[发明专利]稳定激光波长的方法和装置

说明书

本发明总的涉及可调谐激光器和其它可调谐光学信号源，并尤其涉及一种利用多个或标准具稳定激光波长的方法和系统。

光纤通信系统提供低损耗和极大的信息载运量。实际中，光纤的带宽可以用于利用不同的载波同时传递多种不同的信道。用在通信系统中的各个信道的波长已由国际电信协会(ITU)方格坐标标准化。ITU方格坐标包括大约191,900GHz～195,800GHz的频率，每大约100GHz出现一个单独的信道。有关的技术称作波分多路复用技术(WDM)。稠密的WDM或DWDM系统提供25～50GHz的信道间隔。

各个信道所占用的波带宽度依据于多个因素，包括外加信息带宽、接受载波频移的限度、载波频率的不确定度，并依据于对由不理想的滤波器所致的信道之间串馈的可能的减少。

为了增大信道数量，需要具有稳定和精确地控制波长的激光器提供窄间隔的多种波长。已有各种方法用于把激光器的振荡限制到一个信道。一种方法是分配式反馈机制。分配式反馈(DFB)激光器是一种最通行的通讯激光器。与激光器结构结为一体的光栅把输出限制到一个频率。另一种最通行的方法是温度调谐，需要使用与此种激光装置结合的选频外腔/标准具，根据标准具的响应曲线探测激光器工作的输出波长。典型的标准具响应曲线示于图1。激光频率可以根据归一化的标准具输出确定，并因此通过改变激光器的温度来调节。此方法甚至允许在改变环境温度的情况下锁定激光器的波长。标准具响应曲线的峰值之间的频率差也被认做自由频谱范围(FSR)。大约1mm厚的标准具的FSR约为100GHz，所以与ITU方格坐标规定的信道近似间隔一致。

为了提供不同波长信道之间的更好区分以及由此更有效地调谐，最好在光学成套装置中有一个标准具，使得响应曲线斜率最大的位置对应于所需的信道。所以，例如响应曲线如图1所示的标准具将更适于锁定频率为F1的信道至频率为F2的信道。但是，很难确保光学成套装置中的标准具有一个与发送方格坐标的所需信道对准的响应曲线。为了消除这种问题，已知在光学成套装置中采用一个分级标准具或多个长度稍有差异的标准具。由于光学成套装置的尺寸限制，标准具的数量典型地限制在两个。具有两个标准具(或一个分级标准具)导致响应曲线相对于图2中所示的另一条曲线平移，由此确保至少一个响应曲线将充分地与如上所述的ITU方格坐标对齐。在实际当中，标准具选择成响应曲线相对于另一条曲线移动大约三分之一个FSR。所以标准具的任何角度失准都可以通过在标准具(或分级标准具的标准具部分)的制造和可靠性测试时判断哪一个响应最顺利地相对于ITU方格坐标定位、并通过选择在随后的激光器频率/波长的测量中使用的响应标准具路径来计算。

但是，利用如上所述的分级或多个标准具确定激光频率也有问题。例如，一旦选定后续测量激光器输出时所使用的标准具路径，则系统就被设置为此路径，不从最终的产品和再测试系统中移去此系统就不能改变路径。

为了保持光学成套装置的紧凑，标准具和激光器典型地定位在同一基板上。如前所述，激光器的激光波长通过调节激光器的温度而改变，这也导致标准具安置其上的基板的温度变化。当激光器老化时，或当激光器在不同的驱动电流下工作时，将必须有一个不同的工作温度。当调节基板的温度时，标准具的温度变化如此之大，导致其光学特性也发射变化。当选择标准具的光学特性以确定激光器的频率变化时，标准具将由此不再恰好与ITU方格坐标对齐。这导致错误地测量以及由此的激光器输出的错误调节，使得很难把一个信道锁定在ITU方格坐标上。

所以，需要一种确定并稳定系统中激光器波长的方法和装置，利用多个标准具可以补偿由于温度变化导致的标准具光学特性的随之改变。

本发明通过提供一种用于补偿多标准具或分级标准具激光波长稳定系统中标准具温度变化的特有方法和装置克服现有技术中一些有关的问题。

根据本发明，最好根据系统中每个标准具路径的信号进行多标准具或分级标准具激光波长稳定系统中激光输出波长的判定，由此补偿温度变化导致的标准具光学特性的随之变化。根据每个标准具测定的值以及先前储存在查阅表中的值判定对于激光输出的测量频率的校正偏差。然后通过判定偏差调节频率测量，从而提供更精确的激光频率的测量。

从下面结合附图对本发明所作的详细描述中本发明的各种优点和特点将变得更加清晰。

图1表示典型的标准具响应曲线；

图2表示一对相对平移的标准具响应曲线；

图3表示根据本发明利用分级标准具测量并稳定激光频率/波长的系统的部分框图；和