CN1985419A - 使用法布里－珀罗激光二极管的宽带光源 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了实现适用于光用户网络的波长锁定的法布里－珀罗激光二极管的必要的宽带光源。该宽带光源基于使用低成本法布里－珀罗激光二极管的互回馈注入的方法和使用正在经历线性调频脉冲的法布里－珀罗激光二极管的方法。传统的宽带光源使用的发光二极管、掺铒光纤放大器或超发光二极管的功率水平较低而且成本高，因此传统的宽带光源效率低。然而，本发明使用提出的法布里－珀罗激光二极管可以容易地实现低成本的宽带光源。
Description
技术领域
本发明涉及可应用于波分复用-无源光网络(WDM-PON)系统的宽带光源(BLS)，尤其涉及使用低成本法布里-珀罗(Fabry-Perot，FP)激光二极管的互回馈注入(mutual injection)或线性调频脉冲(chirping)的BLS。
背景技术
传统的用户网络由使用电话线的非对称数字用户线(ADSL)或甚高速数字用户线(VDSL)构造，或者由使用同轴电缆的电缆调制解调器构造。因为上述结构使用铜线，根据传输距离，它的容量限制为最大52Mbps。当数据通信量增加，并且各种多媒体服务如高清晰度电视(HDTV)、电子商务、点播系统(VOD)等受到重视，现有的用户网络的容量需要扩充。为扩充网络容量，基于光纤对波分复用-无源光网络(WDM-PON)系统进行了大量研究。
在WDM-PON系统中，每个用户必须分配一个波长。因此，每个用户需要一个光源，因而增加了用户的经济负担。更确切地说，当固定有振荡波长的分布反馈(DFB)激光二极管(LD)用作每个用户的固定光源时，DFB激光二极管的高成本使其难以商业化。因此，WDM-PON技术的关键是实现低成本光源。
法布里-珀罗(FP)激光二极管(LD)具有低成本的优点。然而，由于模分配噪声[1]，法布里-珀罗激光二极管不适合用来作为WDM-PON系统中的光源。
另一种实现用于WDM-PON的低成本的光源的方法是使用波长锁定的法布里-珀罗激光二极管[3]。这种使用波长锁定的法布里-珀罗激光二极管的方法将非相干光源的波长注入多模振荡的法布里-珀罗激光二极管，固定法布里-珀罗激光二极管的振荡波长为注入的波长，并使法布里-珀罗激光二极管在单模中振荡，从而产生WDM光源。
例如，发光二极管(LED)、用于产生放大的自发发射(ASE)的掺铒光纤放大器(EDFA)、或超发光二极管(SLD)被使用作为宽带光源用于波长注入到波长锁定的法布里-珀罗激光二极管[2]和[3]。
参考文献
[1]K.Peterman，激光二极管调制与噪声，伦敦：Kluwer学院出版社，1988
[2]Tae-Won Oh，et al.，用于波分复用-无源光网络的宽带光源，光电子和通讯讨论会(OECC)，2003
[3]Chang-Hee Lee，Hyun-Deok Kim，法布里-珀罗激光二极管光源用于基于WDM的波长锁定为注入的非相干光的光通讯：韩国，10-2002-0325687[P]，2002-2-28
然而，存在的问题是作为传统BLS使用的LED、EDFA或SLD的功率电平低而且成本高，因此传统的BLS效率低。
发明内容
因此，本发明的一个目的是利用低成本的法布里-珀罗(FP)激光二极管(LDs)实现产生广谱和高功率的宽带光源(BLS)。
以上和其它目的可以通过一种使用法布里-珀罗(FP)激光二极管(LDs)产生第一宽带光源的方法而实现，该方法包括：通过加宽激光振荡模式的振荡线宽而产生宽带光源，该激光振荡模式是通过至少两个法布里-珀罗激光二极管的互回馈注入从至少两个法布里-珀罗激光二极管产生的。
以上和其它目的可以通过使用法布里-珀罗(FP)激光二极管(LDs)产生第二宽带光源的方法而实现，该方法包括：通过以比期望的传输率的频率更高的频率直接调制多个法布里-珀罗激光二极管的方式引入多个法布里-珀罗激光二极管的线性调频脉冲，和通过加宽激光振荡模式的振荡线宽而产生宽带光源。
当光在振荡模式之一中过滤且过滤的光被注入法布里-珀罗激光二极管时，可以实现波长锁定的法布里-珀罗激光二极管。
