專利名稱：可調(diào)諧激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光纖通信領(lǐng)域，尤其是一種可以實(shí)現(xiàn)快速調(diào)諧、穩(wěn)定的波長和功率輸
出性能的可調(diào)諧激光器。
背景技術(shù)：
目前，大多數(shù)現(xiàn)代電信系統(tǒng)均采用光纖通信。光纖網(wǎng)絡(luò)提供了前所未有的大容量 和安裝的靈活性，可以支持不斷發(fā)展的各種寬帶應(yīng)用。寬帶可調(diào)諧激光器可以幫助最大限 度的利用現(xiàn)有的光纖網(wǎng)絡(luò)資源。通過動(dòng)態(tài)提供帶寬可以將流量從擁擠通道轉(zhuǎn)移到未使用的 通道，從而滿足互聯(lián)網(wǎng)的需求?？烧{(diào)諧激光器也是實(shí)現(xiàn)完全基于互交的光纖網(wǎng)絡(luò)的重要先 決條件，可以快速簡單地建立或改變光路。可調(diào)諧激光器，特別是尺寸小、調(diào)諧范圍大和高 功率輸出的可調(diào)諧激光器，在生物、醫(yī)療器械和光纖傳感器網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。
針對這種應(yīng)用的理想的可調(diào)諧激光器應(yīng)該包括以下特性寬可調(diào)諧范圍，覆蓋C 和(或)L波段(大約1530納米至1610納米)；尺寸??；任何兩個(gè)國際電信聯(lián)盟(ITU)頻 率間隔柵格之間的切換速度快(小于1毫秒)；長期的性能穩(wěn)定性好(超過25年的運(yùn)行時(shí) 間)；極端工作條件下的高可靠度；低耗電量和進(jìn)行低成本生產(chǎn)。 現(xiàn)有的可調(diào)諧激光器可以分成三類(l)使用機(jī)械可移動(dòng)部件，如衍射光柵、棱 鏡、標(biāo)準(zhǔn)具或MEMS(微電子機(jī)械系統(tǒng))等作為波長調(diào)節(jié)單元的系統(tǒng)，其存在的問題是通過 機(jī)械調(diào)節(jié)光柵或棱鏡角度來調(diào)節(jié)波長的技術(shù)對機(jī)械沖擊和震動(dòng)的抗干擾性非常差，會(huì)引起 短期和長期的性能不穩(wěn)定，所以帶有移動(dòng)部件的可調(diào)諧激光器不適合應(yīng)用在光纖通信中。 (2)通過調(diào)節(jié)溫度，加熱或冷卻部件來選定波長的系統(tǒng)；其存在的問題是通過溫度調(diào)諧因 其固有的特性，調(diào)諧速度慢，所以可應(yīng)用的范圍很小。(3)使用腔內(nèi)不可移動(dòng)的光學(xué)器件進(jìn) 行調(diào)節(jié)的系統(tǒng)，包括使用磁光器件、聲光器件、電光器件或通過注入電流來以物理學(xué)方式選 擇波長，其存在的問題是聲光技術(shù)因?yàn)槠洳恍枰梢苿?dòng)部件通過電控制方式即可調(diào)諧、快 速調(diào)諧速度、可調(diào)范圍寬以及結(jié)構(gòu)相對簡單，作為調(diào)諧器件，是滿足上述光纖通信系統(tǒng)應(yīng)用 嚴(yán)格要求的一種可行方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種調(diào)諧速度快、低腔內(nèi)損耗和高 功率輸出的可調(diào)諧激光器。 本發(fā)明解決現(xiàn)有的技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的 —種可調(diào)諧激光器，包括在激光光譜范圍內(nèi)的兩個(gè)全反射腔鏡組成的激光諧振 腔； —個(gè)腔內(nèi)準(zhǔn)直透鏡； —個(gè)聲光可調(diào)諧濾波器安放在上述激光諧振腔內(nèi)，從上述激光增益介質(zhì)輸出的光 束通過腔內(nèi)準(zhǔn)直透鏡校準(zhǔn)為平行光后輸入至聲光可調(diào)諧濾波器； 在聲光晶體中激發(fā)聲波的設(shè)備，包括一個(gè)焊接在選定的晶體表面的聲波換能器，
4上述聲光可調(diào)諧濾波器、上述兩個(gè)反射腔鏡和上述波長可調(diào)的激光增益介質(zhì)安放的位置使 得在激光諧振腔中只有經(jīng)過聲光可調(diào)諧濾波器衍射部分的光束形成激光振蕩；
