用于提供一個選擇的波長或多個波長的具有外部反射器的激光陣列復用器組件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種激光陣列復用器組件通常包含耦合到光多路復用器的激光發(fā)射器陣列，例如具有光多路復用器之后的一個外部部分反射器的陣列波導光柵（AWG）。每個激光發(fā)射器可包含一個增益區(qū)域，增益區(qū)域發(fā)射跨越例如包含光通信系統(tǒng)中信道波長的多個波長的光線。陣列波導光柵（AWG）在與每個激光發(fā)射器相關的不同信道波長過濾從每個激光發(fā)射器發(fā)射出的光線。這個反射器反射至少一部分經(jīng)過濾的光線，以使得激光在所反射光線的波長信道產(chǎn)生。激光陣列復用器組件可用以在選定的信道波長產(chǎn)生光信號，或者可用以產(chǎn)生或結合多個信道波長的光信號。
【專利說明】用于提供一個選擇的波長或多個波長的具有外部反射器的激光陣列復用器組件
[0001]相關專利申請案的交叉引用
[0002]本申請主張于2011年7月14日提出之申請，美國臨時專利申請序列號61/508,017 (代理人案卷號PAT147P)的利益，其揭露內(nèi)容在此完整地并入本案以作為參考資料。

【技術領域】
[0003]本發(fā)明關于一種波分復用(WDM)光學系統(tǒng)、網(wǎng)絡、以及方法，并且特別地，本發(fā)明關于一種用于提供一個選擇的波長或多個波長的具有外部反射器的激光陣列復用器組件。

