多波长光源装置、芯片及方法与流程

文档序号:40240541发布日期:2024-12-11 12:29阅读:116来源:国知局
技术简介:
本发明针对现有锁模激光器和光电振荡器在多波长光源领域存在的小型化困难、集成度低及噪声控制不足问题,提出一种新型多波长光源装置。通过梳状反射镜与激光器芯片的混合集成,利用自注入锁定效应诱导多纵模激射,结合光电反馈环路对拍频微波信号进行优化,实现波长间隔稳定、相干性良好且噪声低的多波长光源。该方案通过调节反馈参数和优化环路设计,兼顾系统集成化与性能提升。
关键词:多波长光源,相干性优化

本发明涉及通信,尤其是指一种多波长光源装置、芯片及方法。


背景技术:

1、相干多波长激光源,同时输出多个等波长间隔的激光,可广泛应用于大容量密集波分复用光通信系统,高质量微波本振生成和微波光子通信系统(光载无线射频,radioover fiber,可简称为rof)。多波长激光源应用于密集波分复用相干光通信系统中,要求每个波长的激光都具有窄线宽,即用一个多波长窄线宽光源来替代多个单波长窄线宽激光器。多波长激光源应用于高质量微波本振生成和rof系统,则要求多个波长的频率间隔稳定且彼此之间具有良好的相干性,即多波长激光拍频得到的微波信号具有稳定频率和低相位噪声。

2、相干多波长激光源的关键性能指标包括:波长间隔、单波激光线宽、拍频微波的频率稳定度和相位噪声。

3、现有多波长光源的实现方法主要包括锁模激光器和光电振荡器(optoelectronicoscillator,可简称为oeo)。

4、锁模激光器,在激光谐振腔中插入锁模装置,使不同频率纵模之间有确定的相位关系,保证多纵模的相干性。典型的锁模装置包括调制器(主动锁模),非线性饱和吸收体(被动锁模)。微腔光频梳也可视为一种依赖波导自身非线性的自锁模激光器。

5、光电振荡器oeo,通过光电反馈环路将光能量转换为微波能量,产生具有极低相位噪声的微波信号。在光域来看,原本单波激光的能量通过调制被分配到多个等间隔激光谱线上,也形成了一种多波长激光源。

6、锁模激光器中饱和吸收体需要一定的脉冲功率激发,因而要求激光谱线数量足够多,导致多纵模波长间隔过小,因而不适合应用在波分复用光通信系统中;此外,饱和吸收体等锁模装置一般难以集成,使得基于锁模激光器的多波长光源难以实现小型化和集成化。

7、oeo利用光纤的低损耗特性增加谐振腔延时,进而降低微波振荡信号的相位噪声。然而,由于引入了很长的光纤延时,腔内纵模间隔很小,容易出现跳模问题。此外,延时光纤的引入也使得oeo对环境波动十分敏感,且阻碍了oeo的小型化和集成化。


技术实现思路

1、本发明实施例的目的在于提供一种多波长光源产生装置、方法、设备及计算机可读存储介质,以解决现有技术中的光电振荡器或锁模激光器均难以同时实现小型化和集成化且保持低噪声的问题。

2、为了解决上述问题,本发明实施例提供一种多波长光源装置,包括:

3、激光器芯片、梳状反射镜以及由光电探测器和滤波器和放大器构成的光电反馈环路;其中,

4、所述梳状反射镜设置于所述激光器芯片的出光口后方,所述梳状反射镜和所述激光器芯片之间进行混合集成;所述激光器芯片为单纵模或多纵模激光器;所述激光器芯片的出射频率与所述梳状反射镜的反射峰对齐,部分光被反馈回所述激光器芯片,形成自注入锁定效应;通过调节自注入参数,使得所述激光器芯片产生多纵模激射;

5、所述梳状反射镜在相邻多个反射峰处稳定激发出稳定的纵模,纵模间隔与反射峰的自由谱区范围fsr一致,形成一个多波长光源;

6、所述光电反馈环路将光电探测器输出的拍频微波信号直调加载到所述激光器芯片上,用于优化所述多波长光源的相干性。

7、其中,通过调节自注入参数,使得所述激光器芯片产生多纵模激射,包括:

