的激光输入到2×2光耦合器202的编号为1的光输入口202-1，经过功率分配后，一部分直接从2×2光耦合器202的编号为4的光输出口202-4直接输出到外部，另一部分光功率通过2×2光耦合器202的编号为3的光输出口202-3输出到光纤201中，此时的激光为单波长，光谱如图4(a)所示；对应步骤S305,在第二射频信号源204输出的射频信号和第二工作点控制单元205输出的直流偏置电压的共同作用下，第二电光调制器203输出的载波抑制单边带调制后的光信号的光谱如图4(b)所示，此时的光谱中除了需要的+1阶边带之外，还存在不需要的残余初始直流激光和-1阶边带；对应步骤S306，经过第二光滤波器206滤波后的光信号的光谱如图4(c)所示，图中以实线表示，此时的光谱中只有处于第二光滤波器206通带内的+1阶调制边带被保留，而处于通带外的-1阶调制边带和残余的初始直流激光则被滤除，图中以虚线表示；对应步骤S307，经过光放大器207之后的光谱如图4(d)所示，光谱中信号的强度增加了，补偿了所有光器件引入的插入损耗；

在第二次循环中，对应步骤S309，循环一周之后的光信号输入到2×2光耦合器202的编号为2的光输入口202-2，与可调谐直流激光产生单元100通过2×2光耦合器202的编号为1的光输入口202-1输入的直流激光合并，经过功率分配后，一部分直接从2×2光耦合器202的编号为4的光输出口202-4直接输出到外部，另一部分光功率通过2×2光耦合器202的编号为3的光输出口202-3输出到光纤201中，此时的光谱如图4(e)所示；对应步骤S305，第二电光调制器203对输入的激光进行载波抑制单边带调制，调制后的光谱如图4(f)所示，除了需要的正向调制边带，又生成了不需要的负向调制边带；对应步骤S306，经过第二光滤波器206滤波后的光信号的光谱如图4(g)所示，负向调制边带被滤除；对应步骤S307，经过光放大器207之后的光谱如图4(h)所示，光谱中信号的强度增加了，补偿了所有光器件引入的插入损耗；

按照上述的各步骤，光信号循环若干次，如图4(i)，每次循环就朝正频移方向生成一个新的波长，波长的间隔等于第二射频信号源204输出的射频信号的频率；

当循环到第n次时，对应步骤S309，循环n-1周之后的光信号输入到2×2光耦合器202的编号为2的光输入口202-2，与可调谐直流激光产生单元100通过2×2光耦合器202的编号为1的光输入口202-1输入的直流激光合并，经过功率分配后，一部分直接从2×2光耦合器202的编号为4的光输出口202-4直接输出到外部，另一部分光功率通过2×2光耦合器202的编号为3的光输出口202-3输出到光纤201中，此时的光谱如图4(j)所示；对应步骤S305，第二电光调制器203对输入的激光进行载波抑制单边带调制，调制后的光谱如图4(k)所示，除了需要的正向调制边带，又生成了不需要的负向调制边带，并且最新生成的正频移方向的波长已经位于第二光滤波器206的通带之外；对应步骤S306，经过第二光滤波器206滤波后的光信号的光谱如图4(l)所示，负向调制边带被滤除，但同时新成的正频移方向的波长也因为处于通带之外而被滤除；对应步骤S307，经过光放大器207之后的光谱如图4(m)所示，光谱中信号的强度增加了，补偿了所有光器件引入的插入损耗；对应步骤S310，由于循环n次之后，多波长激光的波长范围已经填满了第二光滤波器206的通带，下一个循环再生成的新的波长已经位于第二光滤波器206的通带之外，其损耗远远大于光放大器207提供的增益，因此新的激光波长的循环产生到此时截止，多波长激光形成稳定状态。2×2光耦合器202的编号为4的光输出口202-4将稳定的多波长激光输出。

实施例

本发明提供的波长可调谐的多波长激光产生方法的一个具体实施实例如下：

(1)启动整个装置。可调谐直流激光产生单元中：直流激光器输出频率为193.200THz的直流激光，并传输到第一电光强度调制器，第一射频信号源输出10GHz的射频信号，第一工作点控制单元输出控制信号使第一电光强度调制器工作在载波抑制调制状态下。此时，第一电光强度调制器将输出具有以下几个频率值的光信号：频率为193.190THz的-1阶调制边带、残留的幅度很小的193.200THz的初始直流激光，和频率为193.210THz的+1阶调制边带。上述光信号通过第一光滤波器后，仅保留193.210THz的+1阶调制边带作为新的直流激光，其他的频率成分被滤除。

(2)193.210THz的直流激光传输到多波长激光产生单元中。首先输入到2×2光耦合器的第一光输入口，然后被功率分配，一部分直接从2×2光耦合器的第一光输出口直接输出到外部，另一部分光功率通过2×2光耦合器的第二光输出口输出到光纤中，并传输进入双平行M-Z调制器的光输入口。第二射频信号源产生频率为20GHz的射频信号，并传输到双平行M-Z调制器的射频输入口，第二工作点控制单元输出控制信号，并传输到双平行M-Z调制器的直流偏置点控制输入口，使双平行M-Z调制器工作在载波抑制的单边带调制状态下。因此，双平行M-Z调制器将输出193.230THz的光信号，并传输通过第二光滤波器，而残留的调制所产生的负边带光信号则被第二光滤波器滤除。接下来，193.230THz的直流光信号依次通过光放大器和光隔离器，分别得到功率增益和防止反射的光信号。至此，光信号在多波长激光产生单元中完成一次循环，相比输入的直流激光信号的频率193.210THz，循环一次后的直流激光信号的频率为193.230THz，向正移频方向移动了20GHz，正好等于第二射频信号源输出的射频信号的频率。

