CN1855791A - 可调波长光源和使用该光源的波分复用传输系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及其输出波长可以被外部控制的可调波长光源和使用该光源的波分复用传输系统。根据本发明的可调波长光源被构建成能够通过控制注入光的波长来改变被波长锁定至注入光的法布里－佩罗型激光二极管的输出波长。根据本发明的可调波长光源提供相对大的输出功率和极好的经济特性。本发明也提出了使用该可调波长光源的波分复用传输系统。
Description
技术领域
本发明涉及提供波长选择性输出的光源。更具体地，本发明涉及其输出波长可以被外部控制的可调波长光源和使用该光源的波分复用(WDM)传输系统。
背景技术
按特定波长提供输出的光源是其中根据每个信道的波长来区分每个信道的波分复用传输系统的关键部件之一。
为了最小化相邻信道之间的干扰，波分复用传输系统的光源应该具有稳定的波长和足够的旁模抑制比(SMSR)。也希望具有高的输出功率和窄的谱线宽度。
在满足上述需求的现有技术中，分布式反馈激光二极管(DFBLD)是代表性光源。
但是，DFBLD非常昂贵，并且需要复杂的控制过程来将其输出波长固定在一指定点。使用宽带光源代替指定波长光源的光谱分割系统已经证实减少了系统的成本和复杂性。
非相干宽带光源(ILS)，如发光二极管(LED)、超发光二极管(SLD)以及发射经放大的自发辐射的光放大器，是用于光谱分割系统的代表性光源。因为与分布式反馈激光二极管相比能够简化波长控制过程，所以使用这些光源的光谱分割系统是非常有吸引力的。
美国专利5,440,417(System for spectrum-sliced fiber amplifierlight for multi-channel wavelength-division-multiplexedapplications)公开了使用光放大器光源进行光谱分割的方法。而且，美国专利5,694,234(Wavelength division multiplexing passiveoptical network including broadcast overlay)公开了使用直接调制LED的光谱分割系统。
但是，它们也有若干缺点。例如，LED或SLD几乎不提供足够的输出功率，而且光放大器光源需要昂贵的外部调制器，尽管它的输出功率相对较大。
这就是说，美国专利5,440,417中提出的系统需要附加的外部调制器，并且美国专利5,694,234中提出的系统几乎不能提供足够的输出功率。
另一方面，可调节波长光源改进了波分复用传输系统的功能性。
通过温度控制可以调整分布式反馈激光二极管(DFBLD)的输出波长，但是，可调波长范围仅仅是1270～1600nm波段(普通含二氧化硅单模光纤的低耗损波长段)内的大约几个纳米。
因此，现有技术中主要研究了使用外部腔的可调波长光源，但是，它们是昂贵的并且需要复杂的设备来调整输出波长。
发明内容
提出本发明来解决上述现有技术的问题。本发明提出了使用法布里-佩罗(Fabry-Perot)型激光二极管的可调波长光源和使用该光源的波分复用传输系统。
法布里-佩罗型激光二极管与LED和SLD相比可以提供更高的输出功率，并且与分布式反馈激光二极管(DFBLD)相比制造相对简单。但是，因为它是多模光源，所以它尚未被用于波分复用传输系统。
但是，韩国专利1003256870000(A light source forwavelength-division multiplexed telecommunication system using aFabry-Perot laser diode wavelength-locked by an injectedincoherent light，registered at Feb.8，2002)提出了通过使用法布里-佩罗型激光二极管来获得波长选择性输出的方法。通过从外部将窄带光注入到法布里-佩罗型激光二极管中，旁模抑制比增加了，并且可以获得特定波长处的高输出功率。
如上所述，根据本发明的可调波长光源被构成为能够通过控制外部注入光的波长来调整输出波长。
另外，通过控制法布里-佩罗型激光二极管的温度，可以优化可调波长光源的特性，如旁模抑制比、噪声属性以及输出功率。
附图说明
图1是根据本发明的可调波长光源实施例的示意图。
图2是用于测量根据本发明的可调波长光源实施例的特性的实验装置的示意图。
图3a～图3c是图2所示的实验装置测量的光谱。
图4a～图4b是由图2所示的实验装置与不同光滤波器一起测量的光谱。
图5a是用于测量现有技术的光谱分割系统中的眼图的实验装置，而图5b是用于测量根据本发明的光源的眼图的实验装置。
图6a和图6b是分别由图5a和图5b中所示的实验装置测量的眼图。
图7是根据本发明的波分复用传输系统的第一实施例。
图8是根据本发明的波分复用传输系统的第二实施例。
图9是根据本发明的波分复用传输系统的第三实施例。
图10是根据本发明的波分复用传输系统的第四实施例。
图11是使用根据本发明的光源的波分复用传输系统的第五实施例。
<附图主要部分的标号(符号)说明>
100：光传输系统
BLS：宽带光源
EDFA：两级掺铒光纤放大器
(D)MUX1：2N×1多路(去)复用器
(D)MUX2：N×1多路(去)复用器
DR：激光二极管驱动电路
EM：外部调制器
EMDR：外部调制器驱动电路
FPLD：法布里-佩罗型激光二极管
IL：波长交错器
