CN103931125B - 波长可选择激光装置以及具有该波长可选择激光装置的设备及*** - Google Patents

波长可选择激光装置以及具有该波长可选择激光装置的设备及*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种波长可选择激光装置通常包含激光发射器阵列和一个过滤外腔，此过滤外腔用于过滤从激光发射器发出的光线且将不同波长反射回每个激光发射器，以使得为每个激光发射器在不同的波长下产生激光。每个激光发射器包含一个增益区域，增益区域发射跨越例如包含光通信***中信道波长的多个波长的光线。过滤外腔可包含一个色散光学元件，色散光学元件接收来自每个激光发射器的不同的角度的光线且以不同的角度穿过或反射不同波长的光线，以使得仅与相应激光发射器相关的波长的光线反射回激光发射器。通过选择性地从一个或多个激光发射器发射光线，可选择一个或多个信道的波长用于产生激光和传输。

Description

波长可选择激光装置以及具有该波长可选择激光装置的设备 及***
相关专利申请案的交叉引用
本申请主张于2011年7月14日提出之申请，美国临时专利申请序列号61/508,034(代理人案卷号PAT143P)的利益，其是于2012年1月24日提出之申请美国专利申请序列号13/357130的一个延续部分，这两个申请的揭露内容在此完整地并入本案以作为参考资料。
技术领域
本发明关于一种波分复用(WDM)光学***、网络、以及方法，并且特别多，本发明关于一种在一个波分复用(WDM)无源光网络(PON)中的可调谐发射器或收发器中使用的波长可选择激光装置。
背景技术
光通信网络已经使用了许多年。最初，这些网络一般是“点对点”型网络，其中包含通过光纤连接的一个发射器及一个接收器。这种网络比较容易构建，但是使用许多光纤来连接多个用户。随着连接到此网络的用户数量的增加，光纤数量也迅速增加且使用与管理许多光纤的费用变得复杂和昂贵。
一种无源光网络(PON)通过使用从网络上的一个发送端，例如一个光线路终端(OLT)到远程分支点的单个“主干”光纤(可高达20公里以上)来解决这个问题。每个用户可利用形成有时称为“树和分支”的一个体系结构的一个较短的光纤跨度而连接到该网络。开发这样的无源光网络(PON)的挑战之一是有效地利用主干光纤中的容量，以传输最大可能的主干光纤上的信息量。
为了提高效率，无源光网络(PON)已通过在无源光网络(PON)上为每个用户分配特定时隙以沿主干光纤传输每个用户自己的数据来使用“时域复用”。每个用户被允许在分配给它的时隙期间进行发送，并且这些时隙在发射器和接收器两端进行同步，以使得接收器知道一个发送信号的时隙(从而知道发射器)。在这种方式下，许多发射器可共享相同的光纤，而不用担心多个发射器同时发送数据和混淆接收器。举例而言，千兆位无源光网络(G-PON)与基于以太网的无源光网络(E-PON)的标准利用这种时间相关的方式。
尽管时分复用无源光网络(TDM-PON)可行，但是时分复用(TDM)方法是低效的，因为此***应允许在不同发射器时隙之间具有足够的时间，以防止混淆接收器。另外，这种类型的***中的噪声在无源光网络(PON)中的所有发射器累积。为了避免不必要的噪音，除了当前发射的发射器之外的其他发射器可关闭且然后当传送数据时迅速打开，没有提供太多的稳定时间。这种“突发模式”的传输在时分复用无源光网络(TDM-PON)***中增加数据速率具有挑战。
时分复用(TDM)也未有效地利用在光纤上的可用带宽。光纤具有同时承载许多不同信号而不会干扰的能力，只要这些不同的信号以不同的波长承载。时分复用无源光网络(TDM-PON)***仅使用几个波长，并且因此不利用许多在光纤上可用的基本的带宽。类似于利用不同的频率承载不同信号的无线电广播，光纤通信网络通过使用波分复用(WDM)在不同波长上复用不同的光信号可增加单一光纤上承载的信息量。
在波分复用无源光网络(WDM-PON)中，单个主干光纤与光分支点传送数据且此分支点提供通过导向不同波长的信号进出各个用户来提供一个简单的路由功能。这种情况下，每个用户分配到其上发送和/或接收数据的特定波长。因此波分复用无源光网络(WDM-PON)允许更大的带宽，因为每个发射器允许以更高的数据速率和更长的时间周期发送。
