[发明专利]消除或降低对光信号偏振敏感性的方法、器件及制造方法

说明书

本申请基于并要求于2008年7月18日提交的欧洲专利申请No.08013004.0的优先权，其全部内容通过引用合并于此。 

技术领域

本发明涉及光子器件，例如但不限于注入锁定(injection-locked)激光二极管、光纤、干涉计等。 

背景技术

在光传输和光网络中广泛使用光子器件。特定的光子器件通过被锁定至注入光信号而进行操作，以便选择一个波长和/或确保例如提供恒定输出频率的稳定性。在这样的条件下，光子器件在其透射或反射光谱中呈现与横向电场(TE)模式和/或横向磁场(TM)模式相对应的一组或两组偏振模式。因此，即使在这些器件在器光谱中呈现两种偏振模式时，这些器件的注入锁定取决于输入光信号的偏振状态。 

这种器件的一个示例是日益广泛使用在光纤到户(FTTH)接入网络(如光网络单元)中的注入锁定激光二极管。这些激光二极管典型地以横向电场(TE)模式操作。 

发明内容

应当注意，贯穿本说明书，对如术语“偏振不敏感”之类的对偏振不敏感性的任何引用应被理解为包括对偏振的完全不敏感性或可忽略的敏感性。如本领域技术人员可以清楚理解的，实际的器件不能实现对偏振的完全或绝对不敏感的状态，由于实际器件不能在理想条件下操作，因此尽管某种水平的敏感性可能始终存在，但这样的水平实质上低至使得在实际中可以被认为可忽略。因此，出于实际需要，被认为可忽略的敏感性水平还可以被理解为包括在本说明书中使用的针对不敏感性的术语的范围内并因此在本发明的范围内。根据使用中的光子器件，本领域技术人员可以定义这种敏感性可忽略水平。例如，在注入锁定激光二极管的情况下，传统上定义：当注入锁定信号从其初始偏振由0°变化至180°时，在注入锁定激光发射光谱中第二模式抑制率(SMSR)的变化小于1dB时获得偏振不敏感性(PI)。 

考虑已知光子器件的示例，如法布里-珀罗激光二极管(FPLD)，为了使这样的器件成为偏振不敏感，通常需要来自高输出功率光纤放大器的ASE(典型地高达30dBm)，以便注入锁定ONU中的FPLD。ASE典型地包含锁定光子器件的TE分量。然而，ASE源的光谱通常非常大，因此必须通过典型地使用用作复用器的AWG(阵列波导光栅)来对其进行滤波。因此，仅将初始的30dBm功率的一部分传输至专用ONU，该部分功率以栅通道(grid channel)之一(典型地符合ITU)为中心，并且需要将ONU锁定至该(符合ITU的)频率(或等效地锁定至该频率的波长)。 

仅在使用高功率EDFA时进行注入锁定，以补偿解复用中的损耗。以下是用于更详细说明该要求的简要示例。 

假设使用具有40通道的商用AWG，该AWG与要寻址的40个ONU相对应，间隔为100GHz，每通道具有12.5GHz带宽和5dB插入损耗，在滤波后，从30dBm EDFA分割出的功率小于0dBm。该功率量(0dBm)在到达ONU之前必须在光纤中经历传播并经历连接损耗。-8dBm的功率预算典型地可用于40km的短距离接入系统，对80km距离该预算下降-16dBm。 

另一问题在于，在解复用节点之前需要传送30dBm光功率的传播系统对人眼安全可能变得危险性极高。为了避免这样的危险，光纤系统的该部分典型地由A级渐变光纤系统构成，这暗示着使用相对昂贵的硬件，并应用更大的维护定额。 

相反，通过使用如激光二极管之类的相干光源来代替分割的白光源(EDFA接着是AWG)，在中心局发射的5dBm相干光功率在经过AWG的选择之后仍将具有0dBm功率预算。即使将40个这样的相干源 进行累积，功率总量也仅为21dBm，而在非相干源情况下为30dBm。这导致大约9dB功率预算的节省，可以带来从等级A至较便宜的等级B的传播系统所需的安全水平，从而实现操作员(或一般而言是任何接入供应商)的资本支出的节省。 

然而，与相干注入方案关联的缺陷之一在于，ONU中的光子元件变得对偏振高度敏感。对于PI半导体光放大器而言最优的体材料是可用的。然而，由于半导体材料产生的光双折射效应，已知器件中的PI光增益不足以实现PI注入锁定。该效应使横向电场(TE)模式的光学折射率与横向磁场(TM)模式的光学折射率不同。因此，TE模式的光谱位置通常与TM模式的光谱位置不同。由于两种模式的各自光学折射率的这种差别，来自光子器件的发射光谱通常呈现不重叠的两个光谱梳，因此引起对偏振的敏感性。