以上和其它目的可以通过使用法布里-珀罗(FP)激光二极管(LDs)产生第三宽带光源而实现，其包括：一对用于产生多模式光的法布里-珀罗激光二极管；和用于耦合这对法布里-珀罗激光二极管的输出的光耦合器，其中这对法布里-珀罗激光二极管的输出端口相互耦合，以便光子注入在这对法布里-珀罗激光二极管之间。
以上和其它目的可以通过使用法布里-珀罗(FP)激光二极管(LDs)产生第四宽带光源而实现，其包括：N个用于产生多模式光的法布里-珀罗激光二极管；和用于耦合N个法布里-珀罗激光二极管的输出的光耦合器，其中N个法布里-珀罗激光二极管的输出端口相互耦合，以便光子注入在N个法布里-珀罗激光二极管之间。
以上和其它目的可以通过使用法布里-珀罗(FP)激光二极管(LDs)产生第五宽带光源的方法而实现，其包括：用于产生多模式光的法布里-珀罗激光二极管；和用于引入该法布里-珀罗激光二极管的线性调频脉冲的频率发生器。
以上和其它目的可以通过使用法布里-珀罗(FP)激光二极管(LDs)产生第六宽带光源的方法而实现，其包括：N个用于产生多模式光的法布里-珀罗激光二极管；用于引入N个法布里-珀罗激光二极管的线性调频脉冲的频率发生器；和用于耦合N个法布里-珀罗激光二极管的输出的光耦合器。
以上和其它目的可以通过光传输器而实现，其包括：第一、第三或第四宽带光源；用于在宽带光源的多个振荡模式中将光过滤为n个光成分的第一阵列波导光栅(AWG)，这里n是第一AWG的输出端口的数量或波分复用(WDM)的信道的数量；用于传输的光纤；用于输出光的波长锁定到通过第一AWG注入的光波长的n个法布里-珀罗(FP)激光二极管(LDs)；用于将通过第一AWG输入的光输出的光学循环器；和用于将WDM信号多路分用为n个信号的第二AWG。
以上和其它目的可以通过光传输器而实现，其包括：第二、第五或第六宽带光源；用于在宽带光源的多个振荡模式中将光过滤为n个光成分的第一阵列波导光栅(AWG)，这里n是第一AWG的输出端口的数量或波分复用(WDM)的信道的数量；用于传输的光纤；用于输出光的波长锁定到通过第一AWG注入的光波长的n个法布里-珀罗(FP)激光二极管(LDs)；用于将通过第一AWG输入的光输出的光学循环器；和用于将WDM信号多路分用为n个信号的第二AWG。
以上和其它目的可以通过使用第一到第六宽带光源之一产生非偏振宽带光源的方法而实现，该方法包括：使用一个偏振的宽带光源的两个输出端口的输出，或分离并使用用于复用偏振光的两个偏振宽带光源中的一个偏振宽带光源的一个输出端口的输出。
当使用用于复用偏振光的两个偏振宽带光源中的一个偏振宽带光源的两个输出端口的输出时，一个偏振宽带光源的两个输出端口的输出分别由第一和第二偏振控制器控制，因此输出可以是水平和垂直偏振光成分，并且该水平和垂直偏振光成分被送到偏振分束器。可选地，当使用用于复用偏振光的两个偏振宽带光源中的一个偏振宽带光源的两个输出端口的输出时，一个偏振宽带光源的两个输出端口的输出中的一个被由波片调节为垂直于另一输出的偏振光，并且互相垂直的偏振光成分被送到保偏光纤耦合器。或者，当使用用于复用偏振光的两个偏振宽带光源中的一个偏振宽带光源的两个输出端口的输出时，一个偏振宽带光源的两个输出端口输出的偏振光成分被由至少一个偏振控制器调节为互相垂直，并且该互相垂直的偏振光成分被送到保偏光纤耦合器。
当分离和使用用于复用偏振光的两个偏振宽带光源中的一个偏振宽带光源的一个输出端口的输出时，一个偏振宽带光源的一个输出端口的输出由1×2的光耦合器分离为两个成分，该光耦合器的两个成分由第一和第二偏振控制器调节为水平和垂直偏振光成分，并且该水平和垂直偏振光成分被送到偏振分束器。可选地，当分离和使用用于复用偏振光的两个偏振宽带光源中的一个偏振宽带光源的一个输出端口的输出时，一个偏振宽带光源的一个输出端口的输出由1×2的光耦合器分离为两个成分，从光耦合器输出的一个成分由波片调节为垂直于另一成分的偏振光，并且该互相垂直的偏振光成分被送到保偏光纤耦合器。可选地，当分离和使用用于复用偏振光的两个偏振宽带光源中的一个偏振宽带光源的一个输出端口的输出时，从一个偏振宽带光源的一个输出端口输出的偏振光成分由至少一个偏振控制器调节为互相垂直，并且该互相垂直的偏振光成分被送到保偏光纤耦合器。
