[发明专利]波长可调谐外腔激光器

说明书

技术领域

本发明涉及激光器技术领域，具体涉及一种波长可调、并且波长间隔可以任意改变的波长可调谐外腔激光器，该激光器可适用于可调波长的光通信网络。

背景技术

传统的光通信网络中主要采用的是固定波长的激光器，但随着通道数目的增加，采用固定波长的激光器使得网络维护与器件备份等方面变得困难与成本增加。对下一代光通信网络，可调谐激光器是实现智能光网络的关键器件，可以为系统维护与波长调配提供更大弹性、更快速度，并最终实现更低的成本。现有的DWDM（密集波分复用）系统一般是50GHz频率或100GHz频率间隔的系统，为了更好地利用光纤的频谱带宽，更窄频率间隔的系统也在设计之中，例如25GHz、12.5GHz等。

可调谐激光器的实现方式有很多种。例如，利用电控技术的主要有SG-DBR（采样光栅DBR）和GCSR（辅助光栅定向耦合背向取样反射）激光器。另一方面，温控技术是通过改变激光器有源区折射率，从而改变激光器输出波长的，该技术简单，但速度慢，可调带宽窄，只有几个nm。再者，基于MEMS（微机电系统）技术完成波长的选择，具有较大的可调带宽、较高的输出功率，但大反射镜面的MEMS容易受外界震动干扰，长期可靠性不好。

外腔可调谐激光器具有线宽窄、高输出功率、宽调谐范围的优点。外腔可调谐激光器的基本结构是反射镜与增益器件作为激光器的基本工作的谐振腔，中间插入滤波元件进行选模，实现单纵模激光输出。美国专利6366592提到了使用可调谐FP腔来进行波长调节，这种方式对于调节范围较大的器件，要求FP腔具有很高的精细度，很难实现。为了降低单FP腔的波长选择难度，美国专利US7209498公布了一种利用组合固定标准具来构建通道选择滤波器的外腔可调激光器，利用游标效应，使得只有两个标准具透过峰峰值波长重合的纵模可以起振，而其它的纵模被抑制。通过温度精确控制标准具透过峰的峰值波长，理论上能够实现波长的任意调谐，这种方法结构简单，但温度控制方法非常复杂。美国专利US7991024B2公布了一种液晶型可调外腔激光器，采用一个液晶标准具作为通道选择元件，一个固定标准具产生固定的频率栅格，这种结构在频率栅格间隔很小的情况下，对液晶标准具的带宽和稳定性要求很高，由于液晶标准具的材料特性和制作工艺特点，实现很窄带宽的液晶标准具十分困难，因此对于制作50GHz或更低频率间隔的激光器来说，上述的结构实际上难以实现。

发明内容

众所周知，由于技术因素，可调滤波器要同时把带宽要做窄与宽的调谐范围是不容易实现的，因此一般采用可调滤波器与栅格滤波器实现多通道外腔激光器时，如果栅格滤波器的频率间隔过窄，将极易发生跳模（通道）行为。

本发明的主要目的在于克服现有技术中的上述问题。本发明通过采用宽带可调滤波器与一个较大频率间隔的可调谐栅格滤波器组成的组合型可调滤波器，利用可调谐栅格滤波器的中心波长可调特性，实现稳定性高的小频率间隔多通道可调激光器。

本发明的目的是这样实现的：

1、采用调谐范围较宽的宽带可调滤波器，可以使可调滤波器的调节范围覆盖需要的调节范围，如C-band。

2、采用一个FSR（自由谱区）大于宽带可调滤波器的带宽半宽的可调谐栅格滤波器，可以使激光器输出单纵模，可调谐栅格滤波器可以采用硅标准具制作，通过设计标准具的反射率与厚度，可以比较容易达到上面的要求，理论上可以对于宽带可调滤波器带宽的要求放到很低。

3、通过调节可调谐栅格滤波器的透射波长，可以使栅格滤波器的透射峰（透射峰值位置的波长）覆盖整个ITU-T波长栅格，再通过宽带可调滤波器的调节进行通道选择，可以使激光器工作在任意波长栅格点上。

4、通过采用无源相位补偿器，使温度变化导致腔长变化的相位改变得到补偿；通过热光相位调节器的作用，可以精确补偿无源相位补偿器的相位补偿余量及精密波长调谐导致的相位改变，保持激光器工作状态的稳定。

5、在波长精度要求不高的应用场景可以不需要相位补偿，通过可调谐栅格滤波器的调谐，跟踪腔模的移动，保证激光器不发生跳模。