专利名称：多路高速光发射组件的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及光纤通信领域，特别涉及到可进行多路高速光发射的装置。
同时，随着铺设光纤传输线路的前期投入费用的不断增大，越来越多的运营商将会采用密集波分复用系统(简称DWDM)进行多路光通信、以降低硬件投入成本。因此高速率的DWDM系统将会越来越多地应用于骨干网和城域网中。而当进行多路光通信时，依据国际电信联盟(ITU-T)的推荐，DWDM的波长间隔为一较小的恒定值(如100GHz、50GHz等)。在这种波长间隔较窄(如100GHz、50GHz等)的情况下，波长漂移更将引起信号串扰。为避免产生信号串扰，也必须对每一个工作波长进行精确锁定。
本实用新型的解决方案如下整个光发射组件是由分布反馈半导体激光器DFB、光纤耦合器IN-C、波长锁定器MWL、调制器M-Z、偏置电压控制器MBC构成；带尾纤的DFB的输出端与光纤耦合器IN-C的输入端连接，光纤耦合器IN-C的一个输出端与波长锁定器MWL的输入端连接，波长锁定器的相应输出端再回接到该半导体激光器上；光纤耦合器IN-C的另一个输出端与调制器M-Z的输入端连接；调制器的输出端与下一个光纤耦合器IN-C的输入端连接，该光纤耦合器IN-C的一个输出端与偏置电压控制器MBC的输入端连接，MBC的相应输出端再回接到该调制器上；该光纤耦合器IN-C的另一个输出端与传输光纤相连接。
也就是说，本实用新型是将波长锁定器和外调制器及偏置电压控制器等相关的器件组合在一起，做成一个集成的光发射组件，即该组件集波长锁定和码速恒定、调制深度恒定及调制器偏压控制等作用于一体。整个组件结构如附
图1所示(虚线框内的部分)由半导体激光器DFB、光纤耦合器IN-C、波长锁定器MWL、调制器M-Z、偏置电压控制器MBC构成(半导体激光器DFB也可另接)；带尾纤的半导体激光器的输出端与光纤耦合器IN-C的输入端连接，光纤耦合器IN-C的一个输出端与波长锁定器MWL的输入端连接，波长锁定器上相应的输出端则回头与该半导体激光器DFB连接，即半导体激光器、光纤耦合器IN-C和波长锁定器MWL形成相应的波长控制回路；光纤耦合器IN-C的另一个输出端与调制器M-Z的一个输入端连接，调制器M-Z的另一个输入端则与电脉冲编码器PCM连接；调制器的输出端与下一个光纤耦合器IN-C的输入端连接，光纤耦合器IN-C的一个输出端与偏置电压控制器MBC的输入端连接，MBC的相应输出端亦回头与该调制器连接，即调制器、光纤耦合器和偏置电压控制器形成相应的偏置电压控制回路；该光纤耦合器IN-C的另一个输出端与传输光纤相连接。这里的波长锁定器MWL和偏置电压控制器MBC均可同时控制多个波长(例如8路、16路)，此时波长锁定器与半导体激光器之间、偏置电压控制器与调制器之间均为并接，即多个半导体激光器并联在一个波长锁定器上，多个调制器并联在一个偏置电压控制器上。半导体激光器DFB的波长对应于所需的通信波长，其输出功率一般在1～10mW左右。光纤耦合器IN-C的耦合比可根据需要选择，一般选以99∶1为宜(即1％作为控制信号、99％作为传输信号)。调制器可选用LiNbO3波导调制器或电吸收调制器等，其调制速率根据需要可选10Gb/s、15Gb/s、20Gb/s、40Gb/s等。偏置电压控制器采用基于数字信号处理技术的差分方法，利用时分复用方法进行多路锁定。
波长锁定器采用带温度稳定隔离圈的法布里-珀罗标准具(简称F-P)作为波长传感器、采用副载波时分复用处理电路(简称SCMCC)进行控制。其结构如附图2所示(虚线框内的部分)整个波长锁定器由波长传感器F-P、光纤耦合器M-C、准直器、光电探测器和副载波时分复用处理电路SCMCC组成，光纤耦合器M-C的输入端经过光纤耦合器IN-C与激光器DFB相连，光纤耦合器M-C的两个输出端分别与准直器C1和C2连接，准直器C1再与F-P连接，F-P的输出端与光电探测器D1连接，准直器C2直接与光电探测器D2相连，光电探测器D1和D2的输出端均与SCMCC的比较电路相连接，SCMCC的时分复用电路、温控电路再回头与激光器DFB相连。其中，波长传感器F-P由温度稳定性高的隔离圈(可采用ULE、铟钢等材料制作)和镀反射膜的石英片胶合而成；SCMCC由副载波信号源、时分复用电路、比较电路、温控电路组成，可向半导体激光器DFB提供低频弱调制的注入电流(如调制频率为1KHz、调制度为1％～0.1％)，使每一个DFB的输出功率也是带低频副载波弱调制；该低频副载波弱调制激光通过光纤耦合器IN-C分出1％进入光纤耦合器M-C，再通过准直器C1和C2分别与波长传感器F-P和光电探测器D2相连，传感器F-P的输出信号则由光电探测器D1接收，光电探测器D1用于波长锁定、D2用于稳定激光器的输出功率；然后，光电探测器D1和D2的电信号进入SCMCC，通过时分复用电路和比较电路进行取样比较、获得偏差信号，再根据偏差信号反馈到温控电路、分别控制DFB的工作温度，从而稳定激光器的工作波长。