专利名称：基于短相干长度半导体集成光源的全光波长变换器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及光纤通讯网络用的波长变换器(子系统)，特别是涉及一类基于短相干长度半导体集成光源的全光波长变换器。
波长变换器(子系统)在光纤通网络中将起着非常重要的作用，特别是在波分复用(WDM)的光网络中，引入全光波长变换技术，可以在光网络中实现波长路由和波长的再利用，利用有限的波长资源支持不同波长之间的连接，降低网络的阻塞率，更有效的进行路由的选择，提高网络的灵活性和效率，使网络的复杂程度大大降低，并可以在链路失败时根据系统管理的要求实现网络重建。另外引入波长变换技术还可提高波分复用(WDM)网的可扩充性。大部分波长变换器(子系统)是基于半导体光放大器(SOA)的交叉增益调制(XGM)、交叉相位调制(XPM)或四波混频(FWM)效应实现的。和本实用新型最接近的已有技术是基于半导体光放大器(SOA)交叉增益调制(XGM)的波长变换器(子系统)。这种波长变换器(子系统)(见附图1和附图说明)是由信号光光源(1)、探测光光源(2)、3dB耦合器(3)、偏振控制器(4)、进行波长变换的核心有源器件半导体光放大器(5)、光隔离器(6)、滤波器(7)和掺铒光纤放大器(8)等部件构成。但是这种波长变换器(子系统)必须使用一个探测光光源(2)，以把信号光光源(1)输入的光信号复制到探测光上来，从而实现波长变换。在这种方案中，对于不同的输出波长需要有一个可做探测光光源(2)的相应波长激光器与之对应，这在一定程度上使得设备变得复杂和成本高。
本实用新型正是为了克服上述困难而提出来的，本实用新型的目的是减少波长变换器(子系统)的部件，提供一类可达到降低成本，且在一定波长范围内可以得到任意波长输出信号的波长变换器(子系统)。
本实用新型设计了一类基于我们已获得专利权的短相干长度半导体集成光源(专利号ZL 96108672.6)和光谱分割器件的全光波长变换器(子系统)。本实用新型的原理如下，当一束强度足够大的光耦合到超辐射(Superluminescent Diode，SLD)光源中时，将会大量消耗超辐射光源(SLD)芯片中有源区的反转载流子，使其放大的自发辐射(Amplified Spontaneous Emitting，ASE)谱强度降低，这也就意味着入射光信号将会调制超辐射光源(SLD)输出的光信号强度。如果入射光信号是强度调制的，那么当入射光信号为高功率时，超辐射光源(SLD)出射的自发辐射谱(ASE)强度就相对较低；而当入射光信号功率很低时，超辐射光源出射的超辐射谱强度就相对较高。这样我们就可以把入射光上的信号反相调制到超辐射光源输出的光信号上去。再采用光谱分割技术(器件)把受调制的宽谱自发辐射谱(ASE)分割成不同波长的窄谱光信号，就可以在一定的波长范围内得到所需波长的反相变换信号了。这里所述的把超辐射光源输出的宽谱自发辐射谱(ASE)分割成不同波长窄谱光信号的光谱分割技术(器件)，可以是用窄带滤波的方法选取其中某一峰值波长的窄谱光，也可用平面波导光栅阵列(AWG)选取一系列峰值波长的窄谱光，还可以用光纤光栅反射选出某一峰值波长的窄谱光，也还可以有其它的方法，我们把这些能实现光谱分割功能的器件统称为光谱分割器件。但是如果利用单个超辐射发光管做超辐射光源的话输出光功率很低，再进行光谱分割后功率就更小了，不易得到信噪比好的波长变换信号。我们已获得专利权的短相干长度半导体集成光源是一种将超辐射发光管和光放大器单片集成的超辐射光源，有易于调制和输出功率大的特点，容易得到信噪比好的波长变换信号。本实用新型的技术特征如图2所示，本实用新型所设计的波长变换器(子系统)(见附图2和附图说明)由信号光光源(1)、偏振控制器(4)、光隔离器(6)、掺铒光纤放大(8)、进行波长变换的核心有源器件短相干长度半导体集成光源(9)和光谱分割器件(10)构成，本实用新型的特征在于进行波长变换的核心有源器件不是半导体光放大器而是短相干长度半导体集成光源(9)，所需的波长变换光信号是直接由短相干长度半导体集成光源(9)输出的宽谱自发辐射谱通过光谱分割器件(10)选取其中某一峰值波长的窄谱光获得，这样在一定波长范围内可以得到任意波长的所需输出信号。
本实用新型和现有的波长变换器(子系统)相比具有部件少，成本低，且在一定波长范围内可以得到任意波长的所需输出信号等优点。
图1中部件(1)为信号光光源，(2)为探测光光源，(3)为3dB耦合器，(4)为偏振控制器，(5)为半导体光放大器，(6)为光隔离器，(7)为滤波器，(8)为掺铒光纤放大器。
图2中部件(1)为信号光光源，(4)为偏振控制器，(6)为光隔离器，(8)为掺铒光纤放大器，(9)为短相干长度半导体集成光源，(10)为光谱分割器件。
图3中部件(1)为信号光光源，(4)为偏振控制器，(6)为光隔离器，(7)为滤波器，(8)为掺铒光纤放大器，(9)为短相干长度半导体集成光源。