以上和其它目的可以由光传输器实现，其包括：非偏振宽带光源；用于在非偏振宽带光源的多个振荡模式中将光过滤为n个光成分的第一阵列波导光栅(AWG)，这里n是第一AWG的输出端口的数量或波分复用(WDM)的信道的数量；用于传输的光纤；用于输出光的波长锁定到通过第一AWG注入的光波长的n个法布里-珀罗(FP)激光二极管(LDs)；用于将通过第一AWG输入的光输出的光学循环器；和用于将WDM信号多路分用为n个信号的第二AWG。
本发明提供了使用低成本法布里-珀罗激光二极管并能在低成本下产生期望的功率输出的具有简单结构的宽带光源(BLS)。
本发明具有两个技术特征。依照第一个技术特征，振荡模式的光谱通过法布里-珀罗激光二极管的互回馈注入加宽，因此该加宽的光谱用于BLS中。依照第二个技术特征，使用当法布里-珀罗激光二极管的信号调制为大信号时产生的线性调频脉冲加宽光谱，以便该加宽的光谱用于BLS中。
本发明可以利用由注入宽带光源(BLS)波长锁定的法布里-珀罗(FP)激光二极管(LDs)作为低成本光源，用于基于波分复用-无源光网络(WDM-PON)系统的光通讯中。
附图说明
图1所示为依照本发明的第一实施例的使用法布里-珀罗(FP)激光二极管(LDs)的互回馈注入的宽带光源(BLS)；
图2所示为图1的法布里-珀罗激光二极管#1和#2在互回馈注入前的光谱；
图3所示为图1的法布里-珀罗激光二极管在互回馈注入后的光谱；
图4到图7所示为使用N个法布里-珀罗激光二极管的互回馈注入的BLS；
图8所示为使用依照图1的第一实施例的BLS的实验配置；
图9所示为图8的法布里-珀罗激光二极管#3在波长锁定之后和之前的光谱间的关系；
图10所示为图8的实验结果的眼状图；
图11所示为使用依照本发明的第二实施例的法布里-珀罗激光二极管的线性调频脉冲的BLS；
图12所示为使用线性调频脉冲的法布里-珀罗激光二极管#7的光谱之间的关系；
图13所示为正在经历线性调频脉冲的法布里-珀罗激光二极管#7的光谱之间的关系；
图14所示为使用依照图11的第二实施例的BLS的实验配置；
图15所示为正在经历线性调频脉冲的法布里-珀罗激光二极管#7的多模和单模脉冲之间的关系；
图16所示为根据当正在经历线性调频脉冲的法布里-珀罗激光二极管#7的光谱在一种模式下通过光纤时的光纤长度的脉冲之间的关系；
图17所示为使用线性调频脉冲的法布里-珀罗激光二极管#7与光纤耦合的结构；
图18所示为使用N个法布里-珀罗激光二极管的线性调频脉冲的BLS；
图19所示为用于实现当偏振的BLS的输出端口的数量为一个时的非偏振BLS的偏振复用器；和
图20所示为用于实现当偏振的BLS的输出端口的数量为两个时的非偏振BLS的偏振复用器。
具体实施方式
现在，将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细说明。
图1所示为使用依照本发明的第一个实施例的法布里-珀罗(FP)激光二极管(LDs)的互回馈注入的宽带光源(BLS)。该BLS包括法布里-珀罗激光二极管#1和#2，用于耦合法布里-珀罗激光二极管#1和#2的输出的50∶50的耦合器(CPL)，以及去耦器#1和#2。
法布里-珀罗激光二极管#1和#2的输出互相耦合。在法布里-珀罗激光二极管#1和#2之间发生光子注入。发生于法布里-珀罗激光二极管#1和#2之间的光子注入指“互回馈注入”。即，当法布里-珀罗激光二极管#1的输出端口与法布里-珀罗激光二极管#2的输出端口耦合时，振荡并从法布里-珀罗激光二极管#1输出的光子被注入到法布里-珀罗激光二极管#2的空穴中。相似地，法布里-珀罗激光二极管#2的输出被注入到法布里-珀罗激光二极管#1。
“互回馈注入”可以通过利用50∶50的CPL实现。50∶50的CPL可以通过分离互回馈注入的输出获得输出光，并且可以互相耦合法布里-珀罗激光二极管#1和#2。例如，50∶50的CPL可以使用具有能获取输出的一个或两个输出端口的2×2或1×2光耦合器。
去耦器#1和#2防止输出光被反射和输入到法布里-珀罗激光二极管#1和#2。
当法布里-珀罗激光二极管#1和#2直接互相连接而没有利用光耦合器时，除了位于用于互相连接法布里-珀罗激光二极管#1和#2的方向上的镜子，其它镜子的光的输出可以用作输出光。
法布里-珀罗激光二极管中的振荡模式之间的波长间隔由空穴的长度确定。即，因为连续地在法布里-珀罗激光二极管的空穴的右和左方向传播的波长振荡，所以当空穴长度较长时，波长振荡之间的间隔较窄。
