CN107742821A - 一种快速波长可调谐激光器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种快速波长可调谐激光器，包括一个法布里‑珀罗激光器、一个环形器、一个法布里‑珀罗标准具、一个耦合器以及驱动电路模块和温度控制模块；法布里‑珀罗激光器发出的多纵模光束进入环形器后到达法布里‑珀罗标准具，经过法布里‑珀罗标准具后输入到耦合器中，耦合器将一部分光作为输出，另一部分经过环形后注入到法布里‑珀罗激光器中；温度控制模块用于保证法布里‑珀罗激光器和法布里‑珀罗标准具保持稳定，波长的选择和调谐速度只受驱动电路模块控制。本发明能够提高光交换网络的速度，可应用于全光通信网络中继***以及交换***，其调谐速度较快调谐范围较宽，结构简单成本较低，在其他需要多波长光通信领域也有极好的应用前景。

Description

一种快速波长可调谐激光器

技术领域

本发明涉及一种快速波长可调谐激光器，尤其是基于F-P激光器自注入锁定的快速波长可调谐激光器。

背景技术

目前，密集波分复用(DWDM)***和全光网络可以有效的提高网络传输容量和传输速度，而波长可调谐激光器将是DWDM***和未来全光网络的关键器件。波长可调谐激光器可以减小波分复用网络中***的复杂度和降低***能耗，能够降低网络的运营成本和提高光网络的动态性和灵活性，对于通信网络的持续发展具有重要意义。

传统的激光器根据调谐方法的不同可分为机械调谐、热调谐、电流调谐等。基于机械调谐的波长可调谐激光器的调谐速度受限于机械部件，调谐速率为仅为10ms级别。由于温度是一个难以精确控制的物理量，因此基于热调谐的波长可调谐激光器难以保持稳定。目前的主流波长可调谐激光器主要是电流调谐，比如将多个分布式反馈(DFB)激光器集成在一起，通过电路切换DFB激光器实现调谐，这种激光器成本过高。分布式布拉格反射(DBR)激光器是近年来研究的热点，这种激光器调谐速度快，但是需要较多控制变量来实现，复杂度较高。因此目前已有的快速可调谐激光器方案仍然存在较多问题。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种基于F-P激光器自注入锁定的快速波长可调谐激光器。首先利用F-P标准具从F-P激光器多纵模光谱滤出单个纵模，再注入回F-P激光器，抑制其他模式，实现F-P激光器单模运转。通过快速调谐F-P激光器的驱动电流，使F-P激光器的梳状多纵模光谱发生平移，利用变化的F-P激光器梳状光谱和固定的F-P标准具梳状透过谱的游标效应，根据驱动电流选出不同的波长，实现波长的大范围调谐。

为了解决上述技术问题，本发明提出的一种快速波长可调谐激光器，包括一个法布里-珀罗激光器、一个环形器、一个法布里-珀罗标准具、一个耦合器以及驱动电路模块和温度控制模块；所述环形器、所述法布里-珀罗标准具和所述耦合器构成了一光纤腔结构；所述法布里-珀罗激光器和所述法布里-珀罗标准具与所述温度控制模块相连，所述法布里-珀罗激光器与所述驱动电路模块相连；所述法布里-珀罗激光器发出的多纵模光束进入所述环形器的2号端口并从3号端口输出到达所述法布里-珀罗标准具，经过所述所述法布里-珀罗标准具后输入到所述耦合器中，所述耦合器将一部分光作为输出，另一部分进入所述环形器的1号端口并从2号端口输出，然后注入到所述法布里-珀罗激光器中；所述温度控制模块用于保证所述法布里-珀罗激光器和法布里-珀罗标准具保持稳定，所述驱动电路模块用以控制所述法布里-珀罗激光器发出的多纵模光的波长，所述法布里-珀罗激光器输出的多纵模光谱随该激光器的驱动电流的变化发生平移，平移的多纵模光谱与法布里-珀罗标准具透过谱对准的模式也发生平移，改变滤出的单纵模，改变滤出的单纵模注入法布里-珀罗激光器(1)，使法布里-珀罗激光器锁定在该单纵模上，输出波长产生跳变，实现波长的调谐。

本发明中，所述驱动电路模块用于控制光源波长的选择以及调谐的速度，所述驱动电路模块采用的芯片型号为THS4211，使用的是高速可控电流源。

所述温度控制模块使用集成温度控制芯片，芯片型号为HTC1500。

由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

激光器控制方式简单，仅有激光器驱动电流这一单一控制变量；波长调谐速度由驱动电流调谐速度决定，可以达到ns级别速度的调谐，且调谐范围能达到很宽；***整体结构简单，成本较低。

附图说明

图1为本发明快速波长可调谐激光器原理框图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征或步骤以外，均可以以任何方式组合，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