OC：光回旋器
OSA：光谱分析仪
OSC：示波器
RX：光接收器
TBPF：可调带通滤波器
TEC：温度控制器
WDM：波分复用器
具体实施方式
下面，参照附图，具体描述本发明实施例的结构和工作原理。如图1所示，根据本发明的可调波长光源包括宽带光源(BLS)、可调带通滤波器(TBPF)、光回旋器以及法布里-佩罗型激光二极管。
这里，宽带光源是非相干光源(如发射经放大的自发辐射的光纤光放大器、半导体光放大器、发光二极管以及超发光二极管)或相干光源超连续光源中的任何一个。
理想的是，法布里-佩罗型激光二极管(FPLD)不应该包括用于高效光注入的光隔离器。
可调带通滤波器(TBPF)选择性地通过要注入的光。
法布里-佩罗型激光二极管(FPLD)是没有向其注入外部光的多模光源，但是如果从外部向其注入光，在法布里-佩罗型激光二极管的振荡模式中，在注入光的范围内的模式将输出相对高的功率，而在此范围之外的模式将被抑制。
从而，通过与法布里-佩罗型激光二极管(FPLD)相连接的光回旋器(OC)输出了波长选择性输出。
这里，因为光源的输出波长由注入到法布里-佩罗型激光二极管(FPLD)中的光确定，所以可以通过控制可调带通滤波器(TBPF)的通带来调整该输出波长。
法布里-佩罗型激光二极管(FPLD)的谐振腔模式的波长根据法布里-佩罗型激光二极管的温度而变化。
利用这种特性，通过控制法布里-佩罗型激光二极管(FPLD)的温度，可以控制诸如旁模抑制比、噪声特性、输出功率以及输出光谱的可调波长光源的特性。
另外，通过控制法布里-佩罗型激光二极管(FPLD)的电流，也可以控制诸如旁模抑制比、噪声特性、输出功率以及输出光谱的可调波长光源的特性。
可调波长光源的输出功率随施加至法布里-佩罗型激光二极管(FPLD)的偏流而改变。
因此，不但可以通过使用外部调制器而且也可以直接来调制可调波长光源。
如果向法布里-佩罗型激光二极管(FPLD)施加合适的电流，则可调波长光源的输出发生偏振，但是反射的注入光可以是非偏振的。
根据这种特性，通过在光回旋器(OC)的输出端口附加地安装偏振控制器和偏振器可以改进经调制的光信号的消光比。
这就是说，通过为要最大化的可调波长光源的输出功率来控制偏振控制器，可以最大化可调波长光源的输出的消光比。
在根据本发明的光源中，使用光回旋器(OC)来减少光插入耗损。
但是，即使是使用低成本光功率混合器来代替光回旋器(OC)，也可以得到具有相似特性的光源。
图2示出了用于测量根据本发明的可调波长光源实施例的特性的实验装置。
在图1中使用两级掺铒光纤放大器(EDFA)作为宽带光源(BLS)，并且使用法布里-佩罗型标准具滤波器作为可调带通滤波器(TBPF)。
两级掺铒光纤放大器(EDFA)输出经放大的自发辐射(ASE)，该自发辐射是带宽大于30nm的非相干光。
3dB带宽大约为2.5GHz的法布里-佩罗型标准具滤波器(FPEF)选择性地通过掺铒光纤放大器(EDFA)输出，而且通过施加电压可以控制通带。
通过光回旋器(OC)注入到法布里-佩罗型激光二极管(FPLD)的非相干光的功率是-2dBm，法布里-佩罗型激光二极管(FPLD)的阈值电流是10mA，向其施加了17mA的偏流。
法布里-佩罗型激光二极管(FPLD)的谐振腔长度大约为400μm，模间距大约为100GHz，其相当于法布里-佩罗型标准具滤波器(FPEF)的3dB带宽的40倍。
在图中OSA代表光谱分析仪。
图3a显示了在无ASE注入的情况下测量到的法布里-佩罗型激光二极管(FPLD)的输出光谱，图3b显示了注入到法布里-佩罗型激光二极管中的光的光谱，而图3c显示了在分别向可调波长光源注入图3b中的光后的可调波长光源的输出光谱。
注入到法布里-佩罗型激光二极管(FPLD)中的光的峰值波长分别是1530nm、1545nm和1560nm，并且法布里-佩罗型激光二极管(FPLD)的温度被设置成使图3c中测量到的旁模抑制比在各种情况下最大。
在光注入后，法布里-佩罗型激光二极管根据注入光的波长提供具有特定波长的波长选择输出。测量到的旁模抑制比大于30dB，并且输出功率大约为0dBm。
因此，可以注意到根据本发明的光源提供了具有大约大于30nm的可调波长范围的窄带输出。
图4a是由图2所示的实验装置与不同的光滤波器一起测量的光谱，它的3dB带宽大约是100GHz。
滤波器的中心波长大约是1558.8nm。
这里，滤波器的3dB带宽相当于法布里-佩罗型激光二极管(FPLD)的模间距。总之，当将3dB带宽是法布里-佩罗型激光二极管的模间距的若干倍的光注入到法布里-佩罗型激光二极管中时，可以实现根据本发明的光源。
图4b是由同一实验装置测量的光谱，但是调整了法布里-佩罗型激光二极管的温度，以使得注入光的中心波长对应于两个谐振腔模式的中点。
在这种情况下，所述光源提供了波长选择性输出。
用于根据本发明的可调波长光源的法布里-佩罗型激光二极管(FPLD)可以抑制注入的非相干光的强度噪声(intensity noise)。
也就是说，如在Jae-Seung Lee的文章(“Signal-to-noise ratiomeasurement of a 2.5-Gb/s spectrum-sliced incoherent lightchannel”，IEEE Photon. Technol.Lett.，Vol.1，no.1，pp.94-96，1997)中所提出的，光谱分割的非相干光具有大的强度噪声。
这种强度噪声劣化了光谱分割系统的性能。