当法布里-珀罗激光二极管的偏置电流增加时，由于载流子浓度的增加，法布里-珀罗激光二极管的折射率减小，并且振荡波长减小。
进一步，当法布里-珀罗激光二极管的温度变化时，激光二极管的折射率变化，因此振荡波长变化。
因此，振荡模式的波长可以由改变偏置电流和法布里-珀罗激光二极管#1和#2的每一个的温度而调节。图2(a)和2(b)表示了法布里-珀罗激光二极管#1和#2的独立光谱。
图3所示为在通过改变图1中的法布里-珀罗激光二极管#1和#2的偏置电流和操作温度调节波长振荡后，通过互反馈注入产生的输出。
如图3所示，可以看到与互回馈注入前来自独立的法布里-珀罗激光二极管的光谱振荡相比，通过互回馈注入产生的输出具有加宽的振荡带宽。即，互回馈注入前在法布里-珀罗激光二极管的一种模式中的3dB的带宽是0.1nm(受测量仪器的分辨率限制)。互回馈注入后，带宽增加到近似0.3nm。因为加宽后的振荡带宽的光谱具有很低的相干性，所以它可以在BLS中使用。
现在将说明如图3所示的具有较宽非相干线宽的多模式源的特性。
模分配噪声通过“互回馈注入”在法布里-珀罗激光二极管的一种模式中减少。通常，能在多模式振荡的法布里-珀罗激光二极管的一种模式具有模分配噪声。即，因为在一种模式中振荡的发挥作用的光子的数量不是保持恒定而是随时间而变化的，所以噪声发生。
当法布里-珀罗激光二极管#1和#2的输出通过50∶50耦合器而耦合，并且产生了互回馈注入的信道时，在相同的波长模式中振荡的光子是双向注入的。甚至当法布里-珀罗激光二极管#1的在一种模式中振荡的发挥作用的光子的数量减少时，因为法布里-珀罗激光二极管#2补偿了光子，所以模分配噪声减少了。因此，当用于互回馈注的法布里-珀罗激光二极管的数量增加时，模分配噪声可以减少。即，N个法布里-珀罗激光二极管可以用于法布里-珀罗激光二极管的增加的数量。
图4、5、6和7示出了具有使用互回馈注入效果的N个法布里-珀罗激光二极管的BLS。图4、5、6和7分别使用1∶N耦合器、1∶2耦合器、具有星形拓扑的N∶N的耦合器以及1∶2和2∶2耦合器。在N个法布里-珀罗激光二极管的多束激光被调制并且它们的振荡线宽增加后，具有增加的线宽的N个法布里-珀罗激光二极管的光子可以被互回馈注入。
法布里-珀罗激光二极管可以使用带抗反射涂层的激光器以提高互回馈注入效果。更特别地，非相干光源的带宽可以通过使用宽带法布里-珀罗激光二极管而增加。
当光子周期性地在法布里-珀罗激光二极管#1和#2之间移动时，产生了从互回馈注入获得的光谱。该光谱是通过周期性地重复当来自法布里-珀罗激光二极管#1的光子被注入法布里-珀罗激光二极管#2，接着再回到法布里-珀罗激光二极管#1时，用于从50∶50的耦合器产生输出“输出1(Out1)”的过程而获得的结果。因此，噪声影响取决于法布里-珀罗激光二极管#1和#2之间的长度。
当法布里-珀罗激光二极管#1和#2之间的长度较短时，噪声的周期性频率间隔较宽，因此传输比特率增加。例如，当法布里-珀罗激光二极管#1和#2之间的长度是50cm时，噪声的周期性频率间隔是200MHz，因此传输比特率限制在200Mbps以内。因此，如果法布里-珀罗激光二极管#1和#2之间的间隔较窄，比特率可以增加。
根据期望的波长过滤BLS的输出，以使可以实现将法布里-珀罗激光二极管波长锁定到非相干光注入。过滤的光必须被注入在多模中振荡的法布里-珀罗激光二极管中。从本发明提出的结构获得的图3的光谱可以用于每种模式中的BLS。即，期望的模式波长可以被过滤和使用。然而，当互回馈注入的激光的振荡模式间隔较窄时，多模过滤被执行并且过滤的光被注入到法布里-珀罗激光二极管中，因此可以实现将法布里-珀罗激光二极管波长锁定到非相干光注入。
图8示出了光传输器，其使用用于通过阵列波导光栅(AWG)波长锁定包括过滤后的法布里-珀罗激光二极管#3的n法布里-珀罗激光二极管的光源，在BLS的一种模式中的光从图1的结构获得。光传输器包括使用法布里-珀罗激光二极管#1和#2的互回馈注入的BLS、用于将BLS的多种振荡模式的光过滤为n束光成分的AWG#1(这里n是AWG#1的输出端口的数量或波分复用(WDM)的信道的数量)、用于传输的光纤、用于输出光波长锁定到通过AWG#1注入的光波长的n个法布里-珀罗激光二极管即第三法布里-珀罗激光二极管#3，...，#n+2、用于将通过AWG#1输入的光输出的光学循环器(CR)和用于将WDM信号多路分用为n个信号的AWG#2。