图4中部件(1)为信号光光源，(4)为偏振控制器，(6)为光隔离器，(8)为掺铒光纤放大器，(9)为短相干长度半导体集成光源，(11)为平面波导光栅阵列(AWG)。
图5中部件(1)为信号光光源，(4)为偏振控制器，(6)为光隔离器，(8)为掺铒光纤放大器，(9)为短相干长度半导体集成光源，(12)为光纤光栅。
为进一步说明本实用新型的技术特征，现将本实用新型的实施例分别描述如下1.窄谱滤波型波长变换器(子系统)
这种结构的波长变换器(子系统)如图3所示。在我们的试验中，信号光光源(1)选用我们自己研制的高速单模1.55微米波长半导体激光器，也可以选用中科院半导体所和武汉邮电科学院器件公司生产的任意一种分布反馈(DFB)半导体激光器，在实际的光纤网络系统中信号光光源就是网络中需要变换的信号光，无需外加其他光源；偏振控制器(4)选用Newport公司F-POL-APC型偏振控制器；光隔离器(6)选用武汉光迅科技公司的ISO-PIS-155-P型光隔离器；滤波器(7)选用Newport公司FLTR-OPT-55-15-55型可调谐窄带滤波器，这种滤波器对所滤波的峰值波长可以调谐选取，通过这种窄带滤波器就可以获得所需波长的窄谱光了；掺铒光纤放大器(8)选用武汉光迅科技公司的EDFA-MD-L-30型掺铒光纤放大器；短相干长度半导体集成光源(9)为我们自己研制的波长1.55微米短相干长度半导体集成光源。以上这些器件的选取都不是唯一的，可以根据不同网络系统的要求选取不同型号、不同特性指标的器件。
2.平面波导光栅阵列(AWG)分波型波长变换器(子系统)这种结构的波长变换器(子系统)如图4所示。其中信号光光源(1)，偏振控制器(4)，光隔离器(6)，掺铒光纤放大器(8)，短相干长度半导体集成光源(9)的选取都和上面所述的窄谱滤波型波长变换器(子系统)相同；平面波导光栅阵列(AWG)(11)可选取SiO2/Si或有机材料波导的1×N通道平面波导光栅阵列(AWG)，例如文献IEICE TRANS.ELECTRON.，VOL.E82-C，NO.2，1999，pp354-356报道的有机材料1×16通道平面波导光栅阵列(AWG)，这种平面波导光栅阵列(AWG)可以将短相干长度半导体集成光源(9)输出的宽谱光分割成16个不同峰值波长的窄谱光，如果需要哪一个峰值波长的窄谱光，将掺铒光纤放大器(8)接到那个通道上就可以了，不同的波长变换需要可以选取不同型号的AWG，如果需要更密集的峰值波长的窄谱光，就要选取其他公司生产的更多通道的AWG。
3.光纤光栅反射型波长变换器(子系统)这种结构的波长变换器(子系统)如图5所示。其中信号光光源(1)，偏振控制器(4)，光隔离器(6)，掺铒光纤放大器(8)，短相干长度半导体集成光源(9)的选取都和上面所述的窄谱滤波型波长变换器(子系统)相同；光纤光栅(12)为我们自己研制的反射峰值波长为1.55微米左右的光纤光栅(如文献作者王庆亚等，论文题目“紫外写入制备普通单模光纤光栅”，吉林大学自然科学学报1996年第2期p69)，这种光纤光栅反射谱很窄，将反射回来的窄谱光耦合到另一根光纤上，送进掺铒光纤放大器(8)，选取不同反射峰值波长的光纤光栅，就可以得到所需的不同峰值波长的窄谱光了。
权利要求1.一种基于短相干长度半导体集成光源的全光波长变换器，由信号光光源(1)、偏振控制器(4)、光隔离器(6)、掺铒光纤放大器(8)、短相干长度半导体集成光源(9)和光谱分割器件(10)构成，其特征在于短相干长度半导体集成光源(9)作为波长变换的核心有源器件，所需变换光信号通过光谱分割器件(10)在短相干长度半导体集成光源(9)输出的宽谱自发辐射谱中选取。
2.如权利要求1所述的基于短相干长度半导体集成光源的全光波长变换器，其特征在于所采用的光谱分割器件(10)是窄带滤波器(7)。
3.如权利要求1所述的基于短相干长度半导体集成光源的全光波长变换器，其特征在于所采用的光谱分割器件(10)是平面波导光栅阵列(11)。
4.如权利要求1所述的基于短相干长度半导体集成光源的全光波长变换器，其特征在于所采用的光谱分割器件(10)是光纤光栅(12)。
专利摘要本实用新型涉及一类基于短相干长度半导体集成光源的全光波长变换器。波长变换器由信号光光源(1)、偏振控制器(4)、光隔离器(6)、掺铒光纤放大器(8)、短相干长度半导体集成光源(9)和光谱分割器件(10)构成，所需的波长变换光信号是直接由短相干长度半导体集成光源(9)输出的宽谱自发辐射谱通过光谱分割器件(10)选取获得。本实用新型具有部件少，成本低，且在一定波长范围内可以得到任意波长的输出信号等优点。
文档编号H04J14/02GK2527039SQ0220274
公开日2002年12月18日 申请日期2002年1月30日 优先权日2002年1月30日
发明者杜国同 申请人:吉林大学