專利名稱：用于長距離光通信系統(tǒng)的脈沖光源的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及脈沖光源，特別地，涉及一種主要在長距離光通信系統(tǒng)中應用的調制歸零脈沖光源。
然而，現有的一些RZ脈沖源，對這些所期望的系統(tǒng)都有技術缺陷。一般是分布式反饋激光器(DFB)提供光功率用來生成孤立子脈沖。增益開關及濾波DFB激光器遭受定時抖動，這限制了傳輸距離(Mollenauer，et al.，Electronics Letters27，178-179(1991)。鎖模外腔激光器需要機械穩(wěn)定性并具有由諧振腔長度所確定的重復率。(Morton，et al.，Institute ofElectronics and Electrical Engineers(IEEE) PhotonicsTechnology Letters，5，28-31(1993))。分立式電吸收(EA)調制器能從CW信號中產生出脈沖，但其有8-10dB的高損耗。集成激光器/電吸收脈沖源是潛在地可行的解決方案。然而，對光功率，電子帶寬，和高對比率是挑戰(zhàn)。
目前的10Gb/s電吸收調制激光器(EML)，被用于短距離非歸零(NRZ)傳輸，是限于-2dBm到0dBm的輸出功率并且具有11Ghz帶寬。而且，對于更高的對比率要犧牲輸出功率；電吸收部分需要被偏置到高吸收光譜區(qū)以獲得高對比率。
在10GHz，脈沖源典型地是一個帶有LiNbO3調制器的CW激光器，該LiNbO3調制器由高功率時鐘(＞27dBm)做正弦驅動。這種組合的缺陷是調制器高損耗，大尺寸，和高功率消耗。除了從CW信號產生脈沖所經受的3～5dB損耗外，LiNbO3調制器還有約5～6dB耦合損耗。由于調制器的大Vπ需要～7Vpp電壓擺動而使其有高功率消耗。此外，所有以上脈沖源需要波長鎖定裝置以獲得DWDM系統(tǒng)所需的波長穩(wěn)定性。分立式波長鎖定裝置增加了尺寸，而集成波長鎖定裝置增加了額外的復雜性。因此，需要改進孤立子脈沖源。
圖2是如

圖1所DMPS中，通過對來自穩(wěn)定化的布喇格濾波器的前傳信號和反射信號之間比率的反饋來對DFB激光器溫度進行控制的說明；圖3在電壓-時間曲線上示出了來自DMPS的兩個典型輸出脈沖；圖4在透射率-波長曲線上示出了用于光纖快速軸的PM光纖光柵布喇格濾波器的光譜響應。
應當理解，附圖是為發(fā)明思想的說明之目的，除了曲線以外，沒有按比例畫出。
在以下對較優(yōu)DMPS實施例的描述中，光源包括一個分布式反饋激光器其能被功率和頻率調制并具有可調信道波長λ。該光源通過保偏光纖(PM光纖)方便地耦合到布喇格光柵上。并且，優(yōu)選的布喇格光柵是一個布置在受控溫度環(huán)境下的溫度穩(wěn)定布喇格光柵。溫度控制同樣能調諧光柵。激光器的波長能通過溫度調節(jié)而被調諧并通過反饋電路來被控制。
圖1是直接調制RZ脈沖源(DMPS)100的示意圖。脈沖源100包括一個由基片106和隔離器107組成的直接調制1550nmDFB激光器101，通過保偏光纖(PM)108耦合到光纖布喇格光柵濾波器103上。激光器101偏置在遠超過門限值，并在輸入109處被與DFB激光器相連的10GHz時鐘信號調制，用來在光輸出110處生成對比率為3的強度調制信號。當布喇格光柵濾波器103濾掉調制信號的高頻邊緣時，就生成了脈沖。
定向分路器105，挑選出入射到濾波器光柵103的光和從該濾波器光柵反射的光并將其送入到安放在濾波器108任何一側的兩個檢測器104中。有效分路器包括熔融光纖PM耦合器(未示出)或傾斜光柵分路器105。傾斜光柵分路器比PM耦合器更緊湊。
電子反饋電路200，如圖2所示(電子電路以框圖形式201示出)，通過溫度控制元件205控制激光器101的溫度，使激光器波長鎖定在濾波器邊緣上。這可通過保持兩個檢測信號104的比率202在一恒定電平203上來實現。
在優(yōu)選實施例中，為使光纖光柵濾波器提供一參考波長，光柵濾波器是溫度穩(wěn)定化的。這可通過(熱電)TE冷卻器來實現，但更簡單的方案是使用可調光纖光柵濾波器。這種熱控制區(qū)別于DFB激光器的溫度控制。溫度可調PM光纖布喇格光柵可用薄金屬薄膜纖上加熱器構成。其能生成類似于由標準光纖光柵濾波器所能得到的脈沖特性。波長在最大功率消耗為0.5時可調諧超過～1.3nm。
