專(zhuān)利名稱(chēng)：用于色散補(bǔ)償光纖系統(tǒng)的功率源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)總體涉及用于光纖系統(tǒng)的光源，其將部分頻率調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)換為基本調(diào)制信號(hào)，并補(bǔ)償傳輸光纖中的色散。
背景技術(shù)：
光纖通信系統(tǒng)利用各種各樣的發(fā)射機(jī)將信息的電數(shù)字位轉(zhuǎn)換為通過(guò)光纖發(fā)送的光信號(hào)。在光纖的另一端為將該光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的接收機(jī)。發(fā)射機(jī)調(diào)制信號(hào)，形成多個(gè)1和0的位，以使信息或數(shù)據(jù)可通過(guò)光纖傳送。各種各樣的發(fā)射機(jī)以不同的方法調(diào)制信號(hào)。例如，直接調(diào)制發(fā)射機(jī)和間接調(diào)制發(fā)射機(jī)。直接調(diào)制發(fā)射機(jī)提供對(duì)調(diào)制具有較大響應(yīng)的緊湊系統(tǒng)并且其可一體化。直接調(diào)制發(fā)射機(jī)通常也比外調(diào)制發(fā)射機(jī)便宜，外調(diào)制發(fā)射機(jī)需要在激光器后面設(shè)置強(qiáng)度調(diào)制器，通常是LiNbO3。然而，直接調(diào)制發(fā)射機(jī)的缺點(diǎn)之一是其輸出具有高啁啾效應(yīng)。啁啾是伴隨亮度調(diào)制信號(hào)的光的頻率或相位的快速變化。經(jīng)過(guò)色散光纖數(shù)十公里的傳播后，啁啾脈沖變得失真，漸增的系統(tǒng)能量惡化到不可接受的程度。這將直接調(diào)制激光發(fā)射機(jī)的使用限制到以2.5Gb/s傳輸幾十公里的有限距離的應(yīng)用中，如P.J.Corvini和TL.Koch在Journal of Lightwave Technologyvol.LT-5，no.11，1591(1987)中所描述的。為了獲得較高比特率應(yīng)用，甚至將直接調(diào)制發(fā)射機(jī)的使用限制到更短的距離。
直接調(diào)制激光源的一個(gè)替換方案是使用產(chǎn)生部分頻率調(diào)制信號(hào)的激光源以及光鑒頻器，如R.E.Epworth在英國(guó)專(zhuān)利GB2107147A中討論的。在這種技術(shù)中，最初將激光偏置到遠(yuǎn)高于閾值的電流電平。施加該偏置電流的部分振幅調(diào)制，使平均功率輸出保持高水平。該部分振幅調(diào)制還在激光輸出頻率中產(chǎn)生部分但卻重要的調(diào)制，這種調(diào)制與功率振幅改變同步。這種部分頻率調(diào)制輸出隨后被施加到濾光器上，例如法布里-珀羅濾光器，該濾光器可調(diào)諧為只允許特定頻率的光通過(guò)其中。這樣，部分頻率調(diào)制信號(hào)被轉(zhuǎn)換為基本振幅調(diào)制信號(hào)。也就是說(shuō)，頻率調(diào)制被轉(zhuǎn)換為振幅調(diào)制。這種轉(zhuǎn)換增大了輸入信號(hào)的消光比并進(jìn)一步減少了啁啾。
自從Epworth以來(lái)，根據(jù)其技術(shù)的多種變型已經(jīng)被用于增加激光器的信號(hào)輸出的消光比。例如，N.Henmi在美國(guó)專(zhuān)利US 4,805,235中描述了一種非常類(lèi)似的系統(tǒng)，其還使用了自由空間干涉儀。Huber的US 5416629，Mahgerefteh的US6104851以及Brenner的US 6115403使用了類(lèi)似結(jié)構(gòu)的光纖布拉格光柵鑒頻器。在最近的研究中，已經(jīng)認(rèn)識(shí)到具有鑒頻器的頻率調(diào)制發(fā)射機(jī)產(chǎn)生較低啁啾的輸出，其降低了在通過(guò)通信光纖傳播過(guò)程中的脈沖失真。啁啾是光信號(hào)的時(shí)間相關(guān)頻率變化，并且通常增加信號(hào)的光學(xué)帶寬以超出傅立葉變換范圍。根據(jù)啁啾的表現(xiàn)和具體性質(zhì)，啁啾可改善或惡化經(jīng)色散光纖傳播后的光脈沖形狀。在常用的直接調(diào)制激光發(fā)射機(jī)中，在通過(guò)光纖傳播過(guò)程中，啁啾引起嚴(yán)重的脈沖失真。這是因?yàn)樯⒔橘|(zhì)中的光速是頻率相關(guān)的，各脈沖的頻率變化經(jīng)歷不同的延時(shí)，由此使脈沖失真。如果經(jīng)過(guò)介質(zhì)的傳播距離與在光纖中一樣長(zhǎng)，則脈沖在時(shí)間上分散并且其寬度變寬，這是不需要的效果。
在上述系統(tǒng)中，運(yùn)用鑒頻器增大輸入信號(hào)的消光比或是去除某些有利于其它方面的信號(hào)的一些組分。這樣，只是已經(jīng)利用了鑒頻器的振幅變化。另外，這些系統(tǒng)主要處理低比特率應(yīng)用。在低比特率，偏置電流在其閾值之上的調(diào)制激光的光譜包括兩個(gè)載波，每一個(gè)傳送用于調(diào)制激光的數(shù)字信號(hào)。根據(jù)激光和偏流，兩個(gè)峰的波長(zhǎng)被分離為10GHz至20GHz。因此，多種光鑒頻器(法布里-珀羅、馬赫-曾德等)可用于分辨這兩個(gè)峰，通常是刪除各0位而保留各1位，由此增加輸出的消光比。
法布里-珀羅濾光器由兩個(gè)部分反射鏡表面形成，它們由約幾微米的小間隙分離開(kāi)。該腔可以是空氣間隙或是由沉積或是切割和拋光方式形成的固體材料。法布里-珀羅濾光器的透射由所謂的自由光譜范圍(FSR)分離的光頻周期峰構(gòu)成，其反比于間隙的厚度。各峰的陡度由兩個(gè)反射鏡的反射率決定。然而，透射邊緣越陡，濾光器的通帶越窄。同樣的，法布里-珀羅濾光器可提供較陡的透射邊緣或是斜率，但不能為的高比特率應(yīng)用(如10Gb/s)提供足夠?qū)挼膸挕?br> 在更高的比特率，頻率調(diào)制信號(hào)的光譜變得更復(fù)雜，并且可選用的鑒頻器也有限。在大約10Gb/s的高比特率，信息帶寬變得可比得上激光的頻移，該頻移一般在10GHz至15GHz之間。此外，在各1位和0位之間的瞬變過(guò)程中產(chǎn)生的瞬變啁啾變寬，使光譜進(jìn)一步復(fù)雜化。當(dāng)經(jīng)過(guò)10Gb/s信息時(shí)，為了分離具有10dB消光比的1和0位，鑒頻器的斜率應(yīng)大于1dB/GHz。根據(jù)這些性能標(biāo)準(zhǔn)，法布里-珀羅濾光器可能無(wú)法工作，因?yàn)榉ú祭?珀羅濾光器的帶寬和斜率特性是透射邊緣越陡，濾光器的通帶寬越窄。如

圖1A和圖1B所示，具有1dB/GHz斜率的法布里-珀羅鑒頻器僅具有大約3GHz帶寬。這種有限的帶寬可使10Gb/s信號(hào)嚴(yán)重變形，從而使具有法布里-珀羅濾光器的FM調(diào)制發(fā)射機(jī)不能在該比特率工作。其它還試過(guò)將光纖布拉格光柵用于高比特率應(yīng)用，但其對(duì)溫度敏感并需要對(duì)溫度穩(wěn)定的單獨(dú)封裝。因此，仍然需要可在高比特率與FM調(diào)制光源一起工作且對(duì)溫度變化不敏感的鑒頻器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種光鑒頻器，其可在高比特率對(duì)頻率調(diào)制(FM)光源操作，并且可具有與傳輸光纖中色散符號(hào)相反的色散，從而抵消光纖中至少某些部分的色散。當(dāng)鑒頻器提供的色散與光纖中的色散符號(hào)相反時(shí)，由于光纖中色散導(dǎo)致的信號(hào)惡化可被最小化。本發(fā)明還提供調(diào)制激光源和鑒頻器系統(tǒng)，其既補(bǔ)償光纖色散又將部分頻率調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)換為基本振幅調(diào)制信號(hào)。鑒頻器與光纖中的色散相反，對(duì)于較長(zhǎng)距離的應(yīng)用可直接調(diào)制激光源。