然而，波分复用无源光网络(WDM-PON)的一个挑战是设计一种网络，这种网络允许同一发射器使用于任何用户位置的一个光网络终端(ONT)。为便于部署和维护波分复用无源光网络(WDM-PON)，期望具有一个波长可以改变或调整的“无色”光网络终端(ONT)，以使得单个设备能够在无源光网络(PON)上的任何光网络终端(ONT)中使用。使用“无色”无源光网络(PON)，操作者仅需要具有可在任何用户位置使用的单个、通用的发射器或收发器。
一个或多个可调的激光源可在一个波分复用(WDM)***或例如一个波分复用无源光网络(WDM-PON)的网络中用以提供不同波长的多个光信号。类似于无线电发射机的允许发射机选择所传输频率的一个调谐器部分，一个可调谐激光器具有选择其上传输的光信号的不同波长的能力。各种不同类型的可调谐激光器已经发展了很多年，但其中大部分开发用于高容量骨干网的连接以实现高性能且以相对较高的成本开发。许多可调谐激光源依靠连续调谐机制，并且由于极其严格的制造公差而难以构建或构建很昂贵。许多连续可调谐激光器还需要一个外部装置来“锁定”波长，类似于一个无线电调谐器中的锁相回路或晶体参考振荡器。使用这些波长锁定器是因为连续可调的设计通常对于外部条件具有高敏感度，如果不校正的话可能会导致波长偏移。举例而言，例如温度或外部电场或磁场的条件可在一些连续可调谐激光器的设计中产生偏移。
许多的波分复用无源光网络(WDM-PON)相比较于高容量、长距离波分复用(WDM)***具有较低的数据速率和更短的传输距离，并且因此较低的性能和较低的成本激光器也足够用。另外，虽然期望具有从若干波长(例如，在信道波长的一个栅格)中选择一个波长的能力，但是连续调谐在波分复用无源光网络(WDM-PON)的应用中可不必要。在这些应用的一些应用中，波长可以在激光器的寿命仅选择一次(即，它最初安装时)且该波长可不需要再次改变。
附图说明
图1为根据本发明一实施例的包含波长可选择激光装置的波分复用(WDM)光通信***的示意图。
图2为根据本发明一实施例的包含波长可选择激光装置的波分复用无源光网络(PON)的示意图。
图3为根据本发明实施例的用于传送单个选择的信道波长的一个波长可选择激光装置的示意性功能框图。
图4为根据本发明实施例的用于传送复数个选择的信道波长的一个波长可选择激光装置的示意性功能框图。
图5为用于提供一个或多个选择的信道波长的一个波长可选择激光装置的实施例的示意图。
具体实施方式
根据这里所述的实施例的一种波长可选择激光装置通常包含激光发射器阵列和一个过滤外腔，此过滤外腔用于过滤从激光发射器发出的光线且将不同波长反射回每个激光发射器，以使得为每个激光发射器在不同的波长下产生激光。每个激光发射器包含一个增益区域，增益区域发射跨越例如包含光通信***中信道波长的多个波长的光线。过滤外腔可包含一个色散光学元件，色散光学元件接收来自每个激光发射器的不同的角度的光线且以不同的角度穿过或反射不同波长的光线，以使得仅与相应激光发射器相关的波长的光线反射回激光发射器。通过选择性地从一个或多个激光发射器发射光线，可选择一个或多个信道的波长用于产生激光和传输。
波长可选择激光装置可用于，例如一个可调谐发射机中以在选定的信道波长产生一个光信号，和/或可用于一个多路复用光发射器中以在多个不同的信道波长下产生且结合光信号。在一个应用中，波长可选择激光装置可在一个波分复用(WDM)光学***的光发射器或收发器中使用。一种波长可选择激光装置例如可用于一个波分复用(WDM)***中的可调谐发射器或收发器，例如一个波分复用无源光网络(WDM-PON)中的一个光网络终端(ONT)或光网络单元(ONU)中以对该光网络终端(ONT)/光网络单元(ONU)选择合适的传输信道波长。一种波长可选择激光装置也可使用于，例如在波分复用无源光网络(WDM-PON)中的光线路终端(OLT)中以在不同的信道波长提供多个光信号。
如本文所使用，“信道波长”是指与光信道相关的波长，并且可包含一个中心波长周围的特定波长频带。在一个实例中，信道波长可以由国际电信联盟(ITU)标准，例如ITU-T的密集波分复用(DWDM)栅格来定义。如本文所使用的用语“耦合”是指一个***元件承载的信号给予“结合”元件的任何连接、结合、链接等，并且“光耦合”是指光线从一种元件提供给另一元件的耦合。这种“耦合”装置不一定直接彼此连接，并且可通过控制或改变这些信号的中间元件或装置而分离。