—個(gè)射頻信號源給上述換能器提供射頻能量，通過改變射頻頻率來調(diào)節(jié)激光諧振 腔的振蕩波長； —個(gè)相位調(diào)制器安放在腔內(nèi)準(zhǔn)直透鏡與聲光晶體之間；
—個(gè)光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)具安放在相位調(diào)制器和激光增益介質(zhì)之間；
—個(gè)波長鎖定器安放在腔內(nèi)光線的零階衍射光路；
—個(gè)帶光纖尾纖的準(zhǔn)直器將激光輸出光線耦合到光纖上；
激發(fā)上述激光增益介質(zhì)的泵浦設(shè)備；
驅(qū)動(dòng)上述相位調(diào)制器的設(shè)備；以及
信號控制處理電路。 而且，所述的聲光可調(diào)諧濾波器安放在與激光束成布拉格角的位置，并對不同波 長的激光束均保持在布拉格角。 而且，所述的激光諧振腔由平面鏡、凸面鏡和凹面鏡中任意類型的反射腔鏡構(gòu)成。 而且，所述的光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)具的自由頻譜范圍為25GHz、或50GHz或100GHz。 而且，所述的相位調(diào)制器是一個(gè)光電相位調(diào)制器或基于物理光學(xué)效應(yīng)的其他形式
的相位調(diào)制器。 而且，所述的波長鎖定器包括安放在腔內(nèi)光線的零階衍射光路上并與之成45度 角的一個(gè)分束器；第一個(gè)光電探測器用來接收分束器的反射光；一個(gè)透射率隨波長變化的 光學(xué)濾波器位于分束器和第二個(gè)光電探測器之間；第二個(gè)光電探測器接收上述的透射率隨 波長變化的光學(xué)濾波器輸出的光信號。 而且，所述的帶光纖尾纖的準(zhǔn)直器包括一個(gè)單模保偏光纖和一個(gè)梯度折射率透 鏡，或者一個(gè)單模光纖和一個(gè)梯度折射率透鏡。 而且，所述的聲光可調(diào)諧濾波器包括一個(gè)光學(xué)頻譜特性符合激光頻譜要求的各向 異性的雙折射聲光晶體。 而且，所述的信號控制處理電路包括一個(gè)微處理器；第一個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換設(shè)備連接到 微處理器來控制激光泵浦源；第二個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換設(shè)備連接到微處理器來控制相位調(diào)制器驅(qū)動(dòng) 器；第三個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換設(shè)備連接到微處理器來控制射頻功率源；第一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換設(shè)備連接到 上述第一個(gè)光電探測器來檢測激光功率并將信號輸入至微處理器；第二個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換設(shè)備連 接到上述第二個(gè)光電探測器來檢測可調(diào)傳輸率光學(xué)濾波器輸出的光信號，并將信號反饋回 微處理器進(jìn)行激光波長控制。 而且，所述的分束器的反射率/傳輸率比為50%。 而且，所述的透射率隨波長變化的光學(xué)濾波器是一個(gè)多層電介質(zhì)薄膜濾波器或是 一個(gè)光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)具。 而且，所述的第一個(gè)光電探測器和第二個(gè)光電探測器的光學(xué)特性與激光頻譜相匹 配。 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是 1、本可調(diào)諧激光器包括了一個(gè)聲光可調(diào)諧濾波器、單一射頻換能器、一個(gè)相位調(diào) 制器和基于微處理器的信號控制處理電路，輸出波長的精度和功率穩(wěn)定性由波長鎖定器、
5功率監(jiān)測和反饋控制系統(tǒng)決定，通過使用不同的激光增益介質(zhì)、聲波驅(qū)動(dòng)頻率和聲光晶體，
滿足了光纖通信中對于亞毫秒級調(diào)諧速度、小尺寸和在極端工作環(huán)境下高可靠度的要求，
保證了高性能和高可靠性，具有快速調(diào)諧能力、波長與功率輸出穩(wěn)定的特點(diǎn)。 2、本可調(diào)諧激光器使用低成本的聲光濾波器和單一換能器來減少系統(tǒng)成本使之