鑒頻器可以是各種濾光片，如耦合的多腔(CMC)濾光器，來(lái)增強(qiáng)將部分頻率調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)換為基本振幅調(diào)制信號(hào)的保真度以及引入與光纖中色散符號(hào)相反的加強(qiáng)色散，從而使光信號(hào)不失真的傳輸更遠(yuǎn)的距離。本發(fā)明還提供一種調(diào)制激光源，其與濾光器可通信地相連，其中濾光器適于鎖定激光源的波長(zhǎng)并將部分頻率調(diào)制激光信號(hào)轉(zhuǎn)換為基本振幅調(diào)制信號(hào)。
根據(jù)本文描述的實(shí)施例，可出現(xiàn)色散補(bǔ)償濾光片的方法、系統(tǒng)和裝置的多種修改、變化和組合。根據(jù)下述結(jié)合附圖的詳細(xì)描述，本發(fā)明上述和許多特征及附帶的優(yōu)點(diǎn)將更加清楚。
附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明將參照附圖對(duì)根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。
圖1A示出了具有大約1dB/GHz鑒頻器斜率的法布里-珀羅濾光器的透射和色散曲線(xiàn)；
圖1B示出了圖1A的法布里-珀羅濾光器的帶寬；圖2示出了具有直接FM調(diào)制激光器和至少部分補(bǔ)償光纖色散的透射型光鑒頻器的光纖系統(tǒng)；圖3A示出了耦合的多腔(CMC)濾光器的負(fù)透射邊緣上的光信號(hào)與光頻的關(guān)系曲線(xiàn)；圖3B示出了圖3A中CMC濾光器的相應(yīng)色散與光頻的關(guān)系曲線(xiàn)；圖3C示出了根據(jù)圖3A的CMC濾光器的正透射邊緣上的光信號(hào)；圖3D示出了圖3A中CMC濾光器的相應(yīng)色散與光頻的關(guān)系曲線(xiàn)；圖4示出了發(fā)射機(jī)的輸出波形，經(jīng)過(guò)具有正或負(fù)斜率的濾光器之后的頻移和輸出；圖5示出了具有直接FM調(diào)制激光器和也可部分補(bǔ)償光纖中的色散的反射型光鑒頻器的光纖系統(tǒng)；圖6A示出了CMC濾光器的反射側(cè)的負(fù)斜率上的光信號(hào)；圖6B示出了圖6A中CMC濾光器的相應(yīng)色散與光頻的關(guān)系曲線(xiàn)；圖6C示出了CMC濾光器的反射側(cè)的正斜率上的光信號(hào)；圖6D示出了圖6C中CMC濾光器的相應(yīng)色散與光頻的關(guān)系曲線(xiàn)；圖7A示出了CMC濾光器的結(jié)構(gòu)；圖7B示出了法布里-珀羅濾光器的結(jié)構(gòu)；圖8示出了具有直接FM調(diào)制激光器和多腔標(biāo)準(zhǔn)具濾光器的光纖系統(tǒng)，該多腔標(biāo)準(zhǔn)具濾光器在多個(gè)相等間距波長(zhǎng)處色散符號(hào)與傳輸光纖的符號(hào)相反；圖9示出了多腔標(biāo)準(zhǔn)具濾光器的透射和色散；圖10示出了包括有將激光波長(zhǎng)鎖至透射型光鑒頻器的邊緣的電路的激光光學(xué)系統(tǒng)；圖11示出了包括有將激光波長(zhǎng)鎖至反射型光鑒頻器的邊緣的電路的激光光學(xué)系統(tǒng)；圖12示出了包括有直接FM調(diào)制激光器以及級(jí)聯(lián)的透射型光鑒頻器的光纖系統(tǒng)，光鑒頻器的總色散具有與傳輸光纖的色散相反的符號(hào)；圖13示出了包括有直接FM調(diào)制激光器以及級(jí)聯(lián)的反射型光鑒頻器的光纖系統(tǒng)，光鑒頻器的總色散具有與傳輸光纖的色散相反的符號(hào)；圖14示出了包括有直接FM調(diào)制光源以及一個(gè)光鑒頻器的光纖系統(tǒng)，該光鑒頻器的總色散具有與傳輸光纖的色散相反的符號(hào)；圖15示出了包括有垂直腔面發(fā)射激光源的光纖系統(tǒng)，以及頻率調(diào)制的方法；圖16示出了表示包括有連續(xù)波(CW)激光器、一外部頻率調(diào)制器和一光鑒頻器的光纖系統(tǒng)，該光鑒頻器的總色散具有與傳輸光纖的色散相反的符號(hào)；圖17示出了包括有CW激光器、半導(dǎo)體光放大器相位調(diào)制器和一光鑒頻器的光纖系統(tǒng)，該光鑒頻器的總色散具有與傳輸光纖的色散相反的符號(hào)；圖18示出了一分布布拉格反射(DBR)激光器以及為頻率調(diào)制而調(diào)制增益區(qū)；圖19示出了一DBR激光器以及為頻率調(diào)制而調(diào)制DBR區(qū)；圖20示出了一取樣光柵分布布拉格反射激光器(SGDBR)和為頻率調(diào)制而調(diào)制增益區(qū)；圖21示出了一SGDBR以及為頻率調(diào)制而調(diào)制前DBR區(qū)；圖22示出了一SGDBR以及為頻率調(diào)制而調(diào)制后DBR區(qū)。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供一種激光發(fā)射機(jī)系統(tǒng)，其可直接調(diào)制激光源并部分補(bǔ)償光纖中的色散，從而該系統(tǒng)可用于更高比特率和更長(zhǎng)距離應(yīng)用。這一點(diǎn)可通過(guò)提供一種鑒頻器實(shí)現(xiàn)，該鑒頻器將頻率調(diào)制(FM)轉(zhuǎn)換為振幅調(diào)制(AM)并且補(bǔ)償光纖中的色散以使激光源可被直接調(diào)制?？墒褂枚喾N鑒頻器，例如耦合的多腔(CMC)濾光器，來(lái)增強(qiáng)FM/AM操作的保真度并引入增強(qiáng)色散補(bǔ)償。通過(guò)同時(shí)優(yōu)化FM至AM的轉(zhuǎn)換和色散補(bǔ)償特性，可優(yōu)化直接調(diào)制該激光源的性能。
圖2示出了一種光纖系統(tǒng)100，其包括調(diào)制激光源104的電流調(diào)制器102。該電流調(diào)制器102可直接調(diào)制激光源104。在這點(diǎn)上，于2001年12月18日公開(kāi)的Daniel Mahgereftech的美國(guó)專(zhuān)利US.6,331,991，在此被引入本申請(qǐng)作為參考。該激光源102可以是多種不同類(lèi)型的激光器，例如半導(dǎo)體激光器。該激光可在遠(yuǎn)高于閾值處被偏置，并且調(diào)制的水平可產(chǎn)生預(yù)定的消光比，例如大約2dB至大約7dB。來(lái)自激光器的信號(hào)然后經(jīng)過(guò)色散為D鑒頻器(ps/nm)的光鑒頻器106并且來(lái)自激光器的信號(hào)可經(jīng)過(guò)該光鑒頻器的一個(gè)透射邊緣。該光鑒頻器106可將部分頻率調(diào)制(FM)信號(hào)轉(zhuǎn)換為基本振幅調(diào)制(AM)信號(hào)。在此例中，該光鑒頻器106可以是耦合的多腔(CMC)濾光器，以加強(qiáng)FM轉(zhuǎn)換為AM的保真度并引入增強(qiáng)色散補(bǔ)償，從而獲得更長(zhǎng)距離的應(yīng)用。來(lái)自該光鑒頻器106的信號(hào)經(jīng)過(guò)具有凈色散為D光纖(ps/nm)的濾光器108。該光鑒頻器可具有與光纖中的色散符號(hào)相反的預(yù)定色散，例如，符號(hào)(D鑒頻器)＝-符號(hào)(D光纖)，從而使光纖的色散效應(yīng)最小化。這樣，光信號(hào)在沒(méi)有由光纖中的色散引起信號(hào)失真的情況下可傳輸?shù)酶h(yuǎn)。接收機(jī)110探測(cè)由光纖108發(fā)送的信號(hào)。當(dāng)光纖系統(tǒng)100以這種方式工作時(shí)，頻率鑒頻器106增加了在FM到AM的轉(zhuǎn)換中入射激光輸出的調(diào)制深度，降低了由光譜的拒斥部分引起的啁啾，以及部分補(bǔ)償光纖中的色散。
