本发明涉及光网络领域，尤其涉及一种激光器、激光调制方法及激光合波系统。
背景技术：
网络流量迅速增长，促进了路由器和传送设备线卡容量的持续增长，伴随着光通信产业的发展，光收发组件相关技术也在不断演进，高速率、低成本、低功耗、小型化的光组件逐渐成为行业关注的热点。
当前客户侧光模块大多采用直接调制激光器(Directly Modulated Laser，DML)或者电吸收调制激光器(Electro-absorption Modulated Laser，EML)作为发送侧器件，其中，直接调制激光器具有低成本，小型化等优势，在短距离互联领域得到广泛应用。
光调制就是将一个携带信息的信号叠加到载波光波上。调制能使载波光波的参数随外加信号变化而变化，这些参数包括光波的振幅、位相、频率、偏振、波长等。承载信息的调制光波在光纤中传输，再由光接收系统解调，检测出所需要的信息。现有的直接调制激光器(以光波幅度调制为主)光输出可随激光器内部的参数变化。最常用的激光器输出调制是控制流经器件的电流进行幅度调制，或者通过改变谐振腔其它参数，得到输出的幅度调制。
但是，目前的直接调制激光器，在高速调制下，输出的光眼图近乎闭合，经过光纤传输后在接收部分不利于判决和恢复，如果采用外部滤波器，则器件尺寸较大且不利于集成。
技术实现要素：
本发明的实施例提供一种激光器、激光调制方法及激光合波系统，提高器件集成度，并能够获取效果良好的光眼图。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
第一方面，提供一种激光器，包括：增益介质、谐振腔和第二徽环谐振器；
所述谐振腔包括第一腔镜和第二腔镜，所述第一腔镜位于所述增益介质的一端口，所述第二腔镜位于所述增益介质的另一端口；
所述第二腔镜包括一个分路器、一个第一微环谐振器和一个反射光栅；
其中，所述分路器的输入端口连接所述增益介质的另一端口；
所述分路器的第一输出端口连接所述第一微环谐振器的输入端口，所述分路器的第二输出端口连接所述第二微环谐振器，所述第一微环谐振器的下载端口连接所述反射光栅；
所述增益介质用于形成激光增益信号；
所述第一腔镜与所述第二腔镜构成的谐振腔对所述激光增益信号进行谐振，并在满足激光形成条件后形成激光，其中，所述第一微环谐振器用于按照所述第一微环滤波器的滤波响应曲线对所述激光增益信号进行选模，所述反射光栅用于对所述选模后的激光增益信号进行反射；
所述增益介质还用于对所述谐振腔中形成的激光加载调制信号，形成调制激光；
所述分路器用于当所述谐振腔中形成所述调制激光后，通过所述第二输出端口将形成的调制激光输出至所述第二微环谐振器；
所述第二微环谐振器的输入端口连接所述分路器的第二输出端口，用于按照所述第二微环谐振器的滤波响应曲线对所述调制激光进行滤波，产生输出激光，通过所述第二微环谐振器的下载端口输出所述输出激光，所述输出激光与所述第二微环谐振器的滤波响应曲线匹配。
结合第一方面，在第一种可能的实现方式中：
所述激光器还包括一个与所述第二微环谐振器相连的探测器；
所述探测器的输入端口与所述第二微环谐振器的直通端口相连，用于探测所述第二微环谐振器的直通端口输出的信号。
结合第一方面及第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述分路器，具体用于：
通过所述分路器的输入端口获取加载有所述调制信号的激光增益信号和\或调制激光；
将所述激光增益信号分成上路激光增益信号和下路激光增益信号，将所述上路激光增益信号输出至所述第一微环谐振器，将所述下路激光增益信号输出至所述第二微环谐振器；
将所述调制激光分成上路调制激光和下路调制激光，将所述上路调制激光输出至所述第一微环谐振器，将所述下路调制激光输出至所述第二微环谐振器。
结合第一方面、第一种及第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中：