更適合批量生產(chǎn)，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)上有著易于組裝、批量生產(chǎn)成本低的特點(diǎn)。 3、本發(fā)明設(shè)計(jì)合理，保證了光纖通信中對于亞毫秒級調(diào)諧速度、小尺寸和在極端 工作環(huán)境下高可靠度的要求，具有調(diào)諧速度快、低腔內(nèi)損耗和高功率輸出的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了低 成本、易于生產(chǎn)和高性能的可調(diào)諧激光器在光纖通信網(wǎng)絡(luò)中的廣泛應(yīng)用。


圖1顯示了一種可調(diào)諧濾波器的具體實(shí)施，包括一個(gè)帶有單一換能器的聲光晶體 和一個(gè)射頻功率源； 圖2是一個(gè)波矢圖，顯示了一束入射光線進(jìn)入聲光布拉格光柵濾波器情形的；
圖3是一種可調(diào)諧激光器的概略平面圖； 圖4是一種可調(diào)諧激光器的概略平面圖，包括功率監(jiān)測和波長鎖定器； 圖5顯示了通過用于鎖定波長的低銳度標(biāo)準(zhǔn)具或多層電介質(zhì)薄膜濾波器后功率
傳輸和波長之間的線性或近似線性關(guān)系；
圖6是信號控制處理電路的原理框圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施例做進(jìn)一步詳述。
下面詳細(xì)描述可調(diào)諧激光器的優(yōu)選具體實(shí)施例。 聲光可調(diào)諧濾波器，如圖1所示。該聲光可調(diào)諧濾波器100包括一個(gè)射頻功率源 8，一個(gè)聲光換能器IO和一個(gè)聲光介質(zhì)12。 聲光可調(diào)諧濾波器有兩種類型共線型與非共線型。其中非共線型包括各向同性
布拉格衍射型和非近軸各向異性布拉格衍射型。其中非近軸各向異性布拉格衍射型，正如
在其他幾個(gè)美國專利中探討過的，因?yàn)槠溲苌鋷捳虼烁袑?shí)際應(yīng)用價(jià)值。 在一種具體實(shí)施中，該聲光介質(zhì)12為各向異性的雙折射晶體，也正是窄帶寬調(diào)諧
所需要的。滿足這些特性的一種物質(zhì)是二氧化碲(Te02)，當(dāng)工作在剪切模式時(shí)，光學(xué)均勻度
高、光吸收度低而且能夠支持較強(qiáng)的光功率，這些優(yōu)點(diǎn)使得Te02在類似的應(yīng)用中得到廣泛
的使用。 其他的物質(zhì)例如鈮酸鋰(LiNb03)、鉬酸f丐(CaMo04)或鉬酸鉛(PbMo04)也經(jīng)常用 做聲光設(shè)備的組件。影響選擇特定晶體的因素有很多，下面僅列出幾種，如聲光設(shè)備的類 型、高質(zhì)量晶體是否容易獲得以及應(yīng)用的類型和需求，例如衍射效率、功率損耗、入射光與 衍射光的分離角度和整體設(shè)備的大小等。 在C禾P L波段(波長范圍大約為1530納米至1610納米)的100GHz或50GHz密 集波分復(fù)用(DW匿)光纖通信中，可調(diào)諧濾波器100采用了非共線型、非近軸各向異性布拉 格衍射型。在一種具體實(shí)施中，非近軸各向異性布拉格衍射在超過某一頻率時(shí)，入射角的布 拉格角突然增大，濾波帶寬也變得更窄，這在其他一些美國專利中也被提及過。
這種布拉格衍射經(jīng)常用于窄帶的濾波器應(yīng)用當(dāng)中。選用二氧化碲(Te02)作為 晶體的材料僅僅是出于以下考慮，并不限制其他晶體的使用二氧化碲具有極低的聲波速 度，同時(shí)還有其他合適的特性，例如聲學(xué)上的各向異性和光學(xué)上的雙折射特性。這在一些 美國的專利和書中已有討論。常用來制作聲光可調(diào)諧濾波器(AOTF)的物質(zhì)包括鈮酸鋰 (LiNb03)、鉬酸f丐(CaMo04)和二氧化碲(Te02)。在Te02中，非線性模式下聲波的傳播速 度為0. 6X 105厘米/秒。在LiNb03中，共線性模式下聲波的傳播速度為6. 57X 105厘米 /秒。在CaMo04中，共線性模式下聲波的傳播速度為6. 0X 105厘米/秒。