鑒頻器106可修改入射電場(chǎng)的相位及其振幅。群速度色散可定義為D=-2πCλ2d2φdω2--------(1)]]>其中D鑒頻器的單位為ps/nm，根據(jù)濾光器的形狀和示于圖3A至圖3D中的頻率，其可以為正或?yàn)樨?fù)。在等式(1)中φ是相位；ω是頻率；c是光速；λ是波長(zhǎng)。當(dāng)D＞0時(shí)，波中較短波長(zhǎng)組分的傳輸快于較長(zhǎng)的組分；當(dāng)D＜0時(shí)，情況相反。鑒頻器106可利用帶通濾光器的透射邊緣形成。圖3A示出了在低頻側(cè)具有正斜率112以及在高頻側(cè)具有負(fù)斜率114的兩個(gè)透射邊緣。圖3B示出色散D116的符號(hào)是相對(duì)頻率的函數(shù)，其具有分別在正斜率側(cè)112和負(fù)斜率側(cè)114上的濾光器透射邊緣118和120的附近為零的明顯特征。色散D116在低頻側(cè)122上的通帶中也基本上為正，在高頻側(cè)124上的通帶上基本上為負(fù)。
圖4示出了來(lái)自激光源104但在鑒頻器106之前的激光的輸出功率126和頻移128。激光經(jīng)過(guò)鑒頻器106之后，對(duì)于鑒頻器106的正斜率部分112或是負(fù)斜率部分114而言，信號(hào)130的輸出消光比大于10dB。然而，輸出的極性取決于所使用鑒頻器的斜率的符號(hào)。對(duì)于正斜率部分112，極性與來(lái)自激光源104的輸出相同，而對(duì)于負(fù)斜率部分114，極性相反。這樣，可利用鑒頻器106的負(fù)斜率部分114實(shí)現(xiàn)至少部分補(bǔ)償具有凈正色散的光纖中的色散。由于使用鑒頻器106的負(fù)斜率部分114作為濾光器，至少可抵消光纖中的部分正色散效果，從而使經(jīng)過(guò)濾光器的信號(hào)可不失真地傳輸更長(zhǎng)的距離。例如，圖3A和圖3B示出了在這種結(jié)構(gòu)中光信號(hào)134相對(duì)于鑒頻器的光譜位置。光信號(hào)134的透射部分136經(jīng)歷了負(fù)色散124，因此在接收機(jī)處降低了所謂的光纖色散惡化和比特誤差率。也就是說(shuō)，沿著透射部分136的光譜寬度，鑒頻器中的色散具有與光纖色散相反的符號(hào)。圖3C和3D示出了鑒頻器響應(yīng)曲線(xiàn)以及調(diào)制激光信號(hào)相對(duì)于濾光器的光譜位置，其中非反相輸出由鑒頻器106的正斜率部分112產(chǎn)生。信號(hào)140的透射部分138經(jīng)歷了正色散123，因此其至少部分補(bǔ)償具有負(fù)色散的光纖。
圖5示出了一種鑒頻器106，其可用于反射模式而不是圖2和3所示的透射模式。圖6A和6B示出了鑒頻器的反射模式中在負(fù)斜率142上的光信號(hào)141。在這種結(jié)構(gòu)中，在鑒頻器106之前，圖4的輸出132可相對(duì)于輸入被反相。并且如圖6B中所示，與透射模式相比，在反射模式中相對(duì)于鑒頻器的輸入信號(hào)的光譜部分經(jīng)歷更大的負(fù)色散。因此，反射模式與透射模式相比可提供更大的色散補(bǔ)償。
圖6C和6D示出了鑒頻器反射模式中，在正斜率144上的光信號(hào)143。在此，經(jīng)過(guò)鑒頻器的輸出130(圖4)相對(duì)于輸入不反相。相對(duì)于鑒頻器的信號(hào)的光譜位置是這樣設(shè)置的與透射模式相比，反射部分可能經(jīng)歷更大的正色散。在反射模式中，鑒頻器可至少部分補(bǔ)償具有凈負(fù)色散的傳輸光纖的色散。
多種濾光器都可用作鑒頻器。例如，鑒頻器106可以是薄膜鑒頻器，其可在高比特率對(duì)FM調(diào)制光源工作，并對(duì)溫度變化具有最小的敏感度。圖7A示出了可在光學(xué)系統(tǒng)100中用作鑒頻器106的耦合的多腔(CMC)濾光器145。圖7B示出了單腔濾光器的結(jié)構(gòu)，其形成了法布里-珀羅濾光器。該CMC可通過(guò)沉積多個(gè)兩種材料薄膜層形成，例如，Ta2O5和SiO2，這兩種材料具有折射率nH和nL，其中nH＞nL。當(dāng)光入射到這種結(jié)構(gòu)上時(shí)，其部分在界面上反射。這些部分反射之間的干涉產(chǎn)生所需的頻率相關(guān)傳輸。該CMC可由多個(gè)腔147構(gòu)成，該腔147由兩個(gè)多層反射鏡之間的間隔層形成。每個(gè)反射鏡可由1/4波長(zhǎng)堆(QWS)形成；高和低折射率材料的交替層的堆疊，其中多層的光學(xué)厚度149可等于或約為該材料設(shè)計(jì)波長(zhǎng)的1/4。多個(gè)腔147可以或是高折射率或是低折射率材料，并且可等于1/2波長(zhǎng)整數(shù)倍厚。
如圖7B所示的CMC中的單腔可具有與法布里-珀羅濾光器151相同的濾光器響應(yīng)曲線(xiàn)，其在約100nm處具有較大的自由光譜區(qū)。CMC中的多腔室的透射邊緣在帶寬增加的同時(shí)變得陡峭，形成具有陡峭的斜率的平頂形狀，如圖3A至3D所示。結(jié)果，對(duì)于高比特率應(yīng)用，與圖1中所示的法布里-珀羅裝置相比，該CMC具有更陡的邊緣以及更寬的帶寬?？筛鶕?jù)應(yīng)用調(diào)節(jié)CMC中的腔的數(shù)量，以獲得陡峭的斜率與信號(hào)通帶的高色散補(bǔ)償?shù)乃杞M合。也可改變各腔室中各層的厚度和材料選擇以獲得優(yōu)化設(shè)計(jì)?？赏ㄟ^(guò)腔材料和基底的選擇調(diào)節(jié)CMC的溫度敏感性。為該腔選擇低熱膨脹系數(shù)(TEC)的材料產(chǎn)生具有降低了溫度敏感度的CMC，而選擇具有高TEC的材料使CMC對(duì)溫度更敏感。
圖8示出了光學(xué)系統(tǒng)100，其中鑒頻器106可以是多腔標(biāo)準(zhǔn)具(multi-cavityetalon)(MCE)鑒頻器，其在多個(gè)等間隔波長(zhǎng)處具有與傳輸光纖108的色散符號(hào)相反的色散D色散。MCE鑒頻器可應(yīng)用在用于遠(yuǎn)程通信中的波長(zhǎng)通道中，其中按照100GHz的波長(zhǎng)間隔分配柵格。其它的波長(zhǎng)間隔包括Δv＝25GHz，50GHz和200GHz。為了降低用于該應(yīng)用的CMC的自由頻譜區(qū)，兩個(gè)反射鏡之間的間隔層可增加到L＝c/2nΔv，其中對(duì)應(yīng)于n＝1.5的長(zhǎng)度L＝1-4mm。勝于使用薄膜沉積，疊層法布里-珀羅標(biāo)準(zhǔn)具可用于提供約為100GHz的較小自由光譜區(qū)，其每一層的厚度約為1-4mm。在疊層體中標(biāo)準(zhǔn)具數(shù)目的增加可增加透射的陡度并可稍稍增加帶寬，使MCE鑒頻器可用于高比特率應(yīng)用。如圖9中所示，透射148和色散150是周期性的。類(lèi)似于CMC鑒頻器，MCE鑒頻器可在如圖3A至3D中所討論的透射邊緣或反射邊緣中工作。
圖10示出了波長(zhǎng)鎖定系統(tǒng)200，其中使用鑒頻器同時(shí)鎖定激光二極管的波長(zhǎng)。激光器202和鑒頻器204被安裝在各自的熱電冷卻器(TEC)206和208上。光電二極管210可監(jiān)測(cè)激光器202背面的光功率，且光電二極管212可監(jiān)測(cè)由鑒頻器204反射的光功率。該波長(zhǎng)鎖定系統(tǒng)200還可包括波長(zhǎng)鎖定電路214，該電路具有與分頻器218可通信地耦合的比較器216，其比較來(lái)自?xún)蓚€(gè)光電二極管210和212的信號(hào)之比。分頻器218可比較光纖PD濾光器212中的色散與激光器PD激光器210中的色散之比，其中比率r＝P反射/P激光器是基本上固定的設(shè)置值。在此方法中產(chǎn)生的誤差信號(hào)可接著控制激光器TEC 206以調(diào)節(jié)激光器溫度并為了保持r基本恒定而改變激光波長(zhǎng)。為了避免波長(zhǎng)漂移，通過(guò)熱電冷卻器208和相應(yīng)的溫度傳感器220使鑒頻器204的溫度保持基本恒定。