可調濾波器光柵可用于需要在相鄰DWDM信道之間進行調諧的下一代發(fā)射機中。溫度可調諧性能夠降低在波長跨度內用于提供信道所需光纖光柵代碼的個數。這類纖上加熱器也可用于穩(wěn)定溫度，進而使光柵波長諧振，因此取代了TE冷卻器。通過將激光器波長鎖定在光纖布喇格光柵濾波器的邊緣，使用該方法的電子控制電路顯示了±1GHz的波長穩(wěn)定性。
通過參考以下具體實施例將更清楚地理解本發(fā)明。例子在圖2中的實施例中，光柵分路器由2×2PM光纖耦合器所取代。用于實驗樣機的典型輸出脈沖如圖3所示。激光器偏置在80mA并由～15-18dBm RF功率的10.664GHz進行調制。激光器波長被調諧到光柵的長波長透射邊緣，以去掉一些已調制激光器輸出的高頻邊帶，并輸出脈沖。脈沖寬度可以通過增加RF功率而從34ps調諧到27ps(圖3曲線(a)和曲線(b))。在(a)和(b)之間的情況下，激光器波長需再調整0.05nm。圖3中的曲線(a)，全幅半最大(FWHM)脈沖寬度為34ps，對比率是19.8dB，輸出功率是6.8dBm，RMS譜寬為6.16GHz。圖3中的曲線(b)，FWHM脈沖寬度為27.7ps，對比率＞15dB(由于電子振鈴而不能確定)，輸出功率為8.4dBm，RMS和脈沖譜寬為7.96GHz。如圖4所示，保偏光纖光柵濾波器在長波透射邊緣具有0.47的BW和～133dB/nm的斜率。
應當理解以上對實施例的描述僅是多種可能的用于說明本申請的具體實施例中的一些。在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，本領域的技術人員還可作出大量和不同的其他裝置。
權利要求
1.一種脈沖光源，用于生成波長為λ的RZ脈沖，包括調制的光源，用于在含有λ的光譜范圍內生成光脈沖，該光源受功率和頻率調制；布喇格光柵，具有濾波器響應，該光柵耦合到光源上并被穩(wěn)定化，以使濾波器響應在疊加光源光譜的至少一部分的一個范圍上；一個或多個分路器，與光源和布喇格光柵相耦合，用于分路輸入到光柵上的光信號和由光柵反射或透射的光信號，以及響應分路信號的反饋電路，用于調節(jié)光源波長λ。
2.如權利要求1的脈沖光源，其特征在于反饋電路通過調節(jié)經過濾波器的脈沖形狀來生成RZ脈沖。
3.如權利要求1的脈沖光源，其特征在于光源包括分布式反饋激光器。
4.如權利要求1的脈沖光源，其特征在于布喇格光柵通過保偏光纖耦合到光源上。
5.如權利要求1的脈沖光源，其特征在于布喇格光柵包括通過配置而穩(wěn)定在受控溫度環(huán)境下的光纖布喇格光柵。
6.如權利要求1的脈沖光源，其特征在于布喇格光柵是可調諧的。
7.如權利要求1的脈沖光源，其特征在于一個或多個分路器包括定向分路器。
8.如權利要求1的脈沖光源，其特征在于一個或多個分路器包括傾斜光纖光柵。
9.如權利要求1的脈沖光源，其特征在于一個或多個分路器包括光纖耦合器。
10.如權利要求1的脈沖光源，其特征在于光源包括溫度可調分布式反饋激光器，并且反饋電路包括響應分路信號的電子電路用于調節(jié)激光器的溫度。
全文摘要
根據本發(fā)明，調制RZ脈沖源包括與穩(wěn)定布喇格光柵濾波器光耦合的調制光源和一個或多個光學分路器。該光源最好受功率和頻率調制并具有可調信道波長λ。布喇格光柵濾波器具有高斜率反射截止的反射帶寬并更適宜調諧。響應分路器的反饋裝置保持源信道波長λ在用于形成RZ脈沖的反射帶寬的邊緣上。當布喇格光柵被穩(wěn)定后，反饋系統(tǒng)維持λ在與光柵反射邊緣相關的一個值上，并通過疊加至少部分光源光譜，將已調制的光源光轉換為高消光比(≥12dB)的RZ脈沖。結果得到緊湊，經濟，功率高效的無抖動RZ脈沖光源。
文檔編號H01S5/062GK1409501SQ02107310
公開日2003年4月9日 申請日期2002年3月14日 優(yōu)先權日2001年3月15日
發(fā)明者本杰明·J·艾格爾頓, 丹尼爾·瑪格萊夫特, 保羅·斯坦維爾澤, 保羅·S·韋斯特布魯克 申請人:朗迅科技公司