请参考图1，图1表示且描述了根据本发明实施例的包含一个或多个波长可选择激光装置102的一个波分复用(WDM)光通信***100。波分复用(WDM)***100包含一个或者多个终端110、112，终端110、112耦合在一个主干光纤或光路径114的每一端用于跨过光路径114发送和接收不同信道波长的光信号。波分复用(WDM)***100的每一端的终端110、112包含与不同信道(例如，ch1至ch n)相关的一个或多个发射器120(例如，TX1到TXn)和接收器122(例如，RX1到RXn)，用于在一个或多个终端110、112之间发送和接收不同信道波长的光信号。
每个终端110、112可包含一个或多个发射器120和接收器122，并且发射器120和接收器122可以是单独的或集成为一个终端内的收发器。波分复用(WDM)***100的每个端部的光多路复用器/多路解复用器116、118结合和分离不同信道波长的光信号。包含组合的信道波长的聚集波分复用(WDM)光信号在主干光路径114上执行。一个或多个发射器120可以是能够使用波长可选择激光装置102调谐到合适信道波长的一个可调谐发射器。因此，发射器120可构造成能够用于波分复用(WDM)***100中不同位置的通用、可调谐，并且根据波分复用(WDM)***100中的位置可调谐到适当的信道波长的发射器。
请参考图2，根据本发明实施例的一个或多个波长可选择激光装置202、204可在一个波分复用无源光网络(WDM-PON)200的发射器和/或收发器中使用。波分复用无源光网络(WDM-PON)200提供了使用一个使用波分复用(WDM)***的一个点对多个点的光学网络架构。根据波分复用无源光网络(WDM-PON)200的一个实施例，包含一个或多个光线路终端(OLT)210的一个中心局(CO)211可经由光纤、波导、和/或路径214、215-1至215-n耦合到复数个光网络终端(ONT)或光网络单元(ONU)212-1至212-n。分支点218将主干光路径214耦合到单独的光路径215-1至215-n到用户位置的光网络单元(ONU)/光网络终端(ONT)212-1至212-n。分支点218可包含一个或多个无源耦合装置例如分离器或者光多路复用器/多路解复用器。光网络单元(ONU)/光网络终端(ONT)212-1至212-n可设置于家庭、企业或其他类型的用户位置或场所。
波分复用无源光网络(WDM-PON)200还可包含另外的节点或网络装置，例如耦接于分支点218和不同的地点或场所的光网络单元(ONU)/光网络终端(ONT)212-1到212-n之间的以太网PON(EPON)或千兆位PON(GPON)节点或装置。波分复用无源光网络(WDM-PON)200的一个应用是能够在共同的平台上提供语音、数据和/或视频服务的光纤到户(FTTH)或光纤到用户所在地(FTTP)。在此应用中，在中心局(CO)211可耦合到提供语音、数据和/或视频的一个或多个源或网络。
在波分复用无源光网络(WDM-PON)200中，不同的光网络单元(ONU)/光网络终端(ONT)212-1到212-n可分配有不同的信道波长，光信号可在不同信道波长上传送且采用波分复用(WDM)技术组合及分离。由此一个或多个光网络单元(ONU)/光网络终端(ONT)212-1到212-n可包含一个波长可选择激光装置202，用于在分配为用于传输所选择的信道波长产生光信号。光线路终端(OLT)210可配置为产生不同的信道波长的多个光信号，并且将光信号结合在主干光纤或路径214上执行的一个聚集波分复用(WDM)光信号。因此，光线路终端(OLT)210可包含一个波长可选择激光装置204，用于在多个选定的信道波长产生光信号。