在根据本发明的可调波长光源中，法布里-佩罗型激光二极管抑制了注入的非相干光的强度噪声。
如图5所示，可以构建试验装置来确认这个特性。
图5a所示的实验装置用于现有光谱分割系统，其使用附随有可调带通滤波器(TBPF)的外部调制器(EM)来调制窄带非相干滤波器，并且随后使用示波器(OSC)来测量其眼图。
图5b所示的实验装置用于根据本发明的可调波长光源，其将非相干光注入到法布里-佩罗型激光二极管(FPLD)中，直接调制法布里-佩罗型激光二极管，并且随后使用示波器(OSC)来测量其眼图。
3dB带宽约为2.5GHz的法布里-佩罗标准具滤波器(FPEF)被用作可调带通滤波器(TBPF)。
在两种情况下，调制比特率为622Mb/s，并且施加到外部调制器或法布里-佩罗型激光二极管(FPLD)的伪随机块信号(PRBS)是231-1。
图6a和图6b分别显示了在两种情况下测量的眼图。参照这两幅图，可以注意到根据本发明的可调波长光源抑制了非相干光的强度噪声。
如上文所述，根据本发明的可调波长光源可以用于波分复用传输系统中的各种应用。
图7显示了使用根据本发明的光源的波分复用传输系统的第一实施例，其通过光纤输出N个第一组波分复用光信号(λ1，λ3，……，λ2N-1)，并且接收通过光纤输入的N个第二组波分复用光信号(λ2，λ4，……，λ2N)。
如图7所示，根据本发明的波分复用传输系统包括N个法布里-佩罗型激光二极管(FPLD1，FPLD2，……，FPLDn)、N个激光二极管驱动电路(DR1，DR2，……，DRn)、N个激光二极管温度控制器(TEC1，TEC2，……，TECn)、N个光接收器(RX1，RX2，……，RXn)、一个2N×1(去)复用器((D)MUX1)、一个(去)复用器温度控制器(TEC)、两个波长交错器(IL1，IL2)、一个光回旋器(OC)，以及一个宽带光源(BLS)。
(去)复用器((D)MUX1)对通过公共端口输入的波分复用光信号进行去复用并分别通过2N个输入/输出端口输出它们。或者，其对分别通过2N个输入/输出端口输入的具有不同波长的光信号进行复用，并通过公共端口输出它们。
第一组光信号(λ1，λ3，……，λ2N-1)和第二组光信号(λ2，λ4，……，λ2N)的波长被配置成是相互交叉的。第一组光信号(λ1，λ3，……，λ2N-1)可以在(去)复用器((D)MUX1)的公共端口与奇数号端口(1，3，……，2N-1)之间传输，而第二组光信号(λ2，λ4，……，λ2N)可以在(去)复用器的公共端口与偶数号端口(2，4，……，2N)之间传输。
宽带光源(BLS)发射宽带光。
光回旋器(OC)通过第二端口输出通过第一端口输入的光信号，并且通过第三端口输出通过第二端口输入的光信号。
波长交错器(IL1，IL2)在第一端口与第二端口之间传输第一组光信号(λ1，λ3，……，λ2N-1)并阻塞第二组光信号(λ2，λ4，……，λ2N)，另一方面，在第一端口与第三端口之间传输第二组光信号(λ2，λ4，……，λ2N)并阻塞第一组光信号(λ1，λ3，……，λ2N-1)。
上述的传输系统(100)的连接可按如下执行：
N个法布里-佩罗型激光二极管(FPLD1，FPLD2，……，FPLDn)分别与(去)复用器((D)MUX1)的奇数号端口相连接，N个光接收器(RX1，RX2，……，RXn)分别与(去)复用器((D)MUX1)的偶数号端口相连接。
(去)复用器((D)MUX1)的公共端口与第一波长交错器(IL1)的第一端口相连接，第一波长交错器(IL1)的第二端口与光回旋器(OC)的第二端口相连接，所述光回旋器(OC)的第一端口与宽带光源(BLS)相连接，并且所述光回旋器(OC)的第三端口与第二波长交错器(IL2)的第二端口相连接。
第一波长交错器(IL1)的第三端口与第二波长交错器(IL2)的第三端口相互连接，并且第二波长交错器(IL2)的第一端口成为传输系统(100)的输出端口。
考虑传输系统(100)的工作原理，宽带光源(BLS)发射宽带光，所述发射的光接着通过光回旋器(OC)的第一端口被输入，通过第二端口，并且接着被输入到第一波长交错器(IL1)的第二端口中。
然后，第一波长交错器(IL1)通过第一端口输出输入的宽带光中的一部分。
来自第一波长交错器(IL1)的输出被输入到(去)复用器((D)MUX1)的公共端口中，并且分别通过(去)复用器((D)MUX1)对应的奇数号端口被输出。
来自(去)复用器((D)MUX1)的输出被分别输入到N个法布里-佩罗型激光二极管(FPLD1，FPLD2，……，FPLDn)，然后，并且接着N个法布里-佩罗型激光二极管(FPLD1，FPLD2，……，FPLDn)分别输出波长在(去)复用器((D)MUX1)的奇数号端口的通带内的第一组光信号(λ1，λ3，……，λ2N-1)。
第一组光信号(λ1，λ3，……，λ2N-1)由(去)复用器((D)MUX1)进行复用，然后被输入到第一波长交错器(IL1)的第一端口中。
输入到第一波长交错器(IL1)的第一端口中的第一组光信号(λ1，λ3，……，λ2N-1)通过第二端口被输出，经过光回旋器(OC)的第二端口和第三端口，然后被输入到第二波长交错器(IL2)的第二端口，以通过第二波长交错器(IL2)的第一端口被输出。
输入到第二波长交错器(IL2)的第一端口中的第二组光信号(λ2，λ4，……，λ2N)通过第三端口被输出，然后被输入到第一波长交错器(IL1)的第三端口，以通过第一端口被输出，其后被输入到(去)复用器((D)MUX1)的公共端口。