圖11示出了通過(guò)在鑒頻器204的透射側(cè)操作光電二極管212，可將激光波長(zhǎng)鎖定到鑒頻器邊緣的另外一種波長(zhǎng)鎖定系統(tǒng)230。按照這種結(jié)構(gòu)，電路214可利用在鑒頻器204透射側(cè)的探測(cè)器212測(cè)量已經(jīng)透射經(jīng)過(guò)鑒頻器204的部分光功率或信號(hào)。電路214中的分頻器218可比較光纖PD透射212中的色散與激光器PD激光器210中的色散之比，以將比率r＝P透射/P激光器維持在基本上固定的設(shè)置值。
可利用透射或反射中的包括光纖布拉格光柵濾光器的多種濾光器、透射或反射中的多腔薄膜濾光器以及陣列波導(dǎo)光柵形成具有所需色散符號(hào)的多種光鑒頻器。通過(guò)在材料中(例如，光纖或平面波導(dǎo))制造折射率的周期間隔調(diào)制形成布拉格光柵。折射率周期約為λ/2n，其中λ是光波長(zhǎng)，n是波導(dǎo)的平均折射率。圖12示出了使多個(gè)非相干CMC級(jí)聯(lián)(例如第一濾光器CMC 300和第二濾光器CMC 302)以獲得所需濾光器特性。這種級(jí)聯(lián)濾光器的透射函數(shù)H(Ω)可由頻率Ω的函數(shù)表示，其是各個(gè)濾光器透射函數(shù)的乘積。級(jí)聯(lián)濾光器的色散是各濾光器色散的總和。因此，級(jí)聯(lián)濾光器的色散總和可被預(yù)定或設(shè)計(jì)為在工作波長(zhǎng)處具有與傳輸光纖色散的相反的符號(hào)。
用于獲得與光纖中色散相反的所需色散的級(jí)聯(lián)濾光器可在具有所需特性的鑒頻器的設(shè)計(jì)中提供靈活性。例如，具有陡峭的斜率的濾光器需要擴(kuò)展光束，以使入射光束的空間子波組分基本上以相同角度入射。具有有限空間分布(例如高斯分布)的典型激光束包括具有波矢分布的平面波，其具有角分布。該角分布可通過(guò)光束的空間傅立葉變換確定。根據(jù)作為入射角的函數(shù)而輕微變化的濾光器的特性，有限空間范圍的光束的傳輸經(jīng)過(guò)具有陡峭的光譜特征的濾光器，可產(chǎn)生相對(duì)于理想情況展寬的響應(yīng)。通過(guò)級(jí)聯(lián)較小斜率的濾光器產(chǎn)生具有陡峭的斜率的所需濾光器功能，由此避免產(chǎn)生不期望的展寬。
圖13示出了用于產(chǎn)生光學(xué)鑒頻的一系列級(jí)聯(lián)的透射濾光器(例如第一和第二濾光器304和306)，以及用于色散補(bǔ)償?shù)姆珠_(kāi)的反射型器件(例如Gire-Tournois干涉儀106)。級(jí)聯(lián)透射濾光器可針對(duì)它們的振幅響應(yīng)進(jìn)行優(yōu)化，反射濾光器可針對(duì)色散補(bǔ)償進(jìn)行優(yōu)化。光鑒頻器也可以是多腔薄膜濾光器，其在溫度改變時(shí)基本上不改變光譜。使用多腔薄膜濾光器，濾光器的溫度穩(wěn)定不是必須的。
光學(xué)發(fā)射機(jī)需要在一定的溫度范圍內(nèi)工作，例如0-80℃，以使光學(xué)波前的輸出劣化最小化。半導(dǎo)體分布反饋(DFB)激光器的波長(zhǎng)可根據(jù)溫度的增加快速地改變，一般在0.1nm/C左右中以dλ/dT速度變化。如上圖3A-3D和6A、6D所述，作為溫度的函數(shù)，工作點(diǎn)需要基本上保持穩(wěn)定。工作點(diǎn)是入射到鑒頻器上的頻率調(diào)制信號(hào)136、138、141或144相對(duì)于鑒頻器的峰值透射的光譜位置。例如，最佳點(diǎn)可以是經(jīng)過(guò)鑒頻器之后產(chǎn)生3dB損耗的信號(hào)的光譜位置。示于圖10和11中的鎖定電路加上電路和TEC基本上實(shí)現(xiàn)了該目的。在低成本應(yīng)用系統(tǒng)中，可去除與DFB激光器聯(lián)在一起的熱電冷卻器。在這種情況中，可預(yù)設(shè)多腔薄膜濾光器或是其它鑒頻器使其具有與DFB激光器相同的熱漂移系數(shù)dλ/dT。這可去除對(duì)TEC和相應(yīng)控制電路的需要，并相對(duì)于濾光器的透射邊緣保持激光波長(zhǎng)基本上固定。
多種激光源可用于本發(fā)明中。圖14示出了可產(chǎn)生FM調(diào)制信號(hào)的FM調(diào)制源400。該FM調(diào)制源400可以是多種不同類(lèi)型的激光器，例如(1)單波長(zhǎng)半導(dǎo)體激光器；(2)外調(diào)制；(3)可調(diào)半導(dǎo)體激光器。存在幾種類(lèi)型的單波長(zhǎng)激光器，例如，DFB邊緣發(fā)射器，和垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)。可直接調(diào)制該VCSEL和DFB產(chǎn)生頻率調(diào)制了的信號(hào)。該VCSEL可由兩個(gè)分布布拉格反射(DBR)鏡制成，每個(gè)鏡由一疊層體形成，該疊層體使高和低折射率材料層交替以產(chǎn)生與生長(zhǎng)表面垂直的高反射率鏡。增益介質(zhì)可插于兩個(gè)DBR鏡之間。圖15示出了可將來(lái)自驅(qū)動(dòng)器500和直流偏置源502的調(diào)制信號(hào)組合的組合器504，以提供用于直接調(diào)制VCSEL 508的Ib+Imod總和信號(hào)506。施加總和信號(hào)或電流506以在閾值之上偏置激光器并調(diào)制其增益，由此調(diào)制輸出頻率以產(chǎn)生部分頻率調(diào)制信號(hào)。
圖16示出了來(lái)自連續(xù)波(CW)光源600的光信號(hào)在被光纖鑒頻器602濾光之前進(jìn)行外部相位調(diào)節(jié)。CW激光器600的輸出可進(jìn)入相位調(diào)制器604，繼之以光鑒頻器602。來(lái)自外部驅(qū)動(dòng)器606的電信號(hào)可驅(qū)動(dòng)調(diào)制器604，其可在激光器之后輸入相移到CW信號(hào)上。光鑒頻器602可轉(zhuǎn)換FM調(diào)制至AM調(diào)制，并在被接收機(jī)610探測(cè)之前同時(shí)對(duì)光纖608傳輸提供部分色散補(bǔ)償。光鑒頻器602可選擇具有與傳輸光纖608相反符號(hào)的色散。可使用多種不同類(lèi)型的外部相位調(diào)制器606，例如半導(dǎo)體調(diào)制器、LiNbO3相位調(diào)制器、或是半導(dǎo)體光放大器(SOA)。SOA通常用于提供增益。其在高電流偏置電流并具有基本上比損耗更大的增益。需要注意的是去除SOA的反饋路徑，或是它可變?yōu)榧す馄鳌?br> 圖17示出了SOA 700可以設(shè)置在CW激光器700后面提供增益和頻率調(diào)制。組合器704可組合來(lái)自電流調(diào)制器706的調(diào)制電流信號(hào)Imod和偏置電流Ib708，以提供Ib+Imod總和信號(hào)710。該信號(hào)調(diào)制SOA702的增益和折射率。折射率變化可使入射光線(xiàn)產(chǎn)生相應(yīng)的相位變化，并可用數(shù)據(jù)編碼信號(hào)。光鑒頻器可將相位調(diào)制轉(zhuǎn)換為振幅調(diào)制，如上所述。該鑒頻器在工作波長(zhǎng)處適于具有與光纖色散相反的色散。
圖18示出了同樣利用可調(diào)激光源產(chǎn)生FM調(diào)制信號(hào)。產(chǎn)生FM調(diào)制信號(hào)的激光源可以是分布布拉格反射(DBR)激光器，其中布拉格光柵可與增益區(qū)分開(kāi)。根據(jù)背景技術(shù)的方法，DFB激光器可由遍布整個(gè)激光器結(jié)構(gòu)的布拉格光柵形成。DBR激光器通常具有三個(gè)區(qū)(1)增益區(qū)；(2)分布布拉格反射區(qū)；(3)相位區(qū)。這些分開(kāi)的區(qū)域可以是電隔離的，并且由不同的電流偏置。如圖18所示，可調(diào)制施加到增益區(qū)的電流產(chǎn)生振幅和頻率調(diào)制信號(hào)。利用偏置電流T或是其它組合器804將由驅(qū)動(dòng)器800產(chǎn)生的調(diào)制信號(hào)Imod和來(lái)自第二源802的直流偏置電流Ib相結(jié)合。該總和電流Ib+Imod806可如上面對(duì)于DFB所述的在遠(yuǎn)高于閾值處調(diào)制激光器。在所討論的CW情況中，施加到DBR區(qū)的電流可用于調(diào)節(jié)中心波長(zhǎng)，并且相位區(qū)可用于防止器件跳模。