在一个实施例中，波分复用无源光网络(WDM-PON)200可使用不同的波长带用于传送相对于光线路终端(OLT)210下行和上行的光信号。举例而言，在L波段(例如，大约1565至1625纳米)可用于下行传输且C波段(例如，大约1530至1565纳米)可用于上行传输。光网络单元(ONU)/光网络终端(ONT)212-1到212-n可由此在L波段内及C波段内分配不同的信道波长。位于光网络单元(ONU)/光网络终端(ONT)212-1至212-n中的收发器或接收器可配置为在L波段中的至少一个信道波长上接收光信号。位于光网络单元(ONU)/光网络终端(ONT)212-1至212-n的收发器或发射器可配置为在C波段中的至少一个信道波长上发送光信号。其他波长和波长频带也在这里所描述的本***和方法的范围之内。
在本示例性实施例中，在光线路终端(OLT)110中的波长可选择激光装置204可产生L波段(例如，λL1、λL2、…λLn)中的不同相应信道波长的光信号。波长可选择激光装置204的激光阵列中的每个激光发射器可由对应的射频(RF)信号进行调整以产生相应的光信号，并且一个光多路复用器(例如，AWG)可用以组合在各自不同的信道波长(例如，λL1、λL2、…λLn)的光信号。分支点218可解复用来自光线路终端(OLT)210的下行聚集波分复用(WDM)光信号(例如，λL1、λL2、…λLn)，用于将独立的信道波长传输到各个光网络单元(ONU)/光网络终端(ONT)212-1至212-n。可替换地，分支点218可将聚集的波分复用(WDM)光信号提供到每个光网络单元(ONU)/光网络终端(ONT)212-1至212-n且每个光网络单元(ONU)/光网络终端(ONT)设备212-1至212-n分离并处理所分配的光信道波长。各个光信号可加密以防止窃听未分配给一个特定光网络单元(ONU)/光网络终端(ONT)的光信道。
在本示例性实施例中，在一个或多个光网络单元(ONU)/光网络终端(ONT)的212-1至212-n中的波长可选择激光装置202可在C波段的信道波长(例如，λC1、λC2、…λCn)中选定的一个信道波长产生光信号。在每个波长可选择激光装置202中，与C波段中的选定的一个信道波长相关联的激光发射器可调整以产生此光信号。分支点218组合或多路复用来自各个光网络单元(ONU)/光网络终端(ONT)212-1至212-n的上行光信号，用于通过主干光路径214作为聚集波分复用(WDM)光信号传送到光线路终端(OLT)210。
虽然表示出波分复用(WDM)***的实例，但是根据在此所述的实施例的波长可选择激光装置也可在其他类型的光学***中的使用。一种波长可选择激光装置例如可用于跨越一定波长范围进行扫描的光谱应用中以分析气体的不同吸收特性。
图3及图4表示出根据本发明实施例的波长可选择激光装置302，用于提供一个或多个所选的信道波长。波长可选择激光装置302包含光耦合到一过滤外腔320的激光发射器310-1至310-n的阵列。每个激光发射器310-1至310-n配置为发射包含例如一个光通信***的信道波长(例如，λ1至λn)的波长范围的光线。过滤外腔320配置为以与激光发射器分别相关的不同波长(例如，λ1、λ2、…λn)过滤来自一个或多个激光发射器310-1至310-n的光线，并且将这些不同的波长反射回相应的激光发射器310-1至310-n。因此，一产生激光的空腔可形成有过滤外腔320和一个或多个选定的激光发射器310-1至310-n，以使得激光发生在反射回所选择的激光发射器的一个或多个所选的信道波长。
通过选择性地从激光发射器310-1至310-n的一个或多个发射光线，选择相关的一个或多个信道波长发射激光且传输。如图3所示，举例而言，一单个选择的激光发射器310-2可使用电信号(例如，射频(RF)信号)进行调整而不调整其他的激光发射器，由此产生与所选的激光发射器310-2相关的单个选定信道波长(λS)的光信号。如图4所示，复数个选择的激光发射器310-1至310-n可使用电信号进行调整，由此产生与各个激光发射器310-1至310-n相关的在选定的信道波长(例如，λ1、λ2、…λn)的复数个光信号。