換能器10連接到聲光晶體上。在一種具體實(shí)施中，換能器10被焊接到晶體上，晶 體有斜面的一側(cè)通常是與焊接換能器10的一側(cè)相對。這就避免了反射聲波對前行聲波的 干擾，從而提高了性能的穩(wěn)定度。 射頻信號源8通過換能器10將聲波14傳播到聲光介質(zhì)12中。很多常見應(yīng)用使 用的頻率范圍從幾十兆赫到幾百兆赫不等。 在實(shí)際操作中，光線2以布拉格角進(jìn)入到聲光介質(zhì)12(聲光晶體)中， i = B， 即入射角等于布拉格角。布拉格角可以用下列公式計(jì)算sinQB二 A0/(2nA)，其中入0 是入射光的波長，n是聲光介質(zhì)的平均折射率，A是聲波波長。換能器產(chǎn)生的聲波14使光 線2衍射為輸出角度為 B的一級衍射光線6，以及與入射光線2同向的零級衍射光線4。 這樣可以通過加在聲光晶體的功率源8的頻率來選擇輸出的波長。 圖2顯示了一束入射光線進(jìn)入聲光布拉格光柵濾波器情形，一束入射光2(k 2)、 衍射光6 ( k 6)和聲波14 ( k s)的波矢關(guān)系，k 2+ k s = k 6，聲波使衍射光的頻率發(fā)生向上 偏移。 —種可調(diào)諧激光器的
具體實(shí)施例方式
如圖3所示，可調(diào)諧激光器200使用了聲光可調(diào)諧濾波器(A0TF) 100作為可調(diào)諧
濾波器。激光諧振腔包括兩個(gè)全反射(即100%反射率)的反射腔鏡16和28。 激光鏡通常對不同波長或顏色光的反射率不同，這里所指的反射率是與激光器運(yùn)
行的波長帶寬相對應(yīng)的。反射腔鏡的目的是為激光諧振腔提供所謂的"正反饋"。 光學(xué)反射多層介質(zhì)膜可以直接鍍在激光增益介質(zhì)上，在半導(dǎo)體增益介質(zhì)中尤為常
見。帶有平鏡的法布里_珀羅腔或平行平面腔，也叫"臨界穩(wěn)定激光諧振腔"，產(chǎn)生一個(gè)"之"
字形光路，這種諧振腔對機(jī)械振動(dòng)的干擾和離軸光線非常敏感。 另外兩種激光諧振腔包括非穩(wěn)腔和穩(wěn)定腔。非穩(wěn)激光諧振腔一般使用凸面鏡或凸 面鏡與平面鏡的組合。穩(wěn)定激光諧振腔一般使用凹面鏡或凹面鏡與平面鏡的組合。在實(shí)際 應(yīng)用中，不同激光諧振腔的設(shè)計(jì)和使用條件可以用來滿足對輸出功率和激光模式的不同要 求。 —般情況下，激光增益介質(zhì)18，如圖3所示那樣，位于兩面反射腔鏡之間。對從激 光增益介質(zhì)中發(fā)出的光提供正反饋并進(jìn)一步放大。光學(xué)增益介質(zhì)可以選用能夠在激光諧振 腔內(nèi)放大激光振蕩的任何光學(xué)增益介質(zhì)。 在所示的為光纖通信應(yīng)用設(shè)計(jì)的具體實(shí)施中，光學(xué)增益介質(zhì)使用了半導(dǎo)體增益介 質(zhì)，其工作原理是由光激發(fā)的PN結(jié)空穴和自由電子的重新組合。從半導(dǎo)體增益介質(zhì)發(fā)射出 的光可以用以半導(dǎo)體放大器有源區(qū)物質(zhì)的禁帶寬度為中心的光子能量的有限分布來描述。
—個(gè)腔內(nèi)準(zhǔn)直透鏡20將激光增益介質(zhì)發(fā)射出的散射光變?yōu)槠叫泄饩€2。將入射光
7發(fā)散度的減小極為重要，因?yàn)闉V波器衍射光線的發(fā)散度直接受入射光發(fā)散度影響，對激光 器的運(yùn)行性能至關(guān)重要。 聲光可調(diào)濾波器100安放在腔內(nèi)準(zhǔn)直透鏡20和反射腔鏡28之間。通過改變射頻 (RF)頻率和相位調(diào)制器22來為不同波長進(jìn)行激光模式相位匹配。值得一提的是，與一級 衍射光線傳播方向垂直的反射腔鏡28也可以通過鋯鈦酸鉛(PZT)用電壓來進(jìn)行相位匹配。 在一種具體實(shí)施中，相位調(diào)制器22是一個(gè)光電調(diào)制器。理論上，只要空間允許，相位調(diào)制器 22可以放在激光諧振腔內(nèi)任意位置。為了得到最佳性能，相位調(diào)制器22應(yīng)該安放在激光諧 振腔內(nèi)光線發(fā)散度最小的位置。在圖3所示的激光器系統(tǒng)200中，相位調(diào)制器22安放在腔 內(nèi)準(zhǔn)直透鏡20與聲光晶體12之間。 光線4和26是相應(yīng)于腔內(nèi)光線2和6的零級衍射光線，在激光振蕩的過程中從激 光諧振腔中"泄漏"出來。這兩個(gè)"泄漏"光線都可以用作激光輸出。在實(shí)際中只有一束光 線經(jīng)耦合后用作激光輸出，另一束光線則一般作為激光諧振腔的損耗，或者可以用作激光 功率監(jiān)測和波長鎖定。在下文中會(huì)詳細(xì)介紹怎樣利用這個(gè)"泄漏"的光線來進(jìn)行激光功率 監(jiān)測和波長鎖定。 