所述第一微环谐振器和第二微环谐振器的参数相同，所述参数包括：微环波导的半径、直波导到微环波导的距离、两根直波导的相对距离和两根直波导的位置关系。
结合第一方面及第一方面中的任意一种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中：
所述调制激光的中心波长位于所述第一微环谐振器的滤波响应曲线的上升沿范围内，所述所述调制激光的中心波长位于所述第二微环谐振器的滤波响应曲线的上升沿范围内。
结合第一方面及第一方面中的任意一种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中：
所述第一微环谐振器的滤波响应曲线的谐振峰和所述第二微环谐振器的滤波响应曲线的谐振峰的相对距离位于预设的阈值区间。
结合第一方面及第一方面中的任意一种可能的实现方式，在第六种可能的实现方式中：
所述第一微环谐振器和第二微环谐振器的温差的变化量小于预设的阈值，使得所述第一微环谐振器的滤波响应曲线的谐振峰和所述第二微环谐振器的滤波响应曲线的谐振峰的相对距离不变。
第二方面，提供一种激光调制方法，包括：
生成激光增益信号；
按照第一滤波响应曲线对所述激光增益信号进行选模；
对所述选模后的激光增益信号进行谐振，以便于在满足激光形成条件后形成激光；
将调制信号加载至所述激光，形成调制激光；
按照第二滤波响应曲线对所述调制激光进行滤波，产生输出激光，所述输出激光与所述第二滤波响应曲线匹配。
结合第二方面，在第一种可能的实现方式中，所述方法还包括：
对调制激光中除所述输出激光外的激光进行探测。
第三方面，提供一种激光合波系统，包括：
至少两个上述的激光器，所述至少两个激光器的输出端口与一根公共波导的输入端口相连。
本发明实施例提供的激光器、激光调制方法及激光合波系统，根据直接调制激光器的啁啾效应，通过两个结构相同、参数设置相似的微环结构实现选模和滤波的功能，由于微环结构利于集成，因此能够在获取效果良好的光眼图的同时提高直接调制激光器件的集成度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例。
图1为本发明的实施例提供的一种激光器的结构示意图；
图2为本发明的实施例提供的一种激光调制方法的流程示意图；
图3为本发明的实施例提供的一种激光合波系统的结构示意图；
图4为本发明的实施例提供的一种微环谐振器的结构示意图；
图5为本发明的实施例提供的微环谐振器的输出波形示意图；
图6为本发明的实施例提供的一种激光器的光眼图；
图7为本发明的实施例提供的一种激光器的滤波原理示意图；
图8为本发明的实施例提供的一种激光器的另一光眼图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
本发明的实施例提供一种激光器1，应用于光网络的发送侧器件，参照图1所述，具体的，包括：增益介质11、谐振腔12和第二微环谐振器13。
谐振腔12包括第一腔镜121和第二腔镜122，第一腔镜121位于增益介质11的一端口，第二腔镜122位于增益介质11的另一端口。
第二腔镜122包括一个分路器1221、一个第一微环谐振器1222和一个反射光栅1223。
其中，分路器1221的输入端口连接增益介质11的另一端口。
分路器1221的第一输出端口连接第一微环谐振器1222的输入端口，分路器1221的第二输出端口连接第二微环谐振器13，第一微环谐振器1222的下载端口连接反射光栅1223。
增益介质11用于形成激光增益信号，该激光增益信号为光载波。
第一腔镜121与第二腔镜122构成的谐振腔12对该激光增益信号进行谐振，并在满足激光形成条件后形成激光，其中，第一微环谐振器1222用于按照第一微环滤波器1222的滤波响应曲线对激光增益信号进行选模，反射光栅1223用于对选模后的激光增益信号进行反射。