通过公共端口输入的第二组光信号(λ2，λ4，……，λ2N)通过(去)复用器((D)MUX1)的对应偶数号端口被输出，然后分别由N个光接收器(RX1，RX2，……，RXn)接收。
这里，传输系统(100)还可以包括用于调制N个法布里-佩罗型激光二极管(FPLD1，FPLD2，……，FPLDn)的N个激光二极管驱动电路(DR1，DR2，……，DRn)、用于对N个法布里-佩罗型激光二极管(FPLD1，FPLD2，……，FPLDn)的温度进行控制的N个激光二极管温度控制器(TEC1，TEC2，……，TECn)，以及用于对(去)复用器((D)MUX1)的温度进行控制的温度控制器(TEC)。
图8示出了使用根据本发明的可调波长光源的波分复用传输系统的第二实施例，其通过光纤输出N个第三组波分复用光信号(λ1，λ2，……，λN)，并且接收通过光纤输入的N个第四组波分复用光信号(λN+1，λN+2，……，λ2N)。
如图8所示，根据本发明的波分复用传输系统包括N个法布里-佩罗型激光二极管(FPLD1，FPLD2，……，FPLDn)、N个激光二极管驱动电路(DR1，DR2，……，DRn)、N个激光二极管温度控制器(TEC1，TEC2，……，TECn)、N个光接收器(RX1，RX2，……，RXn)、一个2N×1(去)复用器((D)MUX1)、一个(去)复用器温度控制器(TEC)、两个波分复用器(WDM1，WDM2)、一个光回旋器(OC)，以及一个宽带光源(BLS)。
(去)复用器((D)MUX1)对通过公共端口输入的光信号进行去复用并分别通过2N个输入/输出端口输出它们。或者，其对分别通过2N个输入/输出端口输入的具有不同波长的光信号进行复用，并通过公共端口输出它们。
第三组光信号(λ1，λ2，……，λN)和第四组光信号(λN+1，λN+2，……，λ2N)的波长被分别设置在不同的波长段。第三组光信号(λ1，λ2，……，λN)可以在(去)复用器((D)MUX1)的公共端口与第1到第N端口之间传输，而第四组光信号(λN+1，λN+2，……，λ2N)可以在(去)复用器的公共端口与第N+1到第2N端口之间传输。
宽带光源(BLS)发射宽带光。
光回旋器(OC)通过第二端口输出通过第一端口输入的光信号，并且通过第三端口输出通过第二端口输入的光信号。
波分复用器(WDM1，WDM2)在第一端口与第二端口之间传输第三组光信号(λ1，λ2，……，λN)并且阻塞第四组光信号(λN+1，λN+2，……，λ2N)，另一方面，它们在第一端口与第三端口之间传输第四组光信号(λN+1，λN+2，……，λ2N)并且阻塞第三组光信号(λ1，λ2，……，λN)。
上述传输系统(100)的连接可按如下执行：
N个法布里-佩罗型激光二极管(FPLD1，FPLD2，……，FPLDn)分别与(去)复用器((D)MUX1)的第1到第N端口相连接，N个光接收器(RX1，RX2，……，RXn)分别与(去)复用器((D)MUX1)的第N+1到2N端口相连接。
(去)复用器((D)MUX1)的公共端口与第一波分复用器(WDM1)的第一端口相连接，第一波分复用器(WDM1)的第二端口与光回旋器(OC)的第二端口相连接，光回旋器(OC)的第一端口与宽带光源(BLS)相连接，并且光回旋器(OC)的第三端口与第二波分复用器(WDM2)的第二端口相连接。
第一波分复用器(WDM1)的第三端口和第二波分复用器(WDM2)的第三端口相互连接，并且第二波分复用器(WDM2)的第一端口成为传输系统(100)的输出端口。
考虑传输系统(100)的工作原理，宽带光源(BLS)的输出通过光回旋器(OC)的第一端口被输入，通过第二端口，接着被输入到第一波分复用器(WDM1)的第二端口。
然后，第一波分复用器(WDM1)通过第一端口输出输入的宽带光中的一部分。
来自第一波分复用器(WDM1)的输出被输入到(去)复用器((D)MUX1)的公共端口，并且分别通过(去)复用器((D)MUX1)的对应的第1到第n端口被输出。
来自(去)复用器((D)MUX1)的输出被分别输入到N个法布里-佩罗型激光二极管(FPLD1，FPLD2，……，FPLDn)中，然后，N个法布里-佩罗型激光二极管(FPLD1，FPLD2，……，FPLDn)分别输出波长在(去)复用器((D)MUX1)的第1到第N端口的通带内的第三组光信号(λ1，λ2，……，λN)。
第三组光信号(λ1，λ2，……，λN)由(去)复用器((D)MUX1)进行复用，然后被输入到第一波分复用器(WDM1)的第一端口中。
输入到第一波分复用器(WDM1)的第三组光信号(λ1，λ2，……，λN)通过第二端口被输出，经过光回旋器(OC)的第二端口和第三端口，然后被输入到第二波分复用器(WDM2)的第二端口中，以通过第二波分复用器(WDM2)的第一端口被输出。
输入到第二波分复用器(WDM2)的第一端口中的第四组光信号(λN+1，λN+2，……，λ2N)通过第三端口被输出，然后被输入到第一波分复用器(WDM1)的第三端口中，以通过第一端口被输出，然后被输入到(去)复用器((D)MUX1)的公共端口中。
然后，通过公共端口输入的信号通过(去)复用器((D)MUX1)的对应的第N+1到第2N端口被输出，然后分别由与这些端口相连接的光接收器(RX1，RX2，……，RXn)接收。