在DWDM光纖通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用中，需要采用一個(gè)光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)具來建立光學(xué)頻率調(diào)節(jié) 間隔，兩個(gè)通道之間的間隔為25GHz或50GHz或100GHz。在圖示的具體實(shí)施中，具有25GHz 或50GHz或100GHz自由頻譜范圍的光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)具24被安放在相位調(diào)制器22和聲光介質(zhì)12 之間。 —種可調(diào)諧激光器的
具體實(shí)施例方式
如圖4所示，該可調(diào)諧激光器300帶有一個(gè)波長鎖定器和一個(gè)帶光纖尾纖的準(zhǔn)直 器來將激光輸出功率耦合到光纖中。在這種應(yīng)用中，帶光纖尾纖的準(zhǔn)直器38 —般選用保偏 (PM)光纖。如果不需要保持輸出激光的偏振態(tài)，也可采用其他類型的光纖，如普通單模光 纖。 波長鎖定器沿著光線26安放，可以避免在激光諧振腔中"插入"任何多余的光學(xué) 成分，包括一個(gè)分束器30、光電探測器34和36以及一個(gè)根據(jù)傳輸率隨波長可變的光學(xué)濾波 器32。光線26是衍射光線6經(jīng)過反射腔鏡28反射后形成的光線的零級衍射光線。分束器 30的反射率/透過率為50% /50%，用來將光線26的一部分反射到光電探測器34。光學(xué) 濾波器32被安放在分束器30和光電探測器36之間。光電探測器36用來監(jiān)測激光波長改 變而引起的功率變化。 激光輸出光線4通過帶光纖尾纖的準(zhǔn)直器38耦合到光纖上。如果需要保持輸出 激光的偏振狀態(tài)時(shí)，可以采用保偏(PM)光纖，否則可以采用普通的單模光纖。
多層電介質(zhì)薄膜濾波器和低銳度標(biāo)準(zhǔn)具經(jīng)常被用做光學(xué)濾波器。在一種具體實(shí)施 中，光學(xué)濾波器32采用一種多層電介質(zhì)薄膜濾波器。在另一種具體實(shí)施中，光學(xué)濾波器32 采用一種低銳度標(biāo)準(zhǔn)具。根據(jù)所需要的傳輸率與波長的關(guān)系，薄膜濾波器和低銳度標(biāo)準(zhǔn)具 都可以以低成本進(jìn)行設(shè)計(jì)和生產(chǎn)。 圖5顯示了光學(xué)濾波器32的波長與傳輸率(T)的關(guān)系。光學(xué)濾波器32的波長與 傳輸率的關(guān)系可以用下面的公式來表達(dá)入=aT+l3，其中a和|3是由插入損耗和波長 進(jìn)行線性擬合后產(chǎn)生的斜率決定的。a的數(shù)值可以根據(jù)不同的應(yīng)用條件、可調(diào)節(jié)波長范圍 和波長鎖定的精度來設(shè)計(jì)。
由于接收到的功率與傳輸率T直接成正比，波長A和接收到的功率P的關(guān)系可以 表達(dá)為A = aP+13 ，更可進(jìn)一步表達(dá)為A A = a AP。假設(shè)激光諧振腔的功率保持不 變，那么光電探測器32所檢測到的功率變化(AP)就完全是由波長變化(A A)引起的。
這個(gè)功率變化反饋到閉環(huán)反饋回路后，通過改變射頻(RF)信號源8的信號頻率， 和/或通過相位調(diào)制器改變激光諧振腔相位，可以將激光波長"拉回"到指定波長。在可調(diào) 諧激光器300正常的運(yùn)行中，激光功率可以由光電探測器34準(zhǔn)確監(jiān)測，這個(gè)信息可以用在 一個(gè)閉環(huán)反饋控制回路中監(jiān)測并保持穩(wěn)定的激光功率輸出。
信號控制處理電路 可調(diào)諧激光器的信號控制處理電路，如圖6所示，在該信號控制處理電路300中， 中央控制單元是一個(gè)帶有嵌入式軟件程序的微處理器66。通過模數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D)設(shè)備78和 82，微處理器66可以接收光電探測器76和80的信號，信號包括激光輸出功率和波長偏移 的信息。這些信息由嵌在微處理器66內(nèi)的程序處理。