从过滤外腔320提供的激光可耦合到光波导或光纤350中，举例而言，用于在例如波分复用(WDM)***或波分复用无源光网络(WDM-PON)的光通信***中传输。波长可选择激光装置302可包含其他的光学元件(例如，透镜和/或多路复用器)用于将从过滤外腔320输出的激光耦合至波导或光纤350。所选择的波长可以是波分复用无源光网络(WDM-PON)或其他波分复用(WDM)***中的一个或多个信道波长，例如由ITU-T的密集波分复用(DWDM)栅格所定义的信道波长。波长可选择激光装置302因此可在可调谐光发射器(例如，波分复用无源光网络(WDM-PON)的光网络单元(ONU)/光网络终端(ONT)中)使用，允许通用的、无色的发射器能够改变所选的波长而无需使用传统的可调谐激光器。波长可选择激光装置302也可在多波长光发射器(例如，在波分复用无源光网络(WDM-PON)的光线路终端(OLT))中使用。通过在信道波长过滤之后完成激光产生空腔且只在所选的通道波长产生激光，可调谐发射器可相比较于包含法布里-珀罗(FP)激光器的发射器更有效率，其中法布里-珀罗(FP)激光器在多个通道波长发射激光且然后过滤及选择一个波长。
激光发射器310-1至310-n分别包含一个增益区域312，增益区域312用于产生跨波长范围的光线且放大在相关波长的反射光线用于产生增益，当增益超过空腔损失时产生激光发射。每个激光发射器310-1至310-n的增益区域312可包含复数个量子阱有源区，或能够发射跨越波长范围的光线的光谱且能够放大反射至增益介质中的光线的其他增益介质。举例而言，每个激光发射器310-1至310-n可包含例如半导体或二极管激光器(例如，法布里-珀罗二极管激光器)的激光器或增益芯片、超辐射发光二极管、或其他的发光模块。激光发射器310-1至310-n也可集成在一个基板上，例如，作为源自一个增益区域的发光区域的阵列。
激光发射器310-1至310-n还分别包含一个后反射器314，用于反射来自增益区域312至少一部分光线。后反射器314可包含激光器或增益芯片上的劈裂刻面和/或可包含增益芯片上或与增益芯片分开的反射或部分反射的涂层或分布式布拉格反射器(DBR)。激光发射器310-1至310-n还可分别包含位于相对侧上的一个防反射涂层316，以允许光线通过而进入及离开增益区域312。防反射涂层316可具有尽可能小的反射率(例如，小于1％的反射率)。
在本实施例中，过滤外腔320通常包含一个色散光学元件322以及一个前反射器324。色散光学元件322分散从激光发射器310-1至310-n的一个或多个发射出的光线、分离不同波长(例如，λ1、λ2、…λn)的光线(例如，根据入射角)、以及对于每个激光发射器朝向前反射器324穿过或反射不同的波长。色散光学元件322可包含衍射光栅例如反射光栅或透射光栅、棱镜、或能够在空间上分离不同波长光线的其他色散光学元件。前反射器324将不同波长(例如，λ1、λ2、…λn)反射回各自的激光发射器310-1至310-n。当一个或多个激光发射器310-1至310-n有选择地调制时，因此，一个激光产生腔形成于选定的激光发射器的前反射器324与后反射器314之间且包含选定的激光发射器的增益区域312。
在图示的实施例中，后反射器314具有高反射性(例如，至少大约80％的反射率)且前反射器324具有足够的部分反射(例如，大约50％的反射率)而实现发射激光，以使得当产生激光发射时，输出的激光通过前反射器324且从过滤外腔320发射出。因此前反射器324充当一个完成激光谐振腔的出口镜面。虽然所示实施例示出激光在选定的波长下从过滤外腔320输出，但是举例而言，通过使用部分反射的后反射器314和高反射率的前反射器324，激光输出也可从激光发射器310-1至310-n提供。
请参考图5，更详细地表示及描述了一个波长可选择激光装置502的一个实施例。在本实施例中，波长可选择激光装置502包含激光发射器510-1至510-n的一个阵列，这些激光发射器510-1至510-n共享一个共同基板(即，具有多个发射区域的一个增益区域)。在其他实施例中，激光发射器510-1至510-n可以是单独、个别的增益芯片的阵列。激光发射器510-1至510-n的每一个可为相同的，并且可包含在单独的激光发射器或跨越激光发射器的整个阵列的后反射器514。激光发射器510-1至510-n的数目可对应于光学***或网络中的信道波长的数目(例如，32信道具有32个激光发射器)。激光发射器510-1至510-n分别发射包含通道波长(例如，λ1至λn)的整个波长范围的光线。