这里，传输系统(100)还可以包括用于调制N个法布里-佩罗型激光二极管(FPLD1，FPLD2，……，FPLDn)的N个激光二极管驱动电路(DR1，DR2，……，DRn)、用于对N个法布里-佩罗型激光二极管(FPLD1，FPLD2，……，FPLDn)的温度进行控制的N个激光二极管温度控制器(TECl，TEC2，……，TECn)，以及用于对(去)复用器((D)MUX1)的温度进行控制的器温度控制器(TEC)。
图9示出了使用根据本发明的光源的波分复用传输系统的第三实施例，其通过光纤输出N个第五组波分复用光信号(λ1，λ2，……，λN)，并且接收通过光纤输入的N个第六组波分复用光信号(λN+1，λN+2，……，λ2N)。
如图9所示，根据本发明的波分复用传输系统包括N个法布里-佩罗型激光二极管(FPLD1，FPLD2，……，FPLDn)、N个激光二极管驱动电路(DR1，DR2，……，DRn)、N个激光二极管温度控制器(TEC1，TEC2，……，TECn)、N个光接收器(RX1，RX2，……，RXn)、一个N×1(去)复用器((D)MUX2)、一个(去)复用器温度控制器(TEC)、N+2个波分复用器(WDM1，WDM2，……，WDMn+1，WDMn+2)、一个光回旋器(OC)，以及一个宽带光源(BLS)。
(去)复用器((D)MUX2)对通过公共端口输入的波分复用光信号进行去复用，并分别通过N个输入/输出端口输出它们。或者，其对分别通过N个输入/输出端口输入的具有不同波长的光信号进行复用，并通过公共端口输出它们。这里，公共端口与每个输入/输出端口之间的信号传输特性按(去)复用器((D)MUX2)的自由光谱范围的I(任意整数)倍的波长间隔重复。
第五组光信号(λ1，λ2， ……，λN)和第六组光信号(λN+1，λN+2，……，λ2N)的波长被分别设置为处于不同的波长段中。第五组光信号(λ1，λ2，……，λN)和第六组光信号(λN+1，λN+2，……，λ2N)都可以在(去)复用器((D)MUX2)的公共端口与N个端口之间传输，但是，第五组光信号(λ1，λ2， ……，λN)和第六组光信号(λN+1，λN+2，……，λ2N)的波长分别被设置成彼此相隔(去)复用器((D)MUX2)的自由光谱范围的I(任意整数)倍的间隔。
宽带光源(BLS)发射宽带光。
光回旋器(OC)通过第二端口输出通过第一端口输入的光信号，并且通过第三端口输出通过第二端口输入的光信号。
波分复用器(WDM1，……，WDMn+1，WDMn+2)在第一端口与第二端口之间传输第五组光信号(λ1，λ2，……，λN)并且阻塞第六组光信号(λN+1，λN+2，……，λ2N)，另一方面，它们在第一端口与第三端口之间传输第六组光信号(λN+1，λN+2，……，λ2N)并且阻塞第五组光信号(λ1，λ2， ……，λN)。
上述传输系统(100)的连接可按如下执行：
(去)复用器((D)MUX2)的N个输入/输出端口分别与N个波分复用器(WDM3，……，WDMn+1，WDMn+2)第一端口相连接，N个法布里-佩罗型激光二极管(FPLD1，FPLD2，……，FPLDn)分别与N个波分复用器(WDM3，……，WDMn+1，WDMn+2)第二端口相连接，N个光接收器(RX1，RX2，……，RXn)分别与N个波分复用器(WDM3，……，WDMn+1，WDMn+2)第三端口相连接。
(去)复用器((D)MUX2)的公共端口与第一波分复用器(WDM1)的第一端口相连接，第一波分复用器(WDM1)的第二端口与光回旋器(OC)的第二端口相连接，光回旋器(OC)的第一端口与宽带光源(BLS)相连接，并且光回旋器(OC)的第三端口与第二波分复用器(WDM2)的第二端口相连接。
第一波分复用器(WDM1)的第三端口与第二波分复用器(WDM2)的第三端口相互连接，并且第二波分复用器(WDM2)的第一端口成为传输系统(100)的输出端口。
考察传输系统(100)的工作原理，宽带光源(BLS)的输出通过光回旋器(OC)的第一端口被输入，通过第二端口，然后被输入到第一波分复用器(WDM1)的第二端口。
然后，第一波分复用器(WDM1)通过第一端口输出所输入的光中的一部分。
来自第一波分复用器(WDM1)的输出被输入到(去)复用器((D)MUX2)的公共端口中，然后分别通过(去)复用器((D)MUX2)的对应输入/输出端口被输出。
来自(去)复用器((D)MUX2)的输出被分别输入到N个波分复用器(WDM3，……，WDMn+1，WDMn+2)的第一端口中，然后通过第二端口被输出，以分别被输入到N个法布里-佩罗型激光二极管(FPLD1，FPLD2，……，FPLDn)中。
N个法布里-佩罗型激光二极管(FPLD1，FPLD2，……，FPLDn)分别输出波长在(去)复用器((D)MUX2)的N个输入/输出端口的通带内的第五组光信号(λ1，λ2，……，λN)。
第五组光信号(λ1，λ2，……，λN)通过N个波分复用器(WDM3，……，WDMn+1，WDMn+2)传输以被输入到(去)复用器((D)MUX2)中，并且在此被复用。然后经复用的信号被输入到第一波分复用器(WDM1)的第一端口中。
输入到第一波分复用器(WDM1)的第一端口中的第五组光信号(λ1，λ2，……，λN)通过第二端口被输出，经过光回旋器(OC)的第二端口和第三端口，然后被输入到第二波分复用器(WDM2)的第二端口中，以通过第二波分复用器(WDM2)的第一端口被输出。
输入到第二波分复用器(WDM2)的第一端口中的第六组光信号(λN+1，λN+2，……，λ2N)通过第三端口被输出，然后被输入到第一波分复用器(WDM1)的第三端口中，以通过第一端口被输出，然后被输入到(去)复用器((D)MUX2)的公共端口中。