当通过图1提出的BLS获得的宽带非相干光的功率不足以锁定n个法布里-珀罗激光二极管即法布里-珀罗激光二极管#3，...，#n+2的波长时，可以使用掺铒光纤放大器(EDFA)。
可选地，可以改变法布里-珀罗激光二极管#1和#2的偏置电流，或可以使用高功率的法布里-珀罗激光二极管，以产生期望的功率。
在多模下具有足够功率的宽带非相干光是从CR的端口2输出并且通过AWG#1在一种模式下过滤。该模式执行用于n个法布里-珀罗激光二极管即法布里-珀罗激光二极管#3，...，#n+2的波长锁定。这里，带抗反射涂层的法布里-珀罗激光二极管可以用于提高注入非相干光源到n个法布里-珀罗激光二极管即法布里-珀罗激光二极管#3，...，#n+2的空穴的效率。
需要偏振控制器(PC)以使n个法布里-珀罗激光二极管即法布里-珀罗激光二极管#3，...，#n+2的偏振光被调节为BLS的注入的偏振光。在此情况下，使用法布里-珀罗激光二极管的互回馈注入的BLS作为偏振的BLS使用。非偏振的BLS可以使用图19或20提出的结构构成。即，当图19的结构的例子用于图4、5或6中BLS的输出端口的数量为一的结构时，就可以实现非偏振的BLS。
图19示出了非偏振BLS的例子。参照图19，非偏振BLS包括用于分离宽带非相干光的1×2耦合器(CPL)、用于从分离的光产生水平和垂直偏振光成分的偏振控制器(PC)#4和#5以及偏振分束器(PBS)。或者，非偏振BLS包括用于将宽带非相干光分为两个光成分的1×2耦合器(CPL)、用于调节一个光成分以使它能垂直于另一光成分的波片或至少一个用于调节偏振光成分以使它们互相垂直的偏振控制器以及保偏光纤耦合器(PMC)。当图1、7或8中BLS的输出端口数是两个的结构应用于图20的结构时，可以实现非偏振的BLS。图20示出了不需要使用图19的1×2耦合器(CPL)的结构。用于实现图20的非偏振BLS的方法的说明与图19的说明相同。
从图9可以看出，根据图8的结构的法布里-珀罗激光二极管波长锁定的边模抑制比(SMSR)与波长锁定前的法布里-珀罗激光二极管的SMSR相比显著改善。因此，在直接调制上述波长锁定的法布里-珀罗激光二极管后通过AWG#2从CR的端口3获取的输出适合用于过滤为边模的波分复用-无源光网络(WDM-PON)光。
图10所示为当法布里-珀罗激光二极管波长锁定到的宽带非相干光在155Mbps下调制时的眼形图，该宽带非相干光是通过在法布里-珀罗激光二极管#1和#2之间的互回馈注入而获得的。
图11所示为使用依照本发明的第二实施例的法布里-珀罗激光二极管的线性调频脉冲的BLS。该BLS包括用于产生多模光的法布里-珀罗激光二极管#7，和用于引入法布里-珀罗激光二极管#7的线性调频脉冲的频率发生器。
当法布里-珀罗激光二极管#7直接在比期望的传输率更高的频率下调制时，法布里-珀罗激光二极管#7经历啁啾。
图12和13示出了当法布里-珀罗激光二极管#7工作于阈值电流时直接调制之前和之后的光谱比较。根据直接调制的一种模式中的3dB的带宽是0.4nm，并且激光的非相干特性丢失。
当法布里-珀罗激光二极管#7直接调制时，其中的载流子浓度、折射率和空穴中的光信号频率被调制。直接调制后的光谱与法布里-珀罗激光二极管直接调制前的逐模(mode-by-mode)光谱相比较是被加宽了。当在一种模式中过滤加宽的光谱时，过滤的加宽的光谱用于非相干光。在这种情况下，因为不仅特殊模式下的光谱被加宽，而且法布里-珀罗激光二极管#7的其它模式的光谱如图13(a)所示也被加宽，所以所有模式下的过滤的加宽的光谱可以用于相干光。图13(b)示出了在一种模式中过滤加宽的光谱的结果。
当法布里-珀罗激光二极管的温度改变时，它的折射率改变，因此振荡波长改变。
当选定的法布里-珀罗激光二极管的偏置电流和温度改变并且振荡模式波长改变时，法布里-珀罗激光二极管#7的振荡波长可以被调节。本发明的第二实施例可以通过使用加热器(未示出)改变法布里-珀罗激光二极管#7的温度来调节振荡波长。