本发明提出的一种快速波长可调谐激光器，其结构如图1所示，包括一个法布里-珀罗(F-P)激光器1、一个环形器2、一个F-P标准具3、一个耦合器4以及驱动电路模块和温度控制模块；上述各光学器件由光纤连接；所述法布里-珀罗激光器1和所述法布里-珀罗标准具3与所述温度控制模块相连，所述温度控制模块使用集成温度控制芯片，芯片型号为HTC1500。所述法布里-珀罗激光器1与所述驱动电路模块相连；所述驱动电路模块用于控制光源波长的选择以及调谐的速度，所述驱动电路模块采用的芯片型号为THS4211，使用的是高速可控电流源。所述环形器2、所述F-P标准具3和所述耦合器4构成了一光纤腔结构，其中F-P标准具3作为滤波模块U，所述环形器2的作用是将F-P激光器1输出的多纵模光输入到F-P标准具3中，从而将耦合器4送来的单纵模输入到F-P激光器1中，所述耦合器4的作用是将一部分单纵模光通过所述环形器2输入到F-P激光器1中，将另一部分单纵模光作为输出。驱动电路模块驱动F-P激光器1，温度控制模块控制F-P激光器1和F-P标准具3保持温度恒定，波长的选择和调谐速度只受驱动电路模块控制。

本发明中，F-P激光器1作为多纵模光源，即所述F-P激光器1发出的多纵模光束进入所述环形器2的2号端口21并从3号端口23输出到达所述F-P标准具3，经过所述所述F-P标准具3后输入到所述耦合器4中，所述耦合器4将一部分光作为输出，另一部分进入所述环形器2的1号端口21并从2号端口22输出，然后注入到所述F-P激光器1中。

所述温度控制模块用于保证所述F-P激光器和F-P标准具保持稳定，所述驱动电路模块用以控制所述F-P激光器1发出的多纵模光的波长，所述F-P激光器1输出的多纵模光谱随该激光器的驱动电流的变化发生平移，平移的多纵模光谱与F-P标准具3透过谱对准的模式也发生平移，改变滤出的单纵模，改变滤出的单纵模注入F-P激光器1，使F-P激光器1锁定在该单纵模上，输出波长产生跳变，实现波长的调谐。

本发明的工作原理是：所述F-P标准具3用于在F-P激光器1输出的多纵模光谱中滤出单个纵模，只有F-P激光器1梳状光谱与F-P标准具梳状透过谱对准的单纵模能通过，所述环形器2、F-P标准具3和耦合器4组成的光纤腔结构，用于将前述滤出的单纵模注入到F-P激光器1中，使F-P激光器锁定在注入的单纵模上，使F-P激光器单模运转，此时耦合器4将输出单纵模的光。调谐F-P激光器驱动电流，F-P激光器1输出的多纵模光谱会随该激光器的驱动电流的变化发生小范围平移，与F-P标准具3透过谱对准的模式会发生大范围跳变，改变滤出的单纵模波长，前述光纤腔结构将其注入F-P激光器1，使F-P激光器1锁定在该单纵模上，实现波长的调谐。波长调谐的速度取决于驱动电流调谐的速度。

尽管上面结合附图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (3)

1.一种快速波长可调谐激光器，其特征在于，包括一个法布里-珀罗激光器(1)、一个环形器(2)、一个法布里-珀罗标准具(3)、一个耦合器(4)以及驱动电路模块和温度控制模块；所述环形器(2)、所述法布里-珀罗标准具(3)和所述耦合器(4)构成了一光纤腔结构；所述法布里-珀罗激光器(1)和所述法布里-珀罗标准具(3)与所述温度控制模块相连，所述法布里-珀罗激光器(1)与所述驱动电路模块相连；

所述法布里-珀罗激光器(1)发出的多纵模光束进入所述环形器(2)的2号端口(21)并从3号端口(23)输出到达所述法布里-珀罗标准具(3)，经过所述所述法布里-珀罗标准具(3)后输入到所述耦合器(4)中，所述耦合器(4)将一部分光作为输出，另一部分进入所述环形器(2)的1号端口(21)并从2号端口(22)输出，然后注入到所述法布里-珀罗激光器(1)中；

所述温度控制模块用于保证所述法布里-珀罗激光器和法布里-珀罗标准具保持稳定，所述驱动电路模块用以控制所述法布里-珀罗激光器(1)发出的多纵模光的波长，所述法布里-珀罗激光器(1)输出的多纵模光谱随该激光器的驱动电流的变化发生平移，平移的多纵模光谱与法布里-珀罗标准具(3)透过谱对准的模式也发生平移，改变滤出的单纵模，改变滤出的单纵模注入法布里-珀罗激光器(1)，使法布里-珀罗激光器(1)锁定在该单纵模上，输出波长产生跳变，实现波长的调谐。

2.根据权利要求1所述快速波长可调谐激光器，其特征在于，所述驱动电路模块用于控制光源波长的选择以及调谐的速度，所述驱动电路模块采用的芯片型号为THS4211，使用的是高速可控电流源。

3.根据权利要求书1所述快速波长可调谐激光器，其特征在于，所述温度控制模块使用集成温度控制芯片，芯片型号为HTC1500。