通过公共端口输入的第六组光信号(λN+1，λN+2，……，λ2N)通过(去)复用器((D)MUX2)的对应的输入/输出端口被输出，以被输入到N个波分复用器(WDM3，……，WDMn+1，WDMn+2)的第一端口中。
输入到N个波分复用器(WDM3，……，WDMn+1，WDMn+2)中的第六组光信号(λN+1，λN+2，……，λ2N)接着通过波分复用器的第三端口被输出，以由光接收器(RX1，RX2，……，RXn)接收。
这里，传输系统(100)还可以包括用于调制N个法布里-佩罗型激光二极管(FPLD1，FPLD2，……，FPLDn)的N个激光二极管驱动电路(DR1，DR2，……，DRn)、用于对N个法布里-佩罗型激光二极管(FPLD1，FPLD2，……，FPLDn)的温度进行控制的N个激光二极管温度控制器(TEC1，TEC2，……，TECn)，以及用于对(去)复用器((D)MUX2)的温度进行控制的温度控制器(TEC)。
图10示出了使用根据本发明的光源的波分复用传输系统的第四实施例。
如图10所示，根据本发明的波分复用传输系统包括N个法布里-佩罗型激光二极管(FPLD1，FPLD2，……，FPLDn)、N个激光二极管温度控制器(TEC1，TEC2，……，TECn)、一个N×1(去)复用器((D)MUX2)、一个(去)复用器温度控制器(TEC)、一个光回旋器(OC)、一个宽带光源(BLS)、一个外部调制器(EM)，以及一个外部调制器驱动电路(EMDR)。
(去)复用器((D)MUX2)对通过公共端口输入的波分复用光信号进行去复用并分别通过N个输入/输出端口输出它们。或者，其对分别通过N个输入/输出端口输入的具有不同波长的光信号进行复用，并通过公共端口输出它们。
宽带光源(BLS)发射宽带光。
光回旋器(OC)通过第二端口输出通过第一端口输入的光信号，并且通过第三端口输出通过第二端口输入的光信号。
上述的传输系统(100)的连接可按如下执行：
N个法布里-佩罗型激光二极管(FPLD1，FPLD2，……，FPLDn)分别与(去)复用器((D)MUX2)的N个端口相连接，并且(去)复用器((D)MUX2)的公共端口与光回旋器(OC)的第二端口相连接。
光回旋器(OC)的第一端口与宽带光源(BLS)相连接，并且光回旋器(OC)的第三端口与外部调制器(EM)相连接。
外部调制器驱动电路(EMDR)与外部调制器(EM)相连接，因此电信号被输入到外部调制器驱动电路(EMDR)中，并且经调制的光信号通过外部调制器(EM)被输出。
考察传输系统(100)的工作原理，宽带光源(BLS)的输出通过光回旋器(OC)的第一端口被输入，通过第二端口，以被输入到(去)复用器((D)MUX2)的公共端口中，然后分别通过(去)复用器((D)MUX2)的对应N个端口被输出。
来自(去)复用器((D)MUX2)的输出被分别输入到N个法布里-佩罗型激光二极管(FPLD1，FPLD2，……，FPLDn)中，并且各个法布里-佩罗型激光二极管(FPLD1，FPLD2，……，FPLDn)分别输出其波长在(去)复用器((D)MUX2)的N个端口的通带内的光信号。
来自N个法布里-佩罗型激光二极管(FPLD1，FPLD2，……，FPLDn)的输出由(去)复用器((D)MUX2)进行复用，通过光回旋器(OC)，然后被输入到外部调制器(EM)中。然后，外部调制器(EM)通过使用接收到的电信号来调制输入的光信号并且输出经调制的信号。
在上文描述的传输系统(100)中，通过控制施加到法布里-佩罗型激光二极管(FPLD1，FPLD2，……，FPLDn)中的电流，可以控制具有一个(或2个以上)特定波长的光信号通过外部调制器(EM)被输出。
本发明的传输系统(100)还包括：N个偏振控制器(PC1，PC2，……，PCn)，它们连接在(去)复用器((D)MUX2)的输入/输出端口与法布里-佩罗型激光二极管(FPLD1，FPLD2，…，FPLDn)之间；或者一个偏振控制器，连接在外部调制器(EM)与光回旋器(OC)之间。
传输系统(100)还包括用于对N个法布里-佩罗型激光二极管(FPLD1，FPLD2，……，FPLDn)的温度进行控制的N个激光二极管温度控制器(TEC1，TEC2，……，TECn)和用于对(去)复用器((D)MUX2)的温度进行控制的温度控制器(TEC)。
图11示出了使用根据本发明的光源的波分复用传输系统的第五实施例，其还包括具有图10所示的传输系统的结构的光接收器(RX)。
光接收器(RX)把输入的光信号转换成电信号。
由于包括附加的光接收器(RX)，所以当从外部输入具有特定波长的光信号时，系统可以将该信号转换为电信号，然后将其转换回具有1个(或更多个)波长的光信号。
这里，通过控制施加到法布里-佩罗型激光二极管(FPLD1，FPLD2，……，FPLDn)的电流，可以改变通过外部调制器(EM)输出的光信号的波长。
如上所述，使用根据本发明的光源的波分复用传输系减少了每个信道的成本。而且，它可以增加输出功率，从而使得可以容易地构建传输系统并扩展网络覆盖范围。
另外，根据本发明的波分复用传输系统被构建为用于通过同一光纤输入和/或输出波分复用光信号，从而，可以将光通信所需光纤的数量降到现有技术的一半。
由于本领域技术人员可以意识到在本发明范围内的附加变型和应用，所以本发明并不限于上述的实施例和附图。
Claims (26)
1、一种构建可调波长光源的方法，