(3)循环完一次的直流激光信号，频率为193.230THz，传输到2×2光耦合器的第二光输入口，然后被功率分配，一部分直接从2×2光耦合器的第一光输出口直接输出到外部，另一部分光功率通过2×2光耦合器的第二光输出口输出到光纤中，进行下一次循环。该次循环完成后，传输到2×2光耦合器的第二光输入口的直流激光信号的频率将变为193.250THz。即每循环一次，将得到正移频20GHz的一个新的频率的激光。

(4)当循环到第n次时，此时双平行M-Z调制器输出的光信号的频率为(193.210+(n-1)×0.02)THz，该频率已经超过了第二光滤波器的通带范围，将被滤除，即使后续的光放大器也无法将信号功率补偿。循环产生多波长激光的过程到此结束。此时，整个装置输出的多波长激光信号将同时包含(193.210THz、193.230THz、193.250THz、……、(193.210+(n-1)×0.02)THz)等多个频率的光信号。而起始波长对应的频率，即本例中的193.210THz，可以通过改变第一射频信号源输出的射频信号的频率而被调谐。例如，当射第一频信号源输出的射频信号的频率为12GHz时，起始波长对应的频率将变为193.212THz；同时，相邻波长之间的频率间隔，及本例中的20GHz，也可以通过改变第二射频信号源输出的射频信号的频率而被调谐。例如，当第二射频信号源输出的射频信号的频率为25GHz时，相邻波长之间的频率间隔也相应变为25GHz。

Claims (10)

1.一种波长可调谐的多波长激光产生系统，其特征在于，包括可调谐直流激光产生单元和多波长激光产生单元；

所述可调谐直流激光产生单元包括直流激光器、第一电光调制器、第一射频信号源、第一工作点控制单元和第一光滤波器，所述第一电光调制器分别与所述直流激光器、第一射频信号源、第一工作点控制单元和第一光滤波器相连；

所述多波长激光产生单元包括光耦合器、第二电光调制器、第二射频信号源、第二工作点控制单元、第二光滤波器、光放大器和光隔离器，所述光耦合器、第二电光调制器、第二光滤波器、光放大器、光隔离器之间依次环路连接，所述第二射频信号源和第二工作点控制单元分别与所述第二电光调制器相连；

所述第一光滤波器与所述光耦合器相连。

2.如权利要求1所述的一种波长可调谐的多波长激光产生系统，其特征在于，通过改变所述第一射频信号源输出的射频信号频率，可以调谐所述第一电光调制器输出的光信号的波长。

3.如权利要求1所述的一种波长可调谐的多波长激光产生系统，其特征在于，所述第一光滤波器能对所述第一电光调制器输出的光信号进行滤波，保留激光中的+1阶调制边带。

4.如权利要求1所述的一种波长可调谐的多波长激光产生系统，其特征在于，通过改变所述第二射频信号源输出的射频信号频率，可以调谐本多波长激光产生系统所产生的多波长激光的波长间隔。

5.如权利要求1所述的一种波长可调谐的多波长激光产生系统，其特征在于，所述第二光滤波器能消除所述第二电光调制器输出的光信号中的负边带。

6.如权利要求1所述的一种波长可调谐的多波长激光产生系统，其特征在于，所述光放大器可以补偿整个多波长激光产生单元环路中所有器件造成的光功率损耗。

7.如权利要求1所述的一种波长可调谐的多波长激光产生系统，其特征在于，所述光隔离器可以确保光信号沿设计的方向传播，截止方向的反射光。

8.如权利要求1所述的一种波长可调谐的多波长激光产生系统，其特征在于，所述各光器件均为保偏光器件。

9.如权利要求1所述的一种波长可调谐的多波长激光产生系统，其特征在于，所述各光电器件之间通过光纤连接。

10.一种利用权利要求1～9任一项所述的波长可调谐的多波长激光产生系统产生激光的方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)直流激光器产生直流激光并输入至第一电光调制器，第一射频信号源输出射频信号并输入至第一电光调制器，第一工作点控制单元输出直流电压信号并输入至第一电光调制器；

2)第一电光调制器对直流激光进行载波抑制调制，并输出调制后的光信号至第一滤波器；

3)第一光滤波器对第一电光调制器输出的光信号进行滤波，保留+1阶调制边带并输出至光耦合器；

4)光耦合器输出光信号至第二电光调制器，第二射频信号源输出射频信号至第二电光调制器，第二工作点控制单元输出直流电压信号至第二电光调制器；

5)第二电光调制器对光信号进行载波抑制单边带调制，并输出电信号至第二光滤波器；

6)第二光滤波器对对第二电光调制器输出的电信号进行滤波，消除负向调制边带，并输出滤波后的电信号至光放大器；

7)光放大器对光信号的功率进行放大，补偿在整个多波长激光生成单元回路中的光功率损耗，并输出光信号至光隔离器；

8)光隔离器截止反向传输的光信号，并输出整箱传输的光信号至光耦合器；

9)重复步骤4)～8)，至多波长激光的波长范围填满第二光滤波器的滤波通带，光耦合器输出多波长激光。