8、通过调节自注入参数,触发激光器芯片的自脉冲现象或者增益波导的四波混频现象,使得所述激光器芯片产生多纵模激射;

9、其中,所述自注入参数包括反馈光的强度和相位。

10、其中,在所述梳状反射镜的fsr与所述激光器芯片的光子-光子共振频率接近的情况下,相邻纵模间隔与反射峰fsr一致。

11、其中,所述梳状反射镜的输出端与所述光电探测器的输入端连接,所述光电探测器的输出端与所述滤波器的输入端连接,所述滤波器的输出端与所述放大器的输入端连接,所述放大器的输出端与所述激光器芯片连接;

12、其中,所述梳状反射镜输出的所述多波长光源输入至所述光电探测器,得到拍频微波信号;将所述拍频微波信号中频率等于fsr的单频交流分量通过所述滤波器滤出后送入所述放大器中进行放大,再将放大后的信号通过直调的方式反馈加载到所述激光器芯片上。

13、其中,所述梳状反射镜的输出端与所述光电探测器的输入端连接,所述光电探测器的输出端与所述放大器的输入端连接,所述放大器的输出端与所述滤波器的输入端连接,所述滤波器的输出端与所述激光器芯片连接;

14、其中,所述梳状反射镜输出的所述多波长光源输入至所述光电探测器,得到拍频微波信号;将所述拍频微波信号中频率等于fsr的单频交流分量送入所述放大器中进行放大,将放大后的信号送入所述滤波器滤出后通过直调的方式反馈加载到所述激光器芯片上。

15、其中,所述梳状反射镜的输出端与所述放大器的输入端连接,所述放大器的输出端与所述光电探测器的输入端连接,所述光电探测器的输出端与所述滤波器的输入端连接,所述滤波器的输出端与所述激光器芯片连接;

16、其中,所述梳状反射镜输出的所述多波长光源送入所述放大器进行光放大,将光放大后的多波长光源输入至所述光电探测器,得到拍频微波信号;将所述拍频微波信号中频率等于fsr的单频交流分量通过所述滤波器滤出后,通过直调的方式反馈加载到所述激光器芯片上。

17、其中,通过减小所述梳状反射镜的反馈带宽,减小所述多波长光源的单波出射线宽,并增加光电反馈环路的延时。

18、本发明实施例还提供一种多波长光源产生方法,由如上所述的多波长光源装置执行,所述方法包括:

19、调节所述激光器芯片和所述梳状反射镜的自注入参数,使得所述激光器芯片产生多纵模激射;

20、所述梳状反射镜在相邻多个反射峰处稳定激发出稳定的纵模,纵模间隔与反射峰的fsr一致,形成一个多波长光源;

21、所述光电反馈环路将光电探测器输出的拍频微波信号直调加载到所述激光器芯片上,用于优化所述多波长光源的相干性。

22、其中,所述方法还包括:

23、通过减小所述梳状反射镜的反馈带宽,减小所述多波长光源的单波出射线宽,并增加光电反馈环路的延时。

24、本发明实施例还提供一种芯片,包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的程序,所述处理器执行所述程序时实现如上所述的多波长光源产生方法。

25、本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,该程序被处理器执行时实现如上所述的多波长光源产生方法中的步骤。

26、本发明的上述技术方案至少具有如下有益效果:

27、本发明实施例的多波长光源装置、芯片及方法中,多波长光源装置包括激光器芯片、梳状反射镜以及由光电探测器和滤波器和放大器构成的光电反馈环路,利用梳状反射镜对激光器引入自注入锁定效应,通过调节自注入反馈参数来诱导激光器产生自脉动现象,进而产生多纵模振荡;由于引入了自注入锁定效应,激光器的直调带宽增强,直调啁啾减弱,自注入锁定带来的性能提升使得激光器的直调性能与使用调制器的外调制性能十分接近。因此可以使用激光器直调来替代调制器,不仅较小了系统复杂度,也更利于集成化和小型化,也能提升多波长光源的噪声特性。

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