微處理器通過數(shù)模轉(zhuǎn)換(D/A)設(shè)備 74、64和54發(fā)出信號，分別控制射頻(RF)信號源72來調(diào)節(jié)聲光濾波器70，控制相位調(diào)制 器驅(qū)動(dòng)器62來調(diào)節(jié)相位調(diào)制器60，和控制泵浦源52來調(diào)節(jié)增益介質(zhì)50的增益大小，從而 達(dá)到調(diào)節(jié)射頻頻率、激光相位匹配條件和泵浦功率的目的。這樣當(dāng)發(fā)生頻率偏移、波長偏移 或者兩者同時(shí)發(fā)生時(shí)，或者當(dāng)接收到改變激光波長或功率的外部指令時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)激光器 的功率和波長的穩(wěn)定輸出。 上述說明僅起演示和描述的作用，并不是一個(gè)詳細(xì)無遺漏的說明，也沒有意圖將 本發(fā)明限制在所描述的具體形式上。經(jīng)過上面的描述，對本發(fā)明的許多改動(dòng)和變化都可能 出現(xiàn)。所選擇的具體實(shí)施僅僅是為了更好的解釋本發(fā)明的原理和實(shí)際中的應(yīng)用。這個(gè)說明 能夠使熟悉此領(lǐng)域的人可以更好的利用本發(fā)明，根據(jù)實(shí)際需要設(shè)計(jì)不同的具體實(shí)施和進(jìn)行 相應(yīng)的改動(dòng)。
權(quán)利要求
一種可調(diào)諧激光器，其特征在于包括在激光光譜范圍內(nèi)的兩個(gè)全反射腔鏡組成的激光諧振腔；一個(gè)激光增益介質(zhì)安放在激光諧振腔內(nèi)并在指定激光波長范圍進(jìn)行激光振蕩；一個(gè)腔內(nèi)準(zhǔn)直透鏡；一個(gè)聲光可調(diào)諧濾波器安放在上述激光諧振腔內(nèi)，從上述激光增益介質(zhì)輸出的光束通過腔內(nèi)準(zhǔn)直透鏡校準(zhǔn)為平行光后輸入至聲光可調(diào)諧濾波器；在聲光晶體中激發(fā)聲波的設(shè)備，包括一個(gè)焊接在選定的晶體表面的聲波換能器，上述聲光可調(diào)諧濾波器、上述兩個(gè)反射腔鏡和上述波長可調(diào)的激光增益介質(zhì)安放的位置使得在激光諧振腔中只有經(jīng)過聲光可調(diào)諧濾波器衍射部分的光束形成激光振蕩；一個(gè)射頻信號源給上述換能器提供射頻能量，通過改變射頻頻率來調(diào)節(jié)激光諧振腔的振蕩波長；一個(gè)相位調(diào)制器安放在腔內(nèi)準(zhǔn)直透鏡與聲光晶體之間；一個(gè)光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)具安放在相位調(diào)制器和激光增益介質(zhì)之間；一個(gè)波長鎖定器安放在腔內(nèi)光線的零階衍射光路；一個(gè)帶光纖尾纖的準(zhǔn)直器將激光輸出光線耦合到光纖上；激發(fā)上述激光增益介質(zhì)的泵浦設(shè)備；驅(qū)動(dòng)上述相位調(diào)制器的設(shè)備；以及信號控制處理電路。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)諧激光器，其特征在于所述的聲光可調(diào)諧濾波器安放 在與激光束成布拉格角的位置，并對不同波長的激光束均保持在布拉格角。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的可調(diào)諧激光器，其特征在于所述的激光諧振腔由平面鏡、凸 面鏡和凹面鏡中任意類型的反射腔鏡構(gòu)成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)諧激光器，其特征在于所述的光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)具的自由頻譜 范圍為25GHz、或50GHz或100GHz。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)諧激光器，其特征在于所述的相位調(diào)制器是一個(gè)光電 相位調(diào)制器或基于物理光學(xué)效應(yīng)的其他形式的相位調(diào)制器。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的可調(diào)諧激光器，其特征在于所述的波長鎖定器包括安放在 腔內(nèi)光線的零階衍射光路上并與之成45度角的一個(gè)分束器；第一個(gè)光電探測器用來接收 分束器的反射光；一個(gè)透射率隨波長變化的光學(xué)濾波器位于分束器和第二個(gè)光電探測器之 間；第二個(gè)光電探測器接收上述的透射率隨波長變化的光學(xué)濾波器輸出的光信號。