圖19示出了可通過(guò)調(diào)制控制激光器輸出波長(zhǎng)的DBR區(qū)的電流而進(jìn)行頻率調(diào)制的DBR激光器。利用組合器904可將來(lái)自驅(qū)動(dòng)器900的調(diào)制信號(hào)與來(lái)自源902的直流電流組合以驅(qū)動(dòng)DBR區(qū)。該直流組件902可控制工作中心波長(zhǎng)，并且該調(diào)制電流可產(chǎn)生所需的頻率調(diào)制。利用直流電流源906可偏流增益區(qū)。來(lái)自激光器的輸出然后經(jīng)過(guò)光鑒頻器產(chǎn)生具有高對(duì)比度的低啁啾脈沖。
圖20示出了可為取樣光柵分布布拉格反射激光器(SGDBR)1000的激光源。該SGDBR激光器1000具有四個(gè)區(qū)(1)在后部的取樣光柵；(2)相位區(qū)；(3)增益區(qū)；(4)在前部的取樣光柵。增益區(qū)和相位區(qū)的作用與上述DBR激光器相同。然而，在SGDBR中，可由前部和后部分布反射器確定產(chǎn)生激光的波長(zhǎng)。為了提供周期性的反射系數(shù)，取樣光柵是具有一定周期的光柵，其可具有空間調(diào)制的折射率變化。
可以以各種方式產(chǎn)生FM調(diào)制信號(hào)。例如，如圖20所示，可通過(guò)直接調(diào)制激光器的增益區(qū)產(chǎn)生FM調(diào)制信號(hào)。在這種情況中，利用組合器1006將來(lái)自驅(qū)動(dòng)器1002的調(diào)制信號(hào)Imod和來(lái)自直流電流源1004的直流偏置電流Ib相結(jié)合，并且所產(chǎn)生的總和電流Ib+Imod可用于調(diào)制增益區(qū)。如上所述，產(chǎn)生可被輸入到光鑒頻器的FM調(diào)制信號(hào)。
圖21示出了利用直流電流源1200偏置增益區(qū)。該前部取樣光柵區(qū)可具有產(chǎn)生FM調(diào)制信號(hào)的調(diào)制電流。利用組合器1206將來(lái)自調(diào)制器1202的信號(hào)與來(lái)自直流源1204的直流電流相結(jié)合，并且將該總和電流提供給取樣光柵區(qū)。該直流偏置電流與施加給后部反射器的電流一起確定輸出信號(hào)的中心波長(zhǎng)。調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生需要施加給光鑒頻器的FM信號(hào)。如圖22所示，F(xiàn)M調(diào)制信號(hào)也可施加給后部反射鏡。
權(quán)利要求
1.一種光纖通信系統(tǒng)，包括一光信號(hào)源，適于產(chǎn)生部分頻率調(diào)制信號(hào)；以及一光鑒頻器，適于將部分頻率調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)換為基本振幅調(diào)制信號(hào)，其中該光鑒頻器適于補(bǔ)償傳輸光纖中的至少部分色散。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中該光信號(hào)源是直接調(diào)制激光器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，還包括一組合器，其組合來(lái)自驅(qū)動(dòng)器和直流電流源的輸出，其中該驅(qū)動(dòng)器提供調(diào)制信號(hào)并且該直流電流源提供直流偏置電流，其中組合器組合調(diào)制信號(hào)和直流偏置信號(hào)以提供一總和信號(hào)，從而在其閾值之上直接調(diào)制光信號(hào)源并調(diào)制其增益。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的系統(tǒng)，其中該直接調(diào)制激光器適于產(chǎn)生具有2-7dB消光比的信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中該光鑒頻器是薄膜濾光器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的系統(tǒng)，其中該光鑒頻器由薄膜濾光器的透射邊緣形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中該光鑒頻器具有正斜率。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中該光鑒頻器具有負(fù)斜率。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中該光鑒頻器由級(jí)聯(lián)的多個(gè)非干涉多腔薄膜濾光器構(gòu)成。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中該光鑒頻器由耦合的多腔濾光器形成。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中該光鑒頻器以反射方式工作。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中該光鑒頻器以透射方式工作。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中該光鑒頻器是布拉格光柵。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的系統(tǒng)，其中該布拉格光柵形成在一光纖中。
15.根據(jù)權(quán)利要求13的系統(tǒng)，其中該布拉格光柵形成在一平面波導(dǎo)中。
16.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中該光鑒頻器是周期性濾光器。
17.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中該光鑒頻器是多腔標(biāo)準(zhǔn)具，其在多個(gè)相等間隔的波長(zhǎng)處具有與傳輸光纖的色散Df的符號(hào)相反的關(guān)聯(lián)色散Dd。
18.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中該光鑒頻器是一系列級(jí)聯(lián)的標(biāo)準(zhǔn)具濾光器。
19.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中光信號(hào)源是單波長(zhǎng)半導(dǎo)體激光器。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的系統(tǒng)，其中該單波長(zhǎng)半導(dǎo)體激光器是分布反饋激光器。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的系統(tǒng)，其中該單波長(zhǎng)半導(dǎo)體激光器包括分布布拉格反射(DBR)區(qū)、增益區(qū)和相位區(qū)。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的系統(tǒng)，還包括一組合器，其組合來(lái)自驅(qū)動(dòng)器和直流電流源的輸出，其中該驅(qū)動(dòng)器提供調(diào)制信號(hào)并且該直流電流源提供直流偏置電流，其中該組合器組合調(diào)制信號(hào)和直流偏置信號(hào)以提供一總和信號(hào)。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的系統(tǒng)，其中該總和信號(hào)被提供給增益區(qū)，以在其閾值水平之上產(chǎn)生部分頻率調(diào)制信號(hào)。