增益介质11还用于对谐振腔12中形成的激光加载调制信号，形成调制激光。具体的，在实际应用中，可以通过调制信号产生器15对增益介质11加载电流，从而将包含伪随机二进序列(Pseudorandom Binary Sequence，PRB S)的调制信号加载在增益介质11上，进而将调制信号加载在谐振腔12中形成的激光上，增益介质11和第一腔镜121可以由反射式半导体光放大器(Reflective Semiconductor Optical Amplifier，RSOA)实现。
分路器1221用于当谐振腔12中形成调制激光后，通过第二输出端口将形成的调制激光输出至第二微环谐振器13；
具体的，分路器1221，用于通过分路器1221的输入端口获取加载有调制信号的激光增益信号和\或调制激光，将加载有调制信号的激光增益信号分成上路激光增益信号和下路激光增益信号，将上路激光增益信号输出至第一微环谐振器1222，将下路激光增益信号输出至第二微环谐振器13；将调制激光分成上路调制激光和下路调制激光，将上路调制激光输出至第一微环谐振器1222，将下路调制激光输出至第二微环谐振器13；其中分路器的上路功率大于下路功率，即上路激光增益信号功率大于下路激光增益信号功率，上路调制激光功率大于下路调制激光功率，具体的，上路功率和下路功率之比可以为4：1，也可以为其他满足上述分路条件的比值。
其中，在激光形成之前，谐振腔12中仅有激光增益信号进行谐振，此时分路器1221仅对激光增益信号进行分路，当激光形成后，此时谐振腔中既有形成的调制激光，也有谐振中的激光增益信号，此时分路器1221同时对调制激光和谐振中的激光增益信号进行分路。
当然由于激光增益信号发生谐振至产生调制激光的时间是很短的，此外本发明主要是观察调制激光的光眼图，因此可以认为本发明中分路器1221产生的下路激光增益信号不进行处理。
第二微环谐振器13的输入端口连接分路器1221的第二输出端口，用于按照第二微环谐振器13的滤波响应曲线对调制激光进行滤波，产生输出激光，通过第二微环谐振器13的下载端口输出该输出激光，其中，输出激光与第二微环谐振器13的滤波响应曲线匹配。
其中，第一微环谐振器1222和第二微环谐振器13的参数相同，参数包括：微环波导的半径、直波导到微环波导的距离、两根直波导的相对距离和两根直波导的位置关系，即第一微环谐振器1222和第二微环谐振器13的结构完全相同。
这样，激光的中心波长位于第一微环谐振器1222的滤波响应曲线的上升沿范围内，通过调节调制第二微环谐振器13的工作温度，可以使得调制激光的中心波长位于位于第二微环谐振器的滤波响应曲线的上升沿范围内，即第二微环谐振器13的滤波上升沿与调制激光的中心波长对齐。其中，第一微环谐振器1222的滤波响应曲线的谐振峰和第二微环谐振器13的滤波响应曲线的谐振峰的相对距离位于预设的阈值区间。
可选的，为了使第二微环谐振器13的滤波上升沿与调制激光的中心波长对齐，需要对第二微环谐振器13的工作温度进行调节，此时第一微环谐振器1222与第二微环谐振器13的温差为固定的值，在使用过程中，保持第一微环谐振器1222与第二微环谐振器13的温差的变化量小于预设的阈值，使得第一微环谐振器1222的滤波响应曲线的谐振峰和第二微环谐振器13的滤波响应曲线的谐振峰的相对距离不变。
可选的，第二微环谐振器13还用于在直通端口输出除输出激光外的激光。
激光器1还包括一个与第二微环谐振器13相连的探测器14，探测器14的输入端口与第二微环谐振器13的直通端口相连，用于探测第二微环谐振器13的直通端口输出的信号，通过对第二微环谐振器13的直通端口输出的激光的探测，获取第二微环谐振器13的下载端口输出的调制激光的相关参数。其中，第二微环谐振器13的直通端口输出的信号可以包括调制激光形成之前分路器1221输出的下路激光增益信号，也可以包括调制激光形成之后第二微环谐振器13滤出的激光，还可以包括实际应用中，泄漏致第二微环谐振器13的直通端口的，与滤波响应曲线匹配的激光。
