可调谐激光光源的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及光源，特别涉及可调谐激光光源。
【背景技术】
[0002]在波分多路复用(WDM)光网络中，用信息的数字流对多个波长处的光信号进行编码。这些经过编码的光信号，或“波长信道”，通过一系列跨度的光纤进行合波和传输。在接收器端，那些波长信道被光接收机分波和检测。
[0003]有待被编码的那些光信号通常是由激光二极管所提供的，每一个波长信道由一个激光二极管提供。为冗余目的，希望提供备份的激光二极管。由于密集WDM(DWDM)传输中使用多个波长(数十个甚至有时数百个波长)，为每一波长提供单独的备份激光二极管可能变得极其昂贵而无法承受。可调谐激光光源帮助解决此问题。
[0004]在可重构的WDM光网络中，可调谐激光光源也被证明是有价值的；在可重构WDM光网络中，当网络负载增长时，就插入新的波长信道。在这样的“波长捷变的”网络中，可以动态地插入(add)和分出(drop)波长信道，以响应于在不同网络节点之间的起伏数据带宽要求。从网络结构的立场看，可能最好有可调谐至任何期望的波长的可调谐激光光源。这样的激光光源需要是宽范围可调谐的，能提供足够的输出光功率，具有强边模抑制，以避免受到其他波长信道的相干串扰。
[0005]参照图1A，示出了示例性现有技术的可调谐激光光源100。例如在美国专利US5, 325, 392中，托莫里(Tohmori)等人描述了类似的激光光源。激光光源100包括光学上串联耦合的后反射镜102、增益段104、相位段106和前反射镜108。该前反射镜108和后反射镜102包括光栅，光栅具有周期性的反射率波长相关函数(per1dic wavelengthdependence of reflectivity)。转向图1B，后反射镜102的反射率的示例性波长相关函数112具有5.6nm的周期。前反射镜108的反射率的波长相关函数118具有更大的6.3nm的周期。波长相关函数112和118的峰值112A、118A在1550nm处重叠。因此，通过将后反射镜波长相关函数112乘以前反射镜波长相关函数118而获得的乘积波长相关函数130，在1550nm处具有它的最大的峰值。在图1B中示出了乘积波长相关函数130，其被放大了四倍。乘积波长相关函数130与用于在激光光源100 (图1A)的前反射镜108和后反射镜102之间进行光循环的往返程光增益成正比。乘积波长相关函数130 (图1B)确定激光光源100的波长发射特性。用十字(“ + ”)标记的三个谐振腔纵模121、122和123叠加在乘积反射率迹线130上，被设置在1550nm处的峰值112A、118A的范围内。在1544nm(134)附近和1556nm(136、138)附近存在另外的模134、136和138。在这些模121、122和123，134、136和138之中，仅有中心模122会导致产生具有大的光功率的激光束109，这是由于中心模122的往返程光增益高得多；在边模121、123、134、136、138波长处发射的光功率水平要低得多。
[0006]通过在相对的方向上变换波长相关函数112和118，对激光光源100进行调谐。当波长相关函数112、118的两个其他峰值在另一波长处重叠时，在该波长处的纵模之一处发生激射。本质上，是通过在相比于对单独的反射镜102、108本身进行调谐的波长范围宽得多的波长范围上使用游标效应(Vernier effect)，对激射波长进行调谐。以步进方式进行波长调谐。通过适当选择后反射镜102和前反射镜108的纵模间隔和反射率周期，允许人们限定波长的调节步长的所需幅度。