24.根據(jù)權(quán)利要求22的系統(tǒng)，其中該總和信號(hào)被提供給DBR區(qū)以產(chǎn)生部分頻率調(diào)制信號(hào)。
25.根據(jù)權(quán)利要求20的系統(tǒng)，其中該總和信號(hào)被提供給相位區(qū)。
26.根據(jù)權(quán)利要求19的系統(tǒng)，其中該單波長(zhǎng)半導(dǎo)體激光器是垂直腔面發(fā)射激光器。
27.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中該光信號(hào)源是外部調(diào)制的。
28.根據(jù)權(quán)利要求27的系統(tǒng)，其中該光信號(hào)源包括連續(xù)波激光器和相位調(diào)制器。
29.根據(jù)權(quán)利要求27的系統(tǒng)，其中該相位調(diào)制器是半導(dǎo)體調(diào)制器。
30.根據(jù)權(quán)利要求27的系統(tǒng)，其中該相位調(diào)制器是LiNbO3調(diào)制器。
31.根據(jù)權(quán)利要求27的系統(tǒng)，其中該相位調(diào)制器是半導(dǎo)體光放大器。
32.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中該光信號(hào)源是可調(diào)半導(dǎo)體激光器。
33.根據(jù)權(quán)利要求32的系統(tǒng)，其中該可調(diào)半導(dǎo)體激光器是分布布拉格反射激光器。
34.根據(jù)權(quán)利要求32的系統(tǒng)，其中該可調(diào)半導(dǎo)體激光器是取樣光柵分布布拉格反射(SGDBR)激光器。
35.根據(jù)權(quán)利要求34的系統(tǒng)，其中該SGDBR激光器包括在后部的取樣光柵、增益區(qū)、相位區(qū)和在前部的取樣光柵，其中總和信號(hào)包括饋入增益區(qū)以產(chǎn)生部分頻率調(diào)制信號(hào)的偏置電流信號(hào)和調(diào)制信號(hào)。
36.一種光纖通信系統(tǒng)，包括一光信號(hào)源，適于產(chǎn)生部分頻率調(diào)制信號(hào)；一光鑒頻器，其具有或是正號(hào)或是負(fù)號(hào)的關(guān)聯(lián)色散Dd，該光鑒頻器適于將該部分頻率調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)換為基本振幅調(diào)制信號(hào)；以及一傳輸介質(zhì)，其具有或是正號(hào)或是負(fù)號(hào)的關(guān)聯(lián)色散Df，其中Dd的符號(hào)與Df的符號(hào)相反。
37.根據(jù)權(quán)利要求36的光纖通信系統(tǒng)，其中光信號(hào)源是直接調(diào)制激光器。
38.根據(jù)權(quán)利要求37的光纖通信系統(tǒng)，其中該直接調(diào)制激光器適于產(chǎn)生具有2-7dB消光比的信號(hào)。
39.根據(jù)權(quán)利要求36的光纖通信系統(tǒng)，其中該光鑒頻器是帶通濾光器的至少一部分。
40.根據(jù)權(quán)利要求39的光纖通信系統(tǒng)，其中該帶通濾光器以反射方式工作。
41.根據(jù)權(quán)利要求39的光纖通信系統(tǒng)，其中該帶通濾光器的一部分是高通濾光器。
42.根據(jù)權(quán)利要求39的光纖通信系統(tǒng)，其中該帶通濾光器的一部分是低通濾光器。
43.根據(jù)權(quán)利要求36的光纖通信系統(tǒng)，其中該光鑒頻器是薄膜濾光器。
44.根據(jù)權(quán)利要求43的光纖通信系統(tǒng)，其中該光鑒頻器由薄膜濾光器的透射邊緣形成。
45.根據(jù)權(quán)利要求36的光纖通信系統(tǒng)，其中該光鑒頻器具有正斜率。
46.根據(jù)權(quán)利要求36的光纖通信系統(tǒng)，其中基本振幅調(diào)制信號(hào)具有大于約10dB的輸出消光比。
47.根據(jù)權(quán)利要求36的光纖通信系統(tǒng)，其中該光鑒頻器具有負(fù)斜率。
48.根據(jù)權(quán)利要求36的光纖通信系統(tǒng)，其中該光鑒頻器由級(jí)聯(lián)的多個(gè)非干涉多腔薄膜濾光器形成。
49.根據(jù)權(quán)利要求36的光纖通信系統(tǒng)，其中該光鑒頻器是耦合的多腔濾光器。
50.根據(jù)權(quán)利要求36的光纖通信系統(tǒng)，其中該光鑒頻器以反射方式工作。
51.根據(jù)權(quán)利要求36的光纖通信系統(tǒng)，其中該光鑒頻器以透射方式工作。
52.根據(jù)權(quán)利要求36的光纖通信系統(tǒng)，其中該光鑒頻器是光纖布拉格光柵濾光器。
53.根據(jù)權(quán)利要求52的光纖通信系統(tǒng)，其中該布拉格光柵濾光器在光纖中形成。
54.根據(jù)權(quán)利要求52的光纖通信系統(tǒng)，其中該布拉格光柵濾光器在平面波導(dǎo)中形成。
55.根據(jù)權(quán)利要求36的光纖通信系統(tǒng)，其中該光鑒頻器是周期性的濾光器。
56.根據(jù)權(quán)利要求36的光纖通信系統(tǒng)，其中該光鑒頻器是多腔標(biāo)準(zhǔn)具，其中在多個(gè)相等間隔的波長(zhǎng)處出現(xiàn)該光鑒頻器的色散Dd。
57.根據(jù)權(quán)利要求55的光纖通信系統(tǒng)，其中該光鑒頻器是取樣布拉格光柵濾光器。
58.根據(jù)權(quán)利要求57的光纖通信系統(tǒng)，其中該取樣布拉格光柵濾光器在光纖中形成。
59.根據(jù)權(quán)利要求57的光纖通信系統(tǒng)，其中該取樣布拉格光柵濾光器在平面波導(dǎo)中形成。
60.根據(jù)權(quán)利要求55的光纖通信系統(tǒng)，其中該光鑒頻器是波導(dǎo)光柵路由器。
61.根據(jù)權(quán)利要求55的光纖通信系統(tǒng)，其中該光鑒頻器是一系列級(jí)聯(lián)的標(biāo)準(zhǔn)具濾光器。
62.根據(jù)權(quán)利要求36的光纖通信系統(tǒng)，其中該光信號(hào)源是單波長(zhǎng)半導(dǎo)體激光器。
63.根據(jù)權(quán)利要求36的光纖通信系統(tǒng)，其中該光信號(hào)源是垂直腔面發(fā)射激光器。
64.根據(jù)權(quán)利要求36的光纖通信系統(tǒng)，其中該光信號(hào)源是外部調(diào)制激光器。
65.根據(jù)權(quán)利要求64的光纖通信系統(tǒng)，其中該光信號(hào)源包括連續(xù)波激光器和相位調(diào)制器。
66.根據(jù)權(quán)利要求36的光纖通信系統(tǒng)，其中該相位調(diào)制器是半導(dǎo)體調(diào)制器。
67.根據(jù)權(quán)利要求36的光纖通信系統(tǒng)，其中該相位調(diào)制器是LiNbO3相位調(diào)制器。
68.根據(jù)權(quán)利要求36的光纖通信系統(tǒng)，其中該相位調(diào)制器是半導(dǎo)體光放大器。
69.根據(jù)權(quán)利要求36的光纖通信系統(tǒng)，其中該光信號(hào)源是可調(diào)半導(dǎo)體激光器。
70.根據(jù)權(quán)利要求69的光纖通信系統(tǒng)，其中該可調(diào)半導(dǎo)體激光器是分布布拉格反射激光器。
71.根據(jù)權(quán)利要求69的光纖通信系統(tǒng)，其中該可調(diào)半導(dǎo)體激光器是取樣光柵分布布拉格反射激光器。