广义的说，频率随时间的变化就叫“啁啾”。上述激光器，由于啁啾效应(瞬态啁啾与绝热啁啾)引起的频谱展宽，使得频率滤波容易实现，通过滤除信号下电平对应的频谱可以提高消光比，在测量中表象出效果较好的光眼图(如良好的眼高、张开度等)。
本发明的实施例提供的激光器，利用直接调制激光器的啁啾效应，通过两个相同的微环结构实现选模和滤波的功能，提高器件集成度，并能够获取效果良好的光眼图。
本发明的实施例还提供一种激光调制方法，参照图2所示，包括以下步骤：
201、生成激光增益信号，该激光增益信号为光载波。
202、按照第一滤波响应曲线对激光增益信号进行选模。
203、对选模后的激光增益信号进行谐振，以便于在满足激光形成条件后形成激光。
204、将调制信号加载至激光，形成调制激光。
205、按照第二滤波响应曲线对调制激光进行滤波，产生输出激光，输出激光与第二滤波响应曲线匹配。
可选的，步骤205还可以包括：按照滤波响应曲线对调制激光进行滤波，通过其他端口将调制激光中除输出激光外的激光输出，对调制激光中除输出激光外的激光进行探测。
本发明的实施例提供的激光调制方法，利用激光器的啁啾效应，通过两个相同的微环结构实现对调制信号的选模和滤波，提高器件集成度，并能够获取效果良好的光眼图。
本发明的实施例还提供一种激光合波系统，参照图3所示，包括至少两个上述装置实施例提供的激光器。
该至少两个激光器的输出端口(即第二微环谐振器的下载端口)与一根公共波导的输入端口相连，由于调制激光的输出端口是相同结构的微环谐振器，则该至少两个激光器可以直接实现合波输出，而无需额外引入光波分复用器件。
本发明的实施例提供的激光合波系统，通过一根公共波导实现调制激光器的和波输出，提高了器件的集成度。
具体的，以产生波长λ为k的调制激光为例进行说明，参照图1所示，其中增益介质11和第一腔镜121由反射式半导体光放大器实现，探测器15由监控探测器(Monitor Photo Diode，MPD)实现；如图4所示，第一微环谐振器1222和第二微环谐振器13包括一个环形波导和两根平行的直波导，其中端口1为微环谐振器的输入端口，端口2为微环谐振器的直通端口，端口4为微环谐振器的下载端口，在本实施例中，通过对第一微环谐振器1222和第二微环谐振器13的微环半径、环形波导与直波导的间距等参数的设定使得当光信号从端口1输入时，各端口输出的波强度与波长的关系如图5所示，其中纵坐标为输出的相对强度，横坐标为波长，理论上，端口1输入的光信号中波长λ为k的波在端口4的相对强度为1，在端口2的相对强度为0，即波长λ为k的波从端口4输出；端口1输入的光信号中波长λ不为k的波在端口4的相对强度为0，在端口2的相对强度为1，即波长λ不为k的波从端口2输出。在实际的应用中，由于器件的参数等因素，导致不能达到完全滤波，即波长λ为k的波会有少量从端口2输出，波长λ不为k的波会有少量从端口4输出，但由于其相对强度较小，可以忽略不计。
同时，第一微环谐振器1222和第二微环谐振器13的微环波导的半径、直波导到微环波导的距离、两根直波导的相对距离和两根直波导的位置关系等参数完全相同，这样，第一微环谐振器1222的滤波响应曲线和第二微环谐振器13的滤波响应曲线形状完全相同。此时，对第二微环谐振器13的工作温度进行调节，可以使第二微环谐振器13的滤波响应曲线在频域上平移，使第一微环谐振器1222的滤波响应曲线的谐振峰和第二微环谐振器13的滤波响应曲线的谐振峰的相对距离位于预设的阈值区间，也就是说第一微环谐振器1222的滤波响应曲线的谐振峰和第二微环谐振器13的滤波响应曲线的谐振峰会有一个预设的相对距离。此时调制激光的中心波长受第一微环谐振器1222的滤波响应曲线的影响，位于第一微环谐振器1222的滤波响应曲线的上升沿的开始处，并且位于所述第二微环谐振器的滤波响应曲线的上升沿范围内。