图14示出了使用根据图11的第二实施例的BLS的实验配置图。该实验配置图包括BLS、用于在BLS的多种振荡模式中将光过滤为n个光成分的AWG#3(这里n是AWG#3的输出端口数或WDM信道数)、用于传输的光纤、用于输出光波长锁定到通过AWG#3注入的光波长的n个法布里-珀罗激光二极管即法布里-珀罗激光二极管#8，...，#n+7、用于将通过AWG#3输入的光输出的CR#2和用于将WDM信号多路分用为n个信号的AWG#4。其中上述BLS包括用于产生多模光的法布里-珀罗激光二极管#7和用于引入法布里-珀罗激光二极管#7的线性调频脉冲的频率发生器。
当图11提出的通过BLS获得的宽带非相干光的功率不足以锁定n个法布里-珀罗激光二极管的波长时，可以使用EDFA。图11中通过线性调频脉冲加宽的光谱被逐模过滤，包括法布里-珀罗激光二极管#8在内的n个法布里-珀罗激光二极管的互回馈注入被执行，直接调制被执行，和直接调制的结果被传输。
当作为具有抗反射涂层的法布里-珀罗激光二极管而起作用时，n个法布里-珀罗激光二极管可以波长锁定在较低注入功率。所需要的PC#2的调节是将n个法布里-珀罗激光二极管的偏振光调节到注入的非相干光源的偏振光。因为使用法布里-珀罗激光二极管的线性调频脉冲的BLS是具有特殊偏振光的极化的BLS，所以PC#2是必要的。尤其地，非偏振的BLS可以使用图19所示的例子实现。
接收端通过光纤#2和CR#2接收n个法布里-珀罗激光二极管的波长锁定的信号。
在BLS中经历线性调频脉冲的法布里-珀罗激光二极管#7产生了具有相应于直接调制频率的倒数的周期的脉冲。图15(a)和15(b)分别示出了当法布里-珀罗激光二极管#7在1GHz的正弦波被调制且脉冲周期是100ps时，在经历线性调频脉冲的法布里-珀罗激光二极管#7中的多模的脉冲形状和一种模式的脉冲形状。
可以从图15(b)看出，当对经历线性调频脉冲的法布里-珀罗激光二极管#7仅仅进行一种模式的过滤时，因为模分配噪声，脉冲成分是分散的。当锁定n个法布里-珀罗激光二极管到穿过AWG的一种模式的波长时，必须使用用于减少模分配噪声的方法。图17和18示出了用于减少模分配噪声的例子。
图17示出了通过将经历线性调频脉冲的光谱传到光纤#3能够减少模分配噪声的方法。穿过光纤#3的光信号的脉冲根据色散被加宽。在此情况下，图16示出了脉冲形状。图16(a)、16(b)和16(c)示出了在光纤的长度值是10km、30km和50km的情况。
图18示出了使用经历线性调频脉冲的n个法布里-珀罗激光二极管即法布里-珀罗激光二极管#7，...，#N+6和N个PC即PC#3，...，#N+2来减少模分配噪声的例子。
在此情况下，当n个法布里-珀罗激光二极管波长锁定到BLS的一种模式时，SMSR和消光更好。
法布里-珀罗激光二极管可以使用宽带法布里-珀罗激光二极管来加宽非相干光的带宽。
虽然本发明公开的一些实施例用于说明性用途，本领域的技术人员可以理解，各种不超出本发明范围的修改、增加和替换是可能的。因此，本发明不限于上述实施例，而是由权利要求和与其等同的全部范围确定。
工业适用性
本发明可以使用低成本的法布里-珀罗(FP)激光二极管(LDs)产生高功率。尤其地，掺铒光纤放大器(EDFA)或高功率法布里-珀罗激光二极管可以被使用以补充必要的功率。因此，本发明可以使用低成本宽带光源(BLS)容易地实现具有波长锁定的法布里-珀罗激光二极管的光源的波分复用-无源光网络(WDM-PON)系统。
(按照条约第19条的修改)
33、根据权利要求32所述的光传输器，进一步包括：
在宽带光源和光学循环器之间耦合的光纤放大器或偏振控制器。
34、根据权利要求32所述的光传输器，其中用于输出波长锁定到通过第一AWG注入的光波长的光的n个法布里-珀罗激光二极管是具有抗反射涂层的法布里-珀罗激光二极管、高功率的法布里-珀罗激光二极管、或宽带法布里-珀罗激光二极管。
35、一种使用根据权利要求1、2、3、10、18、和23中任意一项所述的宽带光源产生非偏振宽带光源的方法，包括：
使用一个偏振的宽带光源的两个输出端口的输出，或分离并使用用于复用偏振光的两个偏振宽带光源中的一个偏振宽带光源的一个输出端口的输出。
36、根据权利要求35所述的方法，其中当使用用于复用偏振光的两个偏振宽带光源中的一个偏振宽带光源的两个输出端口的输出时，一个偏振宽带光源的两个输出端口的输出分别由第一和第二偏振控制器控制，因此输出可以是水平和垂直偏振光成分，并且该水平和垂直偏振光成分被送到偏振分束器。