在波长可选择激光装置502的本实施例中，过滤外腔520包含一个透镜521、一个衍射光栅522、以及一个部分反射镜524。透镜522可位于激光发射器510-1至510-n阵列的前部以接收和通过从各自激光发射器510-1至510-n发射出的跨越波长范围(例如，λ1至λn)的光束517-1至517-n。透镜521基本上或大约校准光束517-1至517-n且将基本准直的光束518-1至518-n以相对于衍射光栅522的一个轴线2的不同角度导向至衍射光栅522。虽然表示出一单个的透镜521，但是多个透镜和/或其他光学元件可按照类似的方式将光束导向至衍射光栅522。在其他实施例中，单独的激光发射器可倾斜以相对于衍射光栅522的不同角度引导光线。
衍射光栅522将入射于衍射光栅522上的光线分离为不同的波长且以不同的角度发射这些不同的波长。因为来自各个激光发射器510-1至510-n的每个光束518-1至518-n以不同的角度入射于衍射光栅522上，因此衍射光栅522对于每个激光发射器510-1至510-n在镜面524的方向上反射不同的波长。衍射光栅522相对于透镜521和部分反射镜524定位，以使得衍射光栅522将来自各个光束518-1至518的不同信道波长(例如，λ1、λ2、…λn)以相对于镜面524大约一个直角朝向部分反射镜524反射。举例而言，来自激光发射器510-1的光束518-1包含一定范围的波长(例如，λ1、λ2、…λn)，但是在衍射光栅522朝向部分反射镜524反射相关的信道波长(λ1)。也可使用能够反射或透射具有不同波长的光束的其他色散光学元件。
部分反射镜524可相对于衍射光栅522定位，以使得信道波长的光线从部分反射镜524反射到衍射光栅522。因此，一个或多个激光产生腔可形成于部分反射镜524与一个或多个相应选定的激光发射器510-1至510-n的后反射器514之间，使得激光发射出现在反射的信道波长。部分反射镜524具有足够的反射率以实现反射波长(例如，λ1、λ2、…λn)的激光发射，但是当产生激光发射时传送至少一部分的光束，允许一个或多个波长(例如，λ1、λ2、…λn)的光束退出。
在操作中，从一个或多个激光发射器510-1至510-n自然发射出的光线衍射光栅522衍射且从部分反射镜524反射到绕射光栅522。反射回衍射光栅522的光线再次衍射且以根据光线波长的一个角度从衍射光栅522出现。然后，透镜521根据这些光束的波长将光束聚焦返回到各自的激光发射器510-1至510-n。在这种方式下，激光发射器510-1至510-n的相应一个和反射镜524之间形成的光学腔仅在存在激光发射器的适当的波长支持光学放大。通过选择性地供电激光发射器510-1至510-n的一个或多个(例如，仅对一个增益元件施加偏压)，波长可选择激光装置502能够在相关信道波长的任何一个或在波长的任意组合发射光线。因此，可选择信道波长而不移动衍射光栅522或反射镜524。
因此，根据本发明实施例的波长可选择激光装置可有利地使用于在选定的信道波长传送光信号的可调谐光发射器或收发器和/或在复数个信道波长传送多个光信号的光发射器或收发器中。本文所述的波长可选择激光装置因为不需要移动部件连续调谐激光，因此相对便宜且随时间相对稳定(例如，相比较于连续可调谐的激光源)。使用分离波长的色散光学元件使得仅在选定的信道波长产生激光避免了使用复杂的波长锁定和控制。
根据一个实施例，波长可选择激光装置包含激光发射器的一个阵列以及耦合到激光发射器的过滤外腔。每个激光发射器包含一个增益区域以及一个后反射器，其中增益区域用于发射包含复数个信道波长的波长范围的光线，后反射器用于反射来自激光发射器的光线。过滤外腔配置为对于各个激光发射器过滤在不同的各信道波长下从各个激光发射器接收的光线，并且配置为将在各个信道波长的至少一部分光线反射回各个激光发射器的增益区域。一个激光产生腔形成有过滤外腔以及激光发射器的至少一个选定的激光发射器，并且激光出现于反射回该至少一个选定激光发射器的增益区域的相应至少一个选择的通道波长。