即F-P的透射波长间隔应根据ITU-T的建议而设计，可选择同一侧透射峰一半的位置作为锁定工作点。透过F-P后的光信号由光电探测器D1进行探测，SCMCC将所探测到的电信号与工作点波长所对应的电信号进行对比，然后根据两信号偏差情况来调节半导体激光器DFB的工作温度大小和方向，从而将激光器的工作波长锁定在所需的波长上。当进行多路锁定(例如8路、16路或更多)时，每一路副载波频率相同，在电子学上采用时分复用，即若锁定16路时，SCMCC将1秒钟分成16等分，每1/16秒钟用于锁定一路，1秒钟内将16路激光器依次探测和锁定一次。因此，利用副载波时分复用手段进行波长锁定，一方面可以避免副载波频分复用手段在多路锁定时因副载波频率过高而对光通信信号产生干扰，从而可以实现多达16以上路数的波长锁定；另一方面也可使电路装置小型化。
本实用新型的工作过程如下半导体激光器作为发射光源输出连续激光，该连续激光通过光纤耦合器分出1％进入波长锁定器，波长锁定器对DFB的输出波长进行稳定控制；波长稳定后的激光信号进入调制器；电脉冲编码器PCM则为调制器提供相应的编码源；锁定调制器偏置电压的工作是由MBC完成，光纤耦合器将经过调制器的光信号引出1％进入MBC，MBC根据该光信号的变化而调节加在调制器上的偏置电压。最后，该波长稳定、码速恒定、调制深度恒定的光波通过光纤耦合器输出给所需的用户。也就是说，通过本实用新型所述的多路高速光发射组件的处理，最后得到的是波长、偏置电压均恒定的光波，因而在使用时不会引起误码。将波长锁定器置于调制器前面，其工作性能可不受调制器的调制频率影响；而且，波长锁定后使得调制器输出的信号波动与波长无关，只与偏置电压波动有关，因此将提高MBC的控制精度和灵敏度。波长锁定器可同时用于锁定多路(可以达到8路、16路以上)的半导体激光器，偏置电压控制器也可同时用于锁定多路调制器的偏置电压，这样可使整个装置小型化。
综上所述，本实用新型的创新之处在于将半导体激光器与波长锁定器、外调制器、调制器的偏置电压控制器等集成在一起，组成多路高速光发射组件。其优点是1、同时兼具波长稳定、码速恒定、调制深度恒定等功能，避免了波长串扰及调制深度不稳定，极大地减小误码。
2、由于采用外调制器，激光输出为连续光，对码速的兼容性较高，适用于不同的高码速要求。
3、由于采用多波长锁定，使波长间隔保持恒定，避免串扰，因此可满足大传输容量的要求。
4、组件结构简单、体积小、制作容易。
5、整个结构的温度效应已经可以减少到无需外加恒温措施。
本实用新型可适用于现在的骨干网和城域网光纤通信系统中，也可适用于局域网和专业网中。
附图2为波长锁定器的结构及其与半导体激光器的连接示意图。
权利要求1.一种多路高速光发射组件，其特征在于由分布反馈半导体激光器DFB、光纤耦合器IN-C、波长锁定器MWL、调制器M-Z、偏置电压控制器MBC构成；带尾纤的DFB的输出端与光纤耦合器IN-C的输入端连接，光纤耦合器IN-C的一个输出端与波长锁定器MWL的输入端连接，波长锁定器的相应输出端再回接到该半导体激光器上；光纤耦合器IN-C的另一个输出端与调制器M-Z的输入端连接；调制器的输出端与下一个光纤耦合器IN-C的输入端连接，该光纤耦合器IN-C的一个输出端与偏置电压控制器MBC的输入端连接，MBC的相应输出端再回接到该调制器上；该光纤耦合器IN-C的另一个输出端与传输光纤相连接。
专利摘要本实用新型提出的多路高速光发射组件涉及光纤通信领域,特别涉及到可进行多路高速光发射的装置。整个光发射组件是由分布反馈半导体激光器DFB、光纤耦合器IN—C、波长锁定器MWL、调制器M—Z、偏置电压控制器MBC构成;也就是将波长锁定器和外调制器及偏置电压控制器等相关的器件组合在一起,做成一个集成的光发射组件。该组件集波长锁定和码速恒定、调制深度恒定及调制器偏压控制等作用于一体,可同时用于锁定多路半导体激光器(可以达到8路、16路以上),不仅可满足大传输容量的要求、而且极大地减小误码;同时,组件结构简单、体积小、制作容易,无需外加恒温措施。
文档编号H04B10/12GK2504835SQ01266689
公开日2002年8月7日 申请日期2001年11月17日 优先权日2001年11月17日
发明者许立新, 明海, 谢建平, 赵天鹏, 黄文财, 吴云霞, 王安廷, 吕亮 申请人:中国科学技术大学