37、根据权利要求35所述的方法，其中当使用用于复用偏振光的两个偏振宽带光源中的一个偏振宽带光源的两个输出端口的输出时，一个偏振宽带光源的两个输出端口输出中的一个由波片调节为垂直于另一输出的偏振光，并且互相垂直的偏振光成分被送到保偏光纤耦合器。
38、根据权利要求35所述的方法，其中当使用用于复用偏振光的两个偏振宽带光源中的一个偏振宽带光源的两个输出端口的输出时，一个偏振宽带光源的两个输出端口输出的偏振光成分由至少一个偏振控制器调节为互相垂直，并且该互相垂直的偏振光成分被送到保偏光纤耦合器。
39、根据权利要求35所述的方法，其中当分离和使用用于复用偏振光的两个偏振宽带光源中的一个偏振宽带光源的一个输出端口的输出时，一个偏振宽带光源的一个输出端口的输出由1×2的光耦合器分离为两个成分，该光耦合器的两个成分由第一和第二偏振控制器调节为水平和垂直偏振光成分，并且该水平和垂直偏振光成分被送到偏振分束器。
40、根据权利要求35所述的方法，其中当分离和使用用于复用偏振光的两个偏振宽带光源中的一个偏振宽带光源的一个输出端口的输出时，一个偏振宽带光源的一个输出端口的输出由1×2的光耦合器分离为两个成分，从光耦合器输出的一个成分由波片调节为垂直于另一成分的偏振光，并且该互相垂直的偏振光成分被送到保偏光纤耦合器。
41、根据权利要求35所述的方法，其中当分离和使用用于复用偏振光的两个偏振宽带光源中的一个偏振宽带光源的一个输出端口的输出时，从一个偏振宽带光源的一个输出端口输出产生的偏振光成分由至少一个偏振控制器调节为互相垂直，并且该互相垂直的偏振光成分被送到保偏光纤耦合器。
42、一种光传输器，包括：
根据权利要求35的非偏振宽带光源；
用于在非偏振宽带光源的多个振荡模式中将光过滤为n个光成分的第一AWG，这里n是第一AWG的输出端口的数量或WDM的信道的数量；
用于传输的光纤；
用于输出波长锁定到通过第一AWG注入的光波长的光的n个法布里-珀罗激光二极管；
用于将通过第一AWG输入的光输出的光学循环器；和
用于将WDM信号多路分用为n个信号的第二AWG。
43、根据权利要求42所述的光传输器，进一步包括：
在宽带光源和光学循环器之间耦合的光纤放大器或偏振控制器。
44、根据权利要求42所述的光传输器，其中用于输出波长锁定到通过第一AWG注入的光波长的光的n个法布里-珀罗激光二极管是具有抗反射涂层的法布里-珀罗激光二极管或高功率的法布里-珀罗激光二极管。
Claims (32)
1、一种使用法布里-珀罗激光二极管产生宽带光源的方法，包括：
通过加宽激光振荡模式的振荡线宽而产生宽带光源，该激光振荡模式是通过至少两个法布里-珀罗激光二极管的互回馈注入从该至少两个法布里-珀罗激光二极管产生的。
2、一种使用法布里-珀罗激光二极管产生宽带光源的方法，包括：
通过以比期望的传输率的频率更高的频率直接调制多个法布里-珀罗激光二极管的方式引入多个法布里-珀罗激光二极管的线性调频脉冲，和通过加宽激光振荡模式的振荡线宽而产生宽带光源。
3、一种使用法布里-珀罗激光二极管的宽带光源，包括：
一对用于产生多模式光的法布里-珀罗激光二极管；和
用于耦合该法布里-珀罗激光二极管对的输出的光耦合器，
其中该法布里-珀罗激光二极管对的输出端口相互耦合，因此光子注入在该法布里-珀罗激光二极管对之间。
4、根据权利要求3所述的宽带光源，进一步包括：
用于接收光耦合器的输出、阻挡反射光和通过传输光的去耦器。
5、根据权利要求3所述的宽带光源，其中光耦合器是2×2或1×2的光耦合器。
6、根据权利要求3所述的宽带光源，其中传输比特率通过调节所述法布里-珀罗激光二极管对之间的距离而控制。
7、根据权利要求3所述的宽带光源，其中所述法布里-珀罗激光二极管对的振荡波长通过调节该法布里-珀罗激光二极管对的偏置电流或温度而控制。
8、根据权利要求3所述的宽带光源，其中所述法布里-珀罗激光二极管对是具有抗反射涂层的法布里-珀罗激光二极管或高功率的法布里-珀罗激光二极管。
9、根据权利要求3所述的宽带光源，其中使用宽增益带宽的宽带法布里-珀罗激光改进带宽。
10、一种使用法布里-珀罗激光二极管的宽带光源，包括：
N个用于产生多模式光的法布里-珀罗激光二极管；和