根据另一实施例，波长可选择激光装置包含激光发射器的阵列以及透镜，透镜用于接收分别从激光发射器发射出的光线，并且用于以不同的角度导向来自各个激光发射器的光线。每个激光发射器包含一个增益区域以及一个后反射器，其中增益区域用于发射包含复数个信道波长的波长范围的光线，后反射器用于反射来自激光发射器的光线。色散光学元件配置为以不同的角度接收来自相应激光发射器的光线，并且配置为以不同角度反射或通过光线的不同信道波长。一个前反射器配置为接收对于激光发射器的相应一个由色散光学元件通过或反射的不同的信道波长，并且配置为将这些不同的信道波长分别反射回各自激光发射器的增益区域，使得一个激光产生腔形成于至少一个选择的激光发射器的前反射器与后反射器之间，并且激光出现于反射回该至少一个选定激光发射器的增益区域的相应至少一个选择的通道波长。
根据再一实施例，一个波分复用(WDM)***包含与不同的各个信道波长相关的复数个终端且配置为在这些不同的各自信道波长上传送光信号。这复数个终端的至少一个包含可调谐到信道波长中相应一个的至少一个可调谐光发射器。可调谐光发射器包含一个波长可选择激光装置，波长可选择激光装置配置为在所选择的一个信道波长传输光信号。波长可选择激光装置包含激光发射器的阵列以及耦合到这些激光发射器的过滤外腔。每个激光发射器包含一个增益区域以及一个后反射器，其中增益区域用于发射包含复数个信道波长的波长范围的光线，后反射器用于反射来自激光发射器的光线。过滤外腔配置为对于各个激光发射器过滤在不同的各信道波长下从各个激光发射器接收的光线，并且配置为将在各个信道波长的至少一部分光线反射回各个激光发射器的增益区域。一个激光产生腔形成有过滤外腔以及激光发射器的至少一个选定的激光发射器，并且激光出现于反射回该至少一个选定激光发射器的增益区域的相应至少一个选择的通道波长。
虽然本发明的原理描述如上，但是本领域技术人员应当理解的是本描述仅通过示例的方式而不作为对本发明范围的限制。处理在此表示及描述的示例实施例之外，其他实施例也属于本发明的范围内。在以下的权利要求的本发明的范围内，本领域的技术人员可进行不同的修改和替换。

Claims (19)

1.一种波长可选择激光装置，包含：
激光发射器阵列，每个所述激光发射器包含一个增益区域以及一个后反射器，所述增益区域用于发射包含复数个信道波长的波长范围的光线，并且所述后反射器用于反射来自所述激光发射器的光线；以及
过滤外腔，耦合至所述激光发射器，所述过滤外腔配置为对于相应的所述激光发射器过滤在不同的相应信道波长下从所述相应的激光发射器接收的光线，并且配置为将在所述相应信道波长的至少一部分所述光线反射回所述相应的激光发射器中的所述增益区域，以使得通过所述过滤外腔以及所述激光发射器的至少一个选定的激光发射器形成激光产生腔，并且激光在反射回所述至少一个选定的激光发射器的所述增益区域的相应至少一个选择的通道波长产生；
其中所述过滤外腔包含：
色散光学元件，配置为在不同角度下接收来自所述相应的激光发射器的光线且配置为以不同的角度穿过或反射不同信道波长的光线；以及
前反射器，配置为接收对于每个所述相应的激光发射器由所述色散光学元件通过或反射一个不同的信道波长，并且配置为将所述不同的信道波长分别反射回所述相应的激光发射器中的所述增益区域，使得所述激光产生腔形成于所述至少一个选择的激光发射器的所述前反射器与所述后反射器之间。
2.根据权利要求1所述的波长可选择激光装置，其中所述过滤外腔进一步包含透镜，所述透镜用于接收分别从所述激光发射器发射出的所述光线，并且用于朝向所述色散光学元件以不同的角度导向来自所述相应的激光发射器的所述光线。
3.根据权利要求1所述的波长可选择激光装置，其中所述色散光学元件包含衍射光栅，所述衍射光栅配置为反射所述光线以使得对于所述相应的激光发射器的所述不同的信道波长反射回所述前反射器。
4.根据权利要求1所述的波长可选择激光装置，其中所述前反射器为部分反射以使得在所述选择的信道波长输出的激光通过所述前反射器退出所述激光产生腔。
5.根据权利要求4所述的波长可选择激光装置，其中每个所述激光发射器的所述后反射器为高度反射，并且其中每个所述激光发射器为在一个相对侧上的防反射。
6.根据权利要求1所述的波长可选择激光装置，其中所述激光发射器包含法布里-珀罗(FP)激光发射器。
7.根据权利要求1所述的波长可选择激光装置，其中所述激光发射器阵列配置为从一个选择的激光发射器发射光线，以使得激光在与所述一个选择的激光发射器相关的一个选择的信道波长产生。