[0007]现在参考图1C，并且参考图1A，示出了在示例性现有技术中的放大激光光源150。例如在美国专利US6，788，719中，克劳德(Crowder)描述了类似的激光光源。放大激光光源150包括图1A的激光光源100和被串联光耦合到前反射镜108的集成半导体光放大器(S0A) 130。S0A 130的插入，允许人们将激光束109的输出功率提升到比在图1A的激光光源100中可实现的输出功率高得多的水平。但是，S0A 130产生另外的自发发射噪声。此外，由于所谓的增益倾斜，S0A 130的放大在光谱上横跨放大频带的范围上是不均匀的。因此，S0A 130可能对激光束109的边模的放大超过对基模的放大，减小了边模抑制比(SMSR)。例如，SMSR可能从在激光光源100中的50dB被减少到在放大激光光源150中的小于40dB，因为激射波长远离增益光谱峰值。SMSR降低在包括用于波长捷变的光网络的可调谐激光光源应用的许多应用中可能是不能接受的。现有技术中，在宽范围可调谐的放大激光光源的输出光功率和光谱纯度之间不得不进行折衷。
【发明内容】
[0008]根据本发明的一个实施例，一种可调谐传输滤光器被光耦合在可调谐激光器装置的激光段和S0A段之间。因为偏离增益峰值波长基本上失谐的激射波长，滤光器可被调谐成在激射波长附近具有高传输，还可被配置成在增益峰值附近具有低传输。这在滤光器止带附近抑制了 S0A的向后传播的放大自发发射(ASE)，否则其就会被激光反射镜向前反射，并被激光有源段放大。这向后反射的ASE可能是SMSR降低的主要来源。一般来说，当激射波长偏离峰值增益失谐最远时，在激光调谐范围的最短波长和/或最长波长处，由ASE引起的SMSR降低最大。事实上，将可调谐传输滤光器设置在激光段和S0A之间，使得ASE抑制加倍，导致SMSR的相应增加。优选地，激光段、可调谐传输滤光器和S0A段是作为单个结构单片地形成的，简化了总体构造，并消除了在部件之间的反射。
[0009]根据本发明的一个实施例，提供一种可调谐激光器装置，其包括:
[0010]可调谐激光器段，其被配置用来在激射波长处产生光，其中，可调谐激光器包括光学腔，其用于在横跨从第一波长至第二波长的调谐范围之内对激射波长进行调谐，其中，第二波长比第一波长更长；
[0011]可调谐传输滤光器，其被设置在光学腔之外，并被设置在可调谐激光器段的下游，其中，可调谐传输滤光器包括:
[0012]通带，其被配置用来在激射波长处传输光；以及
[0013]止带，其被配置用来在可调谐激光器段的旁瓣波长处对光进行衰减，其中，旁瓣波长与激射波长不同，并且其中，激射波长和旁瓣波长在所述调谐范围之内；以及
[0014]半导体光放大器(S0A)段，其被光耦合到可调谐传输滤光器，并位于可调谐传输滤光器的下游，其中，半导体光放大器段具有包括所述调谐范围的放大频带。
[0015]在一个示例性实施例中，可调谐传输滤光器包括非对称马赫一曾德尔(Mach-Zehnder)波导干涉仪，其与可调谐激光器和SOA段一起单片地形成。马赫一曾德尔波导干涉仪可调谐成在激射波长处具有传输最大值，或者，可调谐成在旁瓣波长处，例如，止带的中心，具有传输最小值。
[0016]根据本发明的一个实施例，进一步提供了一种激光光源，其包括上述可调谐激光器装置和控制器，所述控制器被可操作地耦合到可调谐激光器段、可调谐传输滤光器和半导体光放大器，其中，所述控制器被配置为:
[0017]调谐可调谐激光器段的激射波长；以及
[0018]通过调节可调谐传输滤光器的第一调谐参数，来调谐可调谐传输滤光器的通带的中心波长，以便与激射波长相对应。
[0019]根据本发明的一个实施例，进一步提供了一种用于校准可调谐激光器装置的方法，所述可调谐激光器装置包括依次耦合的可调谐激光器段、可调谐传输滤光器和半导体光放大器段，所述方法包括:
[0020](a)将可调谐激光器段的激射波长调谐至校准波长，所述校准波长在可调谐激光器段的调谐范围之内；
[0021](b)在完成步骤(a)后，扫描可调谐传输滤光器的通带的中心波长；
[0022](c)当执行步骤(b)时，确定激光光源的输出光功率或边模抑制比；
[0023](d)在步骤(b)中扫描的中心波长的值中，选择与在步骤(c)中确定的最大输出光功率或最大边模抑制比相对应的值；以及
[0024](e)将在步骤(d)中选择的中心波长的值，与在步骤(a)中调谐至的校准波长相关耳关。
[0025]根据另一方面，进一步提供了一种用于产生光的方法，其包括:
[0026](a)提供可调谐激光器装置，其包括依次耦合的可调谐激光器段、可调谐传输滤光器和半导体光放大器段；
[0027](b)激励可调谐激光器段，并调谐可