反射式半导体光放大器形成激光增益信号，该激光增益信号为光载波，分路器1221将该激光增益信号按预设的比例分成上路激光增益信号和下路激光增益信号，将上路激光增益信号输出至第一微环谐振器1222，将下路激光增益信号输出至第二微环谐振器13，此时的下路激光增益信号达不到激光的形成条件，为自发辐射光，对调制激光的生成无影响。
第一微环谐振器1222按照第一微环滤波器1222的滤波响应曲线对上路激光增益信号进行选模，其中，上路激光增益信号中波长λ为k的光波从第一微环谐振器1222的下载端口输出，将上路激光增益信号中波长λ不为k的光波从第一微环谐振器1222的直通端口输出；波长λ为k的光波被反射光栅1223反射，通过第一微环谐振器1222和分路器1221回到反射式半导体光放大器，并被反射式半导体光放大器的全反射镜(即第一腔镜121)反射，从而在谐振腔12内形成振荡，即第一腔镜121与第二腔镜122构成的谐振腔对该加载有调制信号的波长λ为k的激光增益信号进行谐振。
当该波长λ为k的激光增益信号满足激光形成条件时，形成激光，此时，调制信号产生器15通过对反射式半导体光放大器加载电流，将包含伪随机二进序列的调制信号加载在激光上，形成调制激光。
分路器1221将该调制激光按照预设的比例分成上路调制激光和下路调制激光，将下路调制激光输出至第二微环谐振器13的输入端口，此时下路调制激光的光眼图如图6所示，近乎闭合，其中图6纵轴为功率(mW/div，毫瓦每格)横轴为时间(ps/div，皮秒每格)，此时，取11ps至59ps中的波形作为光眼图，其中，光波的功率为8.64mW至14.14m W；由于第二微环谐振器13与第一微环谐振器1222结构相同，参数设置相似(温度不同)，第一微环谐振器1222的滤波响应曲线的谐振峰和第二微环谐振器13的滤波响应曲线的谐振峰有预设的相对距离，因此，第二微环谐振器13按照第二微环谐振器13的滤波响应曲线对调制激光进行滤波，产生输出激光，通过第二微环谐振器13的下载端口输出该输出激光，输出激光与第二微环谐振器13的滤波响应曲线匹配。
参照图7所示，直接调制激光器的啁啾效应(瞬态啁啾与绝热啁啾)引起的频谱展宽，使得频谱滤波很容易实现，如图7(a)所示，绝热啁啾效应下输出的光谱呈现双峰模式(对应“0”和“1”电平)，如图7(b)所示，按照滤波响应曲线，通过滤波器滤除“0”电平对应的部分频谱，如图7(c)所示，得到与滤波响应曲线匹配的输出激光，就可以提高消光比，其在测量中的表象是效果较好的光眼图(如良好的眼高等)。
此时第二微环谐振器13的下载端口输出的调制激光的光眼图如图8所示，效果较好，其中图8纵轴为功率(mW/div，毫瓦每格)横轴为时间(ps/div，皮秒每格)，此时，取11ps至59ps中的波形作为光眼图，其中，光波的功率为3.13mW至6.3mW。
本发明的实施例提供的激光器中的光滤波器是针对直接调制激光器的绝热啁啾设计，它对于光谱的能量具有一定的吸收作用，吸收曲线与直调激光器的工作特性存在一定的匹配关系，能够使调制后“1”和“0”的光谱在光滤波器的吸收曲线包络中落在合适的位置，比如“1”处于该曲线的峰值附近，而“0”处于曲线包络的低谷区域，这样“0”光谱能量被吸收，而“1”能量通过。
可选的，第二微环谐振器13对调制激光进行滤波时，将调制激光中除输出激光外的激光在第二微环谐振器13的直通端口输出。
第二微环谐振器13的直通端口连接有监控探测器，可以对第二微环谐振器13的直通端口输出的调制激光中除输出激光外的激光进行监测，从而对第二微环谐振器13的下载端口输出的调制激光的相应参数进行测量。
本发明的实施例提供的激光器及激光调制方法，利用激光器的啁啾效应，通过两个结构相同、参数设置相似的微环结构实现对调制信号的选模和滤波，提高器件集成度，并能够获取效果良好的光眼图。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。