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)諧激光器，其特征在于所述的帶光纖尾纖的準(zhǔn)直器包 括一個(gè)單模保偏光纖和一個(gè)梯度折射率透鏡，或者一個(gè)單模光纖和一個(gè)梯度折射率透鏡。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)諧激光器，其特征在于所述的聲光可調(diào)諧濾波器包括 一個(gè)光學(xué)頻譜特性符合激光頻譜要求的各向異性的雙折射聲光晶體。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)諧激光器，其特征在于所述的信號控制處理電路包括 一個(gè)微處理器；第一個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換設(shè)備連接到微處理器來控制激光泵浦源；第二個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換 設(shè)備連接到微處理器來控制相位調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器；第三個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換設(shè)備連接到微處理器來控 制射頻功率源；第一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換設(shè)備連接到上述第一個(gè)光電探測器來檢測激光功率并將信 號輸入至微處理器；第二個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換設(shè)備連接到上述第二個(gè)光電探測器來檢測可調(diào)傳輸率光學(xué)濾波器輸出的光信號，并將信號反饋回微處理器進(jìn)行激光波長控制。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的可調(diào)諧激光器，其特征在于所述的分束器的反射率/傳輸 率比為50%。
11. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的可調(diào)諧激光器，其特征在于所述的透射率隨波長變化的光 學(xué)濾波器是一個(gè)多層電介質(zhì)薄膜濾波器或是一個(gè)光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)具。
12. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的可調(diào)諧激光器，其特征在于所述的第一個(gè)光電探測器和第 二個(gè)光電探測器的光學(xué)特性與激光頻譜相匹配。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可調(diào)諧激光器，使用了一個(gè)聲光可調(diào)諧濾波器和單一射頻換能器，一個(gè)相位調(diào)制器和基于微處理器的信號控制處理電路；該聲光可調(diào)諧濾波器包括一個(gè)聲光晶體以及一個(gè)聲波換能器焊接在晶體選定的表面來產(chǎn)生聲波，通過使用不同的激光增益介質(zhì)、聲波驅(qū)動(dòng)頻率和聲光晶體，用來制造用于各種不同應(yīng)用的寬帶可調(diào)諧激光器。本發(fā)明設(shè)計(jì)合理，保證了光纖通信中對于亞毫秒級調(diào)諧速度、小尺寸和在極端工作環(huán)境下高可靠度的要求，具有調(diào)諧速度快、低腔內(nèi)損耗和高功率輸出的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了低成本、易于生產(chǎn)和高性能的可調(diào)諧激光器在光纖通信網(wǎng)絡(luò)中的廣泛應(yīng)用。
文檔編號H01S3/10GK101794958SQ20101013763
公開日2010年8月4日 申請日期2010年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月1日
發(fā)明者高培良 申請人:天津奇譜光電技術(shù)有限公司