其特征在于，通过将外部光注入到法布里-佩罗型激光二极管来将所述法布里-佩罗型激光二极管的输出波长锁定在所述注入光的带宽内，
其特征还在于，通过调整所述光的波长来调整所述法布里-佩罗型激光二极管的输出波长。
2、根据权利要求1所述的构建可调波长光源的方法，
其特征在于，通过控制所述法布里-佩罗型激光二极管的温度来控制旁模抑制比、噪声特性以及输出功率。
3、根据权利要求1所述的构建可调波长光源的方法，
其特征在于，通过控制向所述法布里-佩罗型激光二极管施加的电流来控制旁模抑制比、噪声特性以及输出功率。
4、一种用于构建可调波长光源的装置，包括：
输出宽带光的宽带光源；
可调带通滤波器，其通带可以改变，选择性地仅通过所述通带内的光；
法布里-佩罗型激光二极管，当从外部向其注入光时提供波长在所述可调带通滤波器的通带内的输出；
光回旋器，与所述可调带通滤波器和所述法布里-佩罗型激光二极管相连接，将通过所述可调带通滤波器注入的所述光传输到所述法布里-佩罗型激光二极管，并将所述法布里-佩罗型激光二极管的输出传输到外部。
5、一种波分复用传输系统，包括：
输出宽带光的宽带光源；
光回旋器，通过第二端口输出通过第一端口输入的光信号，并且通过第三端口输出通过第二端口输入的光信号；
2N×1(去)复用器，具有一公共端口和2N个输入/输出端口，分别在所述公共端口与所述2N个输入/输出端口之间传输具有不同波长的光信号；
两个波长交错器，在第一端口与第二端口之间传输在所述(去)复用器的所述公共端口与奇数号输入/输出端口之间传输的具有特定波长的光信号，并阻塞具有不同波长的光信号；并且，在第一端口与第三端口之间传输在所述(去)复用器的所述公共端口与偶数号输入/输出端口之间传输的具有特定波长的光信号，并阻塞具有不同波长的光信号；
N个法布里-佩罗型激光二极管；以及
N个光接收器，用于将输入的光信号转换为电信号并输出它们，
其特征在于：
所述N个法布里-佩罗型激光二极管分别与所述(去)复用器的奇数号端口相连接；
所述N个光接收器分别与所述(去)复用器的偶数号端口相连接；
所述(去)复用器的所述公共端口与第一波长交错器的第一端口相连接；
所述第一波长交错器的第二端口与所述光回旋器的第二端口相连接；
所述光回旋器的第一端口与所述宽带光源相连接；
所述光回旋器的第三端口与第二波长交错器的第二端口相连接；并且
所述第二波长交错器的第三端口与所述第一波长交错器的第三端口相连接。
6、一种波分复用传输系统，包括：
输出宽带光的宽带光源；
光回旋器，通过第二端口输出通过第一端口输入的光信号，并且通过第三端口输出通过第二端口输入的光信号；
2N×1(去)复用器，具有一公共端口和2N个输入/输出端口，分别在所述公共端口与所述2N个输入/输出端口之间传输具有不同波长的光信号；
两个波分复用器，在第一端口与第二端口之间传输在所述(去)复用器的所述公共端口与第1到第N输入/输出端口之间传输的具有特定波长的光信号，并阻塞具有不同波长的光信号；并且，在第一端口与第三端口之间传输在所述(去)复用器的所述公共端口与第N+1到第2N输入/输出端口之间传输的具有特定波长的光信号，并阻塞具有不同波长的光信号；
N个法布里-佩罗型激光二极管；以及
N个光接收器，用于将输入的光信号转换为电信号并输出它们，其特征在于：
所述N个法布里-佩罗型激光二极管分别与所述(去)复用器的第1到第N端口相连接；
所述N个光接收器分别与所述(去)复用器的第N+1到第2N端口相连接；
所述(去)复用器的所述公共端口与第一波分复用器的第一端口相连接；
所述第一波分复用器的第二端口与所述光回旋器的第二端口相连接；
所述光回旋器的第一端口与所述宽带光源相连接；
所述光回旋器的第三端口与第二波分复用器的第二端口相连接；并且
所述第二波分复用器的第三端口与所述第一波分复用器的第三端口相连接。
7、一种波分复用传输系统，包括：
输出宽带光的宽带光源；
光回旋器，通过第二端口输出通过第一端口输入的光信号，并且通过第三端口输出通过第二端口输入的光信号；
N×1(去)复用器，具有一公共端口和N个输入/输出端口，分别在所述公共端口与所述N个输入/输出端口之间传输具有不同波长的光信号；
N+2个波分复用器，在第一端口与第二端口之间传输在所述(去)复用器的所述公共端口与所述N个输入/输出端口之间传输的、具有在所述(去)复用器的特定自由光谱范围内的特定波长的光信号，并阻塞具有不同波长的光信号；并且，在第一端口与第三端口之间传输具有与在所述第一端口与所述第二端口之间传输的所述光信号的波长偏离所述自由光谱范围的间隔的波长的光信号，并且阻塞具有不同波长的光信号；
N个法布里-佩罗型激光二极管；以及
N个光接收器，用于将输入的光信号转换为电信号并输出它们，
其特征在于：
所述(去)复用器的所述N个输入/输出端口分别与第3到第N+2波分复用器的第一端口相连接；
所述N个法布里-佩罗型激光二极管分别与所述第3到第N+2波分复用器的第二端口相连接；
所述N个光接收器分别与所述第3到第N+2波分复用器的第三端口相连接；
所述(去)复用器的所述公共端口与第一波分复用器的第一端口相连接；
所述第一波分复用器的第二端口与所述光回旋器的第二端口相连接；
所述光回旋器的第一端口与所述宽带光源相连接；
所述光回旋器的第三端口与第二波分复用器的第二端口相连接；并且
所述第二波分复用器的第三端口与所述第一波分复用器的第三端口相连接。
8、根据权利要求5所述的波分复用传输系统，
其特征在于，还包括用于对所述(去)复用器的温度进行控制的温度控制器。