8.根据权利要求1所述的波长可选择激光装置，其中所述激光发射器阵列配置为从复数个选择的激光发射器发射出光线，以使得激光在与所述复数个选择的激光发射器相关的复数个选择的信道波长产生。
9.根据权利要求1所述的波长可选择激光装置，其中所述激光发射器阵列共享一个共同基板。
10.一种波长可选择激光装置，包含：
激光发射器阵列，每个所述激光发射器包含一个增益区域以及一个后反射器，所述增益区域用于发射包含复数个信道波长的波长范围的光线，并且所述后反射器用于反射来自所述激光发射器的光线；
透镜，用于接收分别从所述激光发射器发射出的所述光线，并且用于以不同的角度导向来自相应的所述激光发射器的所述光线；
色散光学元件，配置为在不同角度下接收来自所述相应的激光发射器的光线且配置为以不同的角度穿过或反射不同信道波长的光线；以及
前反射器，配置为接收对于每个所述相应的激光发射器由所述色散光学元件通过或反射一个不同的信道波长，并且配置为将所述不同的信道波长分别反射回所述相应的激光发射器中的所述增益区域，使得激光产生腔形成于至少一个选择的激光发射器的所述前反射器与所述后反射器之间，并且激光在反射回所述至少一个选择的激光发射器的所述增益区域的相应至少一个信道波长产生。
11.根据权利要求10所述的波长可选择激光装置，其中所述色散光学元件为一个反射的衍射光栅。
12.根据权利要求10所述的波长可选择激光装置，其中所述激光发射器阵列共享一个共同基板。
13.根据权利要求10所述的波长可选择激光装置，其中所述前反射器为足够的部分反射以获得发射激光。
14.一种波分复用(WDM)***，包含：
复数个终端，与不同的相应信道波长相关且配置为在所述不同的相应信道波长上传送光信号，至少一个所述终端包含配置为调谐到相应一个所述信道波长的至少一个可调谐光发射器，所述可调谐光发射器包含一个波长可选择激光装置，所述波长可选择激光装置配置为在选择的一个所述信道波长传送一个光信号，所述激光装置包含：
激光发射器阵列，每个所述激光发射器包含一个增益区域以及一个后反射器，所述增益区域用于发射包含复数个信道波长的波长范围的光线，并且所述后反射器用于反射来自所述激光发射器的光线；以及
过滤外腔，耦合至所述激光发射器，所述过滤外腔配置为对于相应的所述激光发射器过滤在不同的相应信道波长下从所述相应的激光发射器接收的光线，并且配置为将在所述相应信道波长的至少一部分所述光线反射回所述相应的激光发射器中的所述增益区域，以使得通过所述过滤外腔以及所述激光发射器的至少一个选定的激光发射器形成激光产生腔，并且激光在反射回所述至少一个选定的激光发射器的所述增益区域的相应至少一个选择的通道波长产生。
15.根据权利要求14所述的波分复用***，其中所述复数个终端包含波分复用无源光网络(PON)中的光网络终端(ONT)。
16.根据权利要求14所述的波分复用***，进一步包含：
至少一个光线路终端(OLT)，配置为接收包含所述信道波长的聚集的波分复用光信号；
至少一个分支点，耦合于所述光线路终端与所述复数个终端之间，所述分支点配置为组合不同所述信道波长的所述光信号；以及
一个主干光路径，耦合至所述光线路终端及所述分支点。
17.根据权利要求14所述的波分复用***，其中所述信道波长包含C波段中的波长。
18.根据权利要求14所述的波分复用***，其中所述过滤外腔包含：
色散光学元件，配置为在不同角度下接收来自所述相应的激光发射器的光线且配置为以不同的角度穿过或反射不同信道波长的光线；以及
前反射器，配置为接收对于每个所述相应的激光发射器由所述色散光学元件通过或反射一个不同的信道波长，并且配置为将所述不同的信道波长分别反射回所述相应的激光发射器中的所述增益区域，使得所述激光产生腔形成于所述至少一个选择的激光发射器的所述前反射器与所述后反射器之间。
19.根据权利要求18所述的波分复用***，其中所述过滤外腔进一步包含透镜，所述透镜用于接收分别从所述激光发射器发射出的所述光线，并且用于朝向所述色散光学元件以不同的角度导向来自所述相应的激光发射器的所述光线。
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