72.一種光纖通信系統(tǒng)，包括一光信號(hào)源，其適于產(chǎn)生為部分頻率調(diào)制信號(hào)的光功率；一光鑒頻器，其適于將該部分頻率調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)換為基本振幅調(diào)制信號(hào)，并分離為反射信號(hào)和透射信號(hào)；以及一波長(zhǎng)鎖定電路，其適于監(jiān)測(cè)光信號(hào)源和光鑒頻器，以比較上述光功率與反射信號(hào)或透射信號(hào)之一的比值，從而基本上保持該比值恒定。
73.根據(jù)權(quán)利要求72的系統(tǒng)，還包括第一光電二極管，其能夠監(jiān)測(cè)來(lái)自該光信號(hào)源的光功率；以及在該光鑒頻器反射側(cè)的第二光電二極管，其檢測(cè)反射信號(hào)，其中該波長(zhǎng)鎖定電路可通信地耦合至該第一和第二二極管，以監(jiān)測(cè)該光信號(hào)源和反射信號(hào)。
74.根據(jù)權(quán)利要求72的系統(tǒng)，還包括第一光電二極管，其能夠監(jiān)測(cè)來(lái)自該光信號(hào)源的光功率；以及在該光鑒頻器透射側(cè)的第二光電二極管，其檢測(cè)透射信號(hào)，其中該波長(zhǎng)鎖定電路可通信地耦合至該第一和第二二極管，以監(jiān)測(cè)光信號(hào)源和反射信號(hào)。
75.根據(jù)權(quán)利要求72的系統(tǒng)，還包括與該光鑒頻器連接的熱電冷卻器(TEC)，其中該波長(zhǎng)鎖定電路可通信地耦合至TEC，以調(diào)節(jié)光學(xué)功率的溫度從而保持該比率基本上恒定。
76.一種光纖通信系統(tǒng)，包括一光信號(hào)源，適于產(chǎn)生部分頻率調(diào)制信號(hào)；以及一光鑒頻器，適于將部分頻率調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)換為基本振幅調(diào)制信號(hào)，其中該光鑒頻器適于反射該部分頻率調(diào)制信號(hào)的一部分以產(chǎn)生一反射信號(hào)，該反射信號(hào)用于波長(zhǎng)鎖定該部分頻率調(diào)制信號(hào)，以及其中該光鑒頻器適于補(bǔ)償透射光纖中至少部分色散。
77.根據(jù)權(quán)利要求76的系統(tǒng)，還包括波長(zhǎng)鎖定電路，其適于通過(guò)比較部分頻率調(diào)制信號(hào)和反射信號(hào)然后調(diào)節(jié)該光信號(hào)源以保持該部分頻率調(diào)制信號(hào)和反射信號(hào)之比恒定，從而波長(zhǎng)鎖定該部分頻率調(diào)制信號(hào)。
78.根據(jù)權(quán)利要求76的系統(tǒng)，其中該光信號(hào)源與一熱電冷卻器連接，該熱電冷卻器調(diào)節(jié)光信號(hào)源的溫度，以保持部分頻率調(diào)制信號(hào)與反射信號(hào)之比基本上恒定。
79.一種光纖通信系統(tǒng)，包括一光信號(hào)源，其適于產(chǎn)生部分頻率調(diào)制的信號(hào)；一光鑒頻器，其適于將該部分頻率調(diào)制的信號(hào)轉(zhuǎn)換為基本振幅調(diào)制信號(hào)，該光鑒頻器適于透射該部分頻率調(diào)制的信號(hào)中的一個(gè)部分以產(chǎn)生用于波長(zhǎng)鎖定該部分頻率調(diào)制的信號(hào)的透射信號(hào)，以及其中該光鑒頻器適于補(bǔ)償傳輸光纖中至少部分色散。
80.根據(jù)權(quán)利要求79的系統(tǒng)，還包括波長(zhǎng)鎖定電路，其適于通過(guò)比較部分頻率調(diào)制的信號(hào)和透射信號(hào)然后調(diào)節(jié)該光信號(hào)源以保持該部分頻率調(diào)制的信號(hào)和透射信號(hào)之比基本恒定，從而波長(zhǎng)鎖定該部分頻率調(diào)制的信號(hào)。
81.根據(jù)權(quán)利要求79的系統(tǒng)，其中該光信號(hào)源與一熱電冷卻器連接，該熱電冷卻器調(diào)節(jié)光信號(hào)源的溫度，以保持該部分頻率調(diào)制的信號(hào)與透射信號(hào)之比基本上恒定。
82.一種光纖通信系統(tǒng)，包括一光信號(hào)源，用于產(chǎn)生光信號(hào)；一傳輸介質(zhì)，具有Df的相關(guān)色散；一頻率調(diào)制器，位于該光信號(hào)源和該傳輸介質(zhì)之間，適于至少部分頻率調(diào)制該光信號(hào)；以及一光鑒頻器，具有Dd的相關(guān)色散，適于將該部分頻率調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)換為基本振幅調(diào)制信號(hào)，其中該相關(guān)色散Dd為正號(hào)或負(fù)號(hào)，其中Dd的符號(hào)與Df的符號(hào)相反。
83.根據(jù)權(quán)利要求82的系統(tǒng)，其中該光信號(hào)源是連續(xù)波源。
84.根據(jù)權(quán)利要求82的系統(tǒng)，其中該光信號(hào)源是外部調(diào)制的。
85.根據(jù)權(quán)利要求82的系統(tǒng)，其中該頻率調(diào)制器是半導(dǎo)體光放大器。
86.一種光纖通信系統(tǒng)，包括一光信號(hào)源，適于產(chǎn)生部分頻率調(diào)制信號(hào)；一第一光鑒頻器，適于將該部分頻率調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)換為基本振幅調(diào)制信號(hào)；以及一第二光鑒頻器，具有Dd的相關(guān)色散，其適于接收基本振幅調(diào)制信號(hào)并補(bǔ)償傳輸介質(zhì)中的至少部分色散Df，其中Dd與Df符號(hào)相反。
87.根據(jù)權(quán)利要求86的系統(tǒng)，其中該第一光鑒頻器是具有第一透射函數(shù)和第一色散的第一耦合的多腔(CMC)濾光器，以及該第二光鑒頻器是具有第二透射函數(shù)的第二CMC濾光器，其中該第一和第二CMC濾光器具有基本上是第一和第二透射函數(shù)乘積的組合透射函數(shù)，以及基本上是第一色散和第二光鑒頻器的相關(guān)色散Dd之和的組合色散。
88.根據(jù)權(quán)利要求86的系統(tǒng)，其中該光信號(hào)源是直接調(diào)制激光器。
89.根據(jù)權(quán)利要求86的系統(tǒng)，其中該第二光鑒頻器適于反射基本振幅調(diào)制信號(hào)的一部分，以產(chǎn)生用于波長(zhǎng)鎖定該部分頻率調(diào)制信號(hào)的反射信號(hào)。
90.根據(jù)權(quán)利要求86的系統(tǒng)，其中該第二光鑒頻器是Gire-Tournois干涉儀。
91.根據(jù)權(quán)利要求86的系統(tǒng)，其中該第一光鑒頻器適于反射部分頻率調(diào)制信號(hào)的一部分以產(chǎn)生用于波長(zhǎng)鎖定該部分頻率調(diào)制信號(hào)的反射信號(hào)。
92.根據(jù)權(quán)利要求86的系統(tǒng)，其中該第一光鑒頻器是多腔標(biāo)準(zhǔn)具濾光器，其中在多個(gè)相等間隔的波長(zhǎng)處出現(xiàn)第二光鑒頻器的色散Dd。
93.根據(jù)權(quán)利要求86的系統(tǒng)，其中該第一光鑒頻器是取樣布拉格光柵濾光器。
94.根據(jù)權(quán)利要求93的系統(tǒng)，其中該取樣布拉格光柵濾光器在光纖中形成。
95.根據(jù)權(quán)利要求93的系統(tǒng)，其中該取樣布拉格光柵濾光器在平面波導(dǎo)中形成。
96.根據(jù)權(quán)利要求86的系統(tǒng)，還包括一波長(zhǎng)鎖定電路，其適于通過(guò)比較部分頻率調(diào)制信號(hào)和反射信號(hào)然后調(diào)節(jié)光信號(hào)源使該部分頻率調(diào)制信號(hào)與反射信號(hào)之比基本上保持恒定，來(lái)波長(zhǎng)鎖定該部分頻率調(diào)制信號(hào)。