9、根据权利要求5所述的波分复用传输系统，
其特征在于，还包括用于直接调制所述N个法布里-佩罗型激光二极管的N个激光二极管驱动电路。
10、根据权利要求5所述的波分复用传输系统，
其特征在于，还包括用于对所述N个法布里-佩罗型激光二极管的温度进行控制的N个温度控制器。
11、一种波分复用传输系统，包括：
输出宽带光的宽带光源；
光回旋器，通过第二端口输出通过第一端口输入的光信号，并且通过第三端口输出通过第二端口输入的光信号；
N×1(去)复用器，具有一公共端口和N个输入/输出端口，分别在所述公共端口与所述N个输入/输出端口之间传输具有不同波长的光信号；
N个法布里-佩罗型激光二极管；
外部调制器，其具有用于光信号的输入端口和输出端口，根据向其施加的电信号调制通过所述输入端口输入的光信号，并通过所述输出端口输出经调制的信号；以及
外部调制器驱动装置，提供用于操作所述外部调制器的所述电信号，
其特征在于：
所述N个法布里-佩罗型激光二极管分别与所述(去)复用器的所述N个输入/输出端口相连接；
所述(去)复用器的所述公共端口与所述光回旋器的第二端口相连接；
所述光回旋器的第一端口与所述宽带光源相连接；
所述光回旋器的第三端口与所述外部调制器的所述输入端口相连接；并且
所述外部调制器驱动装置与所述外部调制器相连接。
12、根据权利要求11所述的波分复用传输系统，
其特征在于，还包括光接收器，该光接收器与所述外部调制器驱动装置的输入端口相连接，从而将输入到所述光接收器中的光信号转换为电信号，然后将所述电信号重新转换为光信号并输出所述经重新转换的光信号。
13、根据权利要求11所述的波分复用传输系统，
其特征在于，还包括用于对所述(去)复用器的温度进行控制的温度控制器。
14、根据权利要求11所述的波分复用传输系统，
其特征在于，还包括连接在所述N个法布里-佩罗型激光二极管与所述(去)复用器的所述N个输入/输出端口之间的N个偏振控制器。
15、根据权利要求11所述的波分复用传输系统，
其特征在于，还包括连接在所述光回旋器的所述第三端口与所述外部调制器之间的偏振控制器。
16、根据权利要求11所述的波分复用传输系统，
其特征在于，还包括用于对所述N个法布里-佩罗型激光二极管的温度进行控制的N个温度控制器。
17、根据权利要求6所述的波分复用传输系统，
其特征在于，还包括用于对所述(去)复用器的温度进行控制的温度控制器。
18、根据权利要求6所述的波分复用传输系统，
其特征在于，还包括用于直接调制所述N个法布里-佩罗型激光二极管的N个激光二极管驱动电路。
19、根据权利要求6所述的波分复用传输系统，
其特征在于，还包括用于对所述N个法布里-佩罗型激光二极管的温度进行控制的N个温度控制器。
20、根据权利要求7所述的波分复用传输系统，
其特征在于，还包括用于对所述(去)复用器的温度进行控制的温度控制器。
21、根据权利要求7所述的波分复用传输系统，
其特征在于，还包括用于直接调制所述N个法布里-佩罗型激光二极管的N个激光二极管驱动电路。
22、根据权利要求7所述的波分复用传输系统，
其特征在于，还包括用于对所述N个法布里-佩罗型激光二极管的温度进行控制的N个温度控制器。
23、一种装置，包括：
能够发射激光的光源，其包括具有两个或更多个谐振腔模式的激光芯片，其中，所述能够发射激光的光源接收来自宽带光源的光信号的光谱分割，以将所述能够发射激光的光源的输出波长波长锁定在注入光信号的带宽内；并且其中，注入光信号的带宽；并且其中，注入光的带宽和所述激光芯片的物理长度被匹配成大约引起芯片的带宽中的波长被匹配成大约引起注入光信号的带宽中的波长与所述能够发射激光的光源的一个或更多个谐振腔模式重叠，所述能够发射激光的光源与外部环境无关地转换所述能够发射激光的光源的谐振腔模式。
24、根据权利要求23所述的装置，
其中，所述能够发射激光的光源是法布里-佩罗型激光二极管。
25、根据权利要求24所述的装置，
其中，所述激光芯片的物理长度具有大于350微米的芯片长度。
26、根据权利要求24所述的装置，
其中，所述激光芯片的物理长度具有大约400微米的芯片长度，并且谐振腔模间距约为100GHz。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008116357A1 (fr) * | 2007-03-28 | 2008-10-02 | Xi'an Institute Of Optics And Precision Mechanics Of Chinese Academy Of Sciences | Procede de production d'une impulsion ultracourte de laser a commutation de gain injectee de facon externe |
| CN103457142A (zh) * | 2013-07-22 | 2013-12-18 | 中国科学技术大学 | 一种横模-波长相关可调全光纤激光器 |
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2005
- 2005-04-29 CN CN 200510068991 patent/CN1855791A/zh active Pending
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