用于耦合该N个法布里-珀罗激光二极管的输出的光耦合器，
其中该N个法布里-珀罗激光二极管的输出端口相互耦合，因此光子注入在该N个法布里-珀罗激光二极管之间。
11、根据权利要求10所述的宽带光源，进一步包括：
用于接收光耦合器的输出、阻挡反射光和通过传输光的去耦器。
12、根据权利要求10所述的宽带光源，其中所述光耦合器是1×2、2×2、1×N和N×N之一的光耦合器。
13、根据权利要求10所述的宽带光源，其中振荡模式之间的波长间隔通过调节N个法布里-珀罗激光二极管每两个之间的距离而控制。
14、根据权利要求10所述的宽带光源，其中所述N个法布里-珀罗激光二极管的振荡波长通过调节该N个法布里-珀罗激光二极管的偏置电流或温度而控制。
15、根据权利要求10所述的宽带光源，其中所述N个法布里-珀罗激光二极管是具有抗反射涂层的法布里-珀罗激光二极管或高功率的法布里-珀罗激光二极管。
16、根据权利要求10所述的宽带光源，其中使用宽增益带宽的宽带法布里-珀罗激光改进带宽。
17、根据权利要求10所述的宽带光源，其中N个法布里-珀罗激光二极管中的多个激光被调制以增加光谱。
18、一种使用法布里-珀罗(FP)激光二极管(LDs)的宽带光源，包括：
用于产生多模式光的法布里-珀罗激光二极管；和
用于引入法布里-珀罗激光二极管的线性调频脉冲的频率发生器。
19、根据权利要求18所述的宽带光源，其中所述法布里-珀罗激光二极管的振荡波长通过调节该法布里-珀罗激光二极管的偏置电流或温度而控制。
20、根据权利要求18所述的宽带光源，其中所述法布里-珀罗激光二极管是具有抗反射涂层的法布里-珀罗激光二极管或高功率的法布里-珀罗激光二极管。
21、根据权利要求18所述的宽带光源，其中使用宽增益带宽的宽带法布里-珀罗激光改进带宽。
22、根据权利要求18所述的宽带光源，其中当经历线性调频脉冲的光谱穿过光纤时，模分配噪声被减少。
23、一种使用法布里-珀罗激光二极管的宽带光源，包括：
N个用于产生多模式光的法布里-珀罗激光二极管；
用于引入N个法布里-珀罗激光二极管的线性调频脉冲的频率发生器；和
用于耦合N个法布里-珀罗激光二极管的输出的光耦合器。
24、根据权利要求23所述的宽带光源，其中N个法布里-珀罗激光二极管的振荡波长通过调节该N个法布里-珀罗激光二极管的偏置电流或温度而控制。
25、根据权利要求23所述的宽带光源，其中N个法布里-珀罗激光二极管是具有抗反射涂层的法布里-珀罗激光二极管或高功率的法布里-珀罗激光二极管。
26、根据权利要求23所述的宽带光源，其中使用宽增益带宽的宽带法布里-珀罗激光改进带宽。
27、根据权利要求23所述的宽带光源，其中光耦合器是1×N的光耦合器。
28、根据权利要求23所述的宽带光源，其中从N个法布里-珀罗激光二极管输出的偏振光通过偏振控制器调节。
29、一种光传输器，包括：
根据权利要求1、3和10中任意一项所述的宽带光源；
用于在宽带光源的多个振荡模式中将光过滤为n个光成分的第一AWG，这里n是第一AWG的输出端口的数量或WDM的信道的数量；
用于传输的光纤；
用于输出波长锁定到通过第一AWG注入的光波长的光的n个法布里-珀罗激光二极管；
用于将通过第一AWG输入的光输出的光学循环器；和
用于将WDM信号多路分用为n个信号的第二AWG。
30、根据权利要求29所述的光传输器，进一步包括：
在宽带光源和光学循环器之间耦合的光纤放大器或偏振控制器。
31、根据权利要求29所述的光传输器，其中用于输出波长锁定到通过第一AWG注入的光波长的光的n个法布里-珀罗激光二极管是具有抗反射涂层的法布里-珀罗激光二极管或高功率的法布里-珀罗激光二极管。
32、一种光传输器，包括：
根据权利要求2、18和23中任意一项所述的宽带光源；
用于在宽带光源的多个振荡模式中将光过滤为n个光成分的第一AWG，这里n是第一AWG的输出端口的数量或WDM的信道的数量；
用于传输的光纤；
用于输出波长锁定到通过第一AWG注入的光波长的光的n个法布里-珀罗激光二极管；
用于将通过第一AWG输入的光输出的光学循环器；和
用于将WDM信号多路分用为n个信号的第二AWG。
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