97.一種光纖通信系統(tǒng)，包括一光信號(hào)源，其中該光信號(hào)源適于產(chǎn)生部分頻率調(diào)制信號(hào)；多個(gè)級(jí)聯(lián)透射濾光器，其能夠?qū)⒃摬糠诸l率調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)換為基本振幅調(diào)制信號(hào)；以及一反射濾光器，其能夠補(bǔ)償傳輸光纖中至少部分色散。
98.根據(jù)權(quán)利要求97的系統(tǒng)，其中該多個(gè)級(jí)聯(lián)透射濾光器是多腔薄膜濾光器，其適于在溫度改變時(shí)保持它們的光譜基本上恒定。
99.根據(jù)權(quán)利要求97的系統(tǒng)，其中該反射濾光器時(shí)Gire-Tournois干涉儀。
100.一種通過(guò)傳輸光纖傳輸光信號(hào)的方法，包括將光信號(hào)調(diào)制為部分頻率調(diào)制信號(hào)；將該部分頻率調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)換為基本振幅調(diào)制信號(hào)；以及補(bǔ)償傳輸光纖中的至少部分色散以使經(jīng)過(guò)傳輸光纖的光信號(hào)發(fā)送得更遠(yuǎn)。
101.根據(jù)權(quán)利要求100的方法，其中直接在產(chǎn)生該部分頻率調(diào)制信號(hào)的激光源上進(jìn)行調(diào)制；
102.根據(jù)權(quán)利要求101的方法，其中該激光源為半導(dǎo)體激光器，并且還包括將該半導(dǎo)體激光器在遠(yuǎn)高于其閾值之上進(jìn)行偏置以產(chǎn)生衰減。
103.根據(jù)權(quán)利要求100的方法，其中通過(guò)提供與傳輸光纖中色散符號(hào)相反的色散進(jìn)行補(bǔ)償。
104.根據(jù)權(quán)利要求100的方法，還包括通過(guò)反射該頻率調(diào)制信號(hào)，產(chǎn)生負(fù)色散，以補(bǔ)償傳輸光纖中的正色散。
105.根據(jù)權(quán)利要求100的方法，還包括比較光信號(hào)的功率與光信號(hào)的反射部分之間的比值；保持該比值，以基本上波長(zhǎng)鎖定該光信號(hào)。
106.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中通過(guò)使用半導(dǎo)體激光器完成調(diào)制光信號(hào)的步驟。
107.根據(jù)權(quán)利要求106的方法，還包括比較光信號(hào)的功率與光信號(hào)的透射部分之間的比值；保持該比值，以基本上波長(zhǎng)鎖定該光信號(hào)。
108.根據(jù)權(quán)利要求107的方法，還包括調(diào)節(jié)半導(dǎo)體激光器的溫度使光信號(hào)的波長(zhǎng)漂移以保持該比值基本上恒定。
109.根據(jù)權(quán)利要求100的方法，其中通過(guò)具有提供正和負(fù)透射邊緣和帶寬的多個(gè)干涉單腔濾光器的鑒頻器完成轉(zhuǎn)換和補(bǔ)償，其中每個(gè)透射邊緣具有一斜率。
110.根據(jù)權(quán)利要求109的方法，其中該鑒頻器是耦合的多腔(CMC)濾光器。
111.根據(jù)權(quán)利要求100的方法，還包括級(jí)聯(lián)多個(gè)非干涉CMC濾光器以獲得所需的補(bǔ)償特性。
112.一種用于長(zhǎng)距離應(yīng)用的通過(guò)傳輸光纖傳輸光信號(hào)的方法，包括產(chǎn)生部分頻率調(diào)制信號(hào)；鑒頻該部分頻率調(diào)制信號(hào)以生成基本振幅調(diào)制信號(hào)；以及補(bǔ)償傳輸光纖中至少部分色散。
113.根據(jù)權(quán)利要求112的方法，其中所述的產(chǎn)生是在生成該部分頻率調(diào)制信號(hào)的激光源處直接完成的。
114.根據(jù)權(quán)利要求112的方法，其中激光源是半導(dǎo)體激光器，并還包括在遠(yuǎn)高于其閾值處偏置該半導(dǎo)體激光器，以產(chǎn)生一衰減。
115.根據(jù)權(quán)利要求112的方法，其中該鑒頻步驟通過(guò)在鑒頻中提供與傳輸光纖中的色散符號(hào)相反的色散補(bǔ)償傳輸光纖中的色散。
116.根據(jù)權(quán)利要求112的方法，還包括通過(guò)反射該頻率調(diào)制信號(hào)，產(chǎn)生負(fù)色散，從而補(bǔ)償傳輸光纖中的正色散。
117.根據(jù)權(quán)利要求112的方法，其中通過(guò)提供正和負(fù)透射邊緣和帶寬的多個(gè)干涉單腔濾光器完成該鑒頻，其中每個(gè)透射邊緣具有一斜率。
118.根據(jù)權(quán)利要求112的方法，其中通過(guò)耦合的多腔濾光器完成該鑒頻。
119.根據(jù)權(quán)利要求112的方法，還包括級(jí)聯(lián)多個(gè)非干涉耦合的多腔濾光器以獲得所需的補(bǔ)償特性。
120.一種產(chǎn)生頻率調(diào)制信號(hào)的方法，包括交替設(shè)置高和低折射率反射鏡以產(chǎn)生分布布拉格反射(DBR)鏡；將增益介質(zhì)插入兩個(gè)DBR反射鏡之間以產(chǎn)生一激光源；將調(diào)制信號(hào)源和直流偏置電流源組合以產(chǎn)生組合信號(hào)；以及以該組合信號(hào)調(diào)制該激光源以產(chǎn)生在其閾值之上進(jìn)行偏置并且經(jīng)過(guò)頻率調(diào)制的光信號(hào)。
121.根據(jù)權(quán)利要求120的方法，其中直接在激光源上完成調(diào)制。
122.根據(jù)權(quán)利要求120的方法，其中在激光源的外部完成調(diào)制。
123.一種產(chǎn)生頻率調(diào)制信號(hào)的方法，包括產(chǎn)生一激光；在其閾值水平之上偏置該激光；以及調(diào)制該激光的頻率產(chǎn)生至少一個(gè)部分頻率調(diào)制信號(hào)。
124.根據(jù)權(quán)利要求123的方法，其中通過(guò)單波長(zhǎng)半導(dǎo)體激光器完成該產(chǎn)生步驟。
125.根據(jù)權(quán)利要求123的方法，其中通過(guò)可調(diào)半導(dǎo)體激光器完成該產(chǎn)生步驟。
126.根據(jù)權(quán)利要求123的方法，其中直接在產(chǎn)生激光的激光器上完成調(diào)制。
127.根據(jù)權(quán)利要求123的方法，其中在產(chǎn)生激光的激光器的外部完成調(diào)制。
128.根據(jù)權(quán)利要求123的方法，還包括鑒頻該部分頻率調(diào)制信號(hào)以產(chǎn)生基本振幅調(diào)制信號(hào)；以及補(bǔ)償傳輸光纖中的至少部分色散。
全文摘要
本發(fā)明總體涉及一種用于光纖通信系統(tǒng)(100)的光學(xué)濾光器(304－306)。光學(xué)濾光器(304－306)在直接調(diào)制的激光源(102)之后使用，并將部分頻率調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)換為基本振幅調(diào)制信號(hào)。該光學(xué)濾光器(304－306)可補(bǔ)償光纖傳輸介質(zhì)(108)中的色散，并且還可鎖定激光源(102)的波長(zhǎng)。
文檔編號(hào)G02B5/28GK1961235SQ200380108289
公開(kāi)日2007年5月9日 申請(qǐng)日期2003年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月6日
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