【背景技術】
[0004]光通信網(wǎng)絡已經(jīng)使用了許多年。最初，這些網(wǎng)絡一般是“點對點”型網(wǎng)絡，其中包含通過光纖連接的一個發(fā)射器及一個接收器。這種網(wǎng)絡比較容易構建，但是使用許多光纖來連接多個用戶。隨著連接到此網(wǎng)絡的用戶數(shù)量的增加，光纖數(shù)量也迅速增加且使用與管理許多光纖的費用變得復雜和昂貴。
[0005]一種無源光網(wǎng)絡(PON)通過使用從網(wǎng)絡上的一個發(fā)送端，例如一個光線路終端(OLT)到遠程分支點的單個“主干”光纖(可高達20公里以上)來解決這個問題。每個用戶可利用形成有時稱為“樹和分支”的一個體系結構的一個較短的光纖跨度而連接到該網(wǎng)絡。開發(fā)這樣的無源光網(wǎng)絡(PON)的挑戰(zhàn)之一是有效地利用主干光纖中的容量，以傳輸最大可能的主干光纖上的信息量。
[0006]為了提高效率，無源光網(wǎng)絡(PON)已通過在無源光網(wǎng)絡(PON)上為每個用戶分配特定時隙以沿主干光纖傳輸每個用戶自己的數(shù)據(jù)來使用“時域復用”。每個用戶被允許在分配給它的時隙期間進行發(fā)送，并且這些時隙在發(fā)射器和接收器兩端進行同步，以使得接收器知道一個發(fā)送信號的時隙(從而知道發(fā)射器)。在這種方式下，許多發(fā)射器可共享相同的光纖，而不用擔心多個發(fā)射器同時發(fā)送數(shù)據(jù)和混淆接收器。舉例而言，千兆位無源光網(wǎng)絡(G-PON)與基于以太網(wǎng)的無源光網(wǎng)絡(E-PON)的標準利用這種時間相關的方式。
[0007]盡管時分復用無源光網(wǎng)絡(TDM-PON)可行，但是時分復用(TDM)方法是低效的，因為此系統(tǒng)應允許在不同發(fā)射器時隙之間具有足夠的時間，以防止混淆接收器。另外，這種類型的系統(tǒng)中的噪聲在無源光網(wǎng)絡(PON)中的所有發(fā)射器累積。為了避免不必要的噪音，除了當前發(fā)射的發(fā)射器之外的其他發(fā)射器可關閉且然后當傳送數(shù)據(jù)時迅速打開，沒有提供太多的穩(wěn)定時間。這種“突發(fā)模式”的傳輸在時分復用無源光網(wǎng)絡(TDM-PON)系統(tǒng)中增加數(shù)據(jù)速率具有挑戰(zhàn)。
[0008]時分復用(TDM)也未有效地利用在光纖上的可用帶寬。光纖具有同時承載許多不同信號而不會干擾的能力，只要這些不同的信號以不同的波長承載。時分復用無源光網(wǎng)絡(TDM-PON)系統(tǒng)僅使用幾個波長，并且因此不利用許多在光纖上可用的基本的帶寬。類似于利用不同的頻率承載不同信號的無線電廣播，光纖通信網(wǎng)絡通過使用波分復用(WDM)在不同波長上復用不同的光信號可增加單一光纖上承載的信息量。
[0009]在波分復用無源光網(wǎng)絡(WDM-PON)中，單個主干光纖與光分支點傳送數(shù)據(jù)且此分支點提供通過導向不同波長的信號進出各個用戶來提供一個簡單的路由功能。這種情況下，每個用戶分配到其上發(fā)送和/或接收數(shù)據(jù)的特定波長。因此波分復用無源光網(wǎng)絡(WDM-PON)允許更大的帶寬，因為每個發(fā)射器允許以更高的數(shù)據(jù)速率和更長的時間周期發(fā)送。
[0010]然而，波分復用無源光網(wǎng)絡(WDM-PON)的一個挑戰(zhàn)是設計一種網(wǎng)絡，這種網(wǎng)絡允許同一發(fā)射器使用于任何用戶位置的一個光網(wǎng)絡終端(0ΝΤ)。為便于部署和維護波分復用無源光網(wǎng)絡(WDM-P0N)，期望具有一個波長可以改變或調(diào)整的“無色”光網(wǎng)絡終端(0ΝΤ)，以使得單個設備能夠在無源光網(wǎng)絡(PON)上的任何光網(wǎng)絡終端(ONT)中使用。使用“無色”無源光網(wǎng)絡(Ρ0Ν)，操作者僅需要具有可在任何用戶位置使用的單個、通用的發(fā)射器或收發(fā)器。
[0011]一個或多個可調(diào)的激光源可在一個波分復用(WDM)系統(tǒng)或例如一個波分復用無源光網(wǎng)絡(WDM-PON)的網(wǎng)絡中用以提供不同波長的多個光信號。類似于無線電發(fā)射機的允許發(fā)射機選擇所傳輸頻率的一個調(diào)諧器部分，一個可調(diào)諧激光器具有選擇其上傳輸?shù)墓庑盘柕牟煌ㄩL的能力。各種不同類型的可調(diào)諧激光器已經(jīng)發(fā)展了很多年，但其中大部分開發(fā)用于高容量骨干網(wǎng)的連接以實現(xiàn)高性能且以相對較高的成本開發(fā)。許多可調(diào)諧激光源依靠連續(xù)調(diào)諧機制，并且由于極其嚴格的制造公差而難以構建或構建很昂貴。許多連續(xù)可調(diào)諧激光器還需要一個外部裝置來“鎖定”波長，類似于一個無線電調(diào)諧器中的鎖相回路或晶體參考振蕩器。使用這些波長鎖定器是因為連續(xù)可調(diào)的設計通常對于外部條件具有高敏感度，如果不校正的話可能會導致波長偏移。舉例而言，例如溫度或外部電場或磁場的條件可在一些連續(xù)可調(diào)諧激光器的設計中產(chǎn)生偏移。
[0012]許多的波分復用無源光網(wǎng)絡(WDM-PON)相比較于高容量、長距離波分復用(WDM)系統(tǒng)具有較低的數(shù)據(jù)速率和更短的傳輸距離，并且因此較低的性能和較低的成本激光器也足夠用。另外，雖然期望具有從若干波長(例如，在信道波長的一個柵格)中選擇一個波長的能力，但是連續(xù)調(diào)諧在波分復用無源光網(wǎng)絡(WDM-PON)的應用中可不必要。在這些應用的一些應用中，波長可以在激光器的壽命僅選擇一次(即，它最初安裝時)且該波長可不需要再次改變。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為根據(jù)本發(fā)明一實施例的包含一個或多個激光陣列復用器組件的波分復用(WDM)光通信系統(tǒng)的功能方框圖。
[0014]圖2為根據(jù)本發(fā)明一實施例的包含具有一個或多個激光陣列復用器組件的光線路終端(OLT)及光網(wǎng)絡終端(ONT)的波分復用無源光網(wǎng)絡(PON)的功能方框圖。
[0015]圖3為根據(jù)本發(fā)明一實施例具有一個外部反射器的波長可選擇激光陣列復用器組件的示意圖。
[0016]圖4為根據(jù)本發(fā)明一實施例具有一個外部反射器的多路復用的激光陣列復用器組件的示意圖。
[0017]圖5為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的激光陣列復用器組件之示意圖，其中的激光陣列復用器組件使用具有位于陣列波導光柵(AWG)之后的外部反射器的陣列波導光柵(AWG)。
[0018]圖6為可使用于激光陣列復用器組件中的增益芯片的示意圖。
[0019]圖7為可用作激光陣列復用器組件中的部分反射器的一個光纖布拉格光柵之反射率特性的示意圖。

【具體實施方式】
[0020]根據(jù)這里所述的實施例的一種激光陣列復用器組件通常包含耦合到光多路復用器的激光發(fā)射器的陣列，例如具有光多路復用器之后的一個外部部分反射器一個陣列波導光柵(AWG)。每個激光發(fā)射器可包含一個增益區(qū)域，增益區(qū)域發(fā)射跨越例如包含光通信系統(tǒng)中信道波長的多個波長的光線。陣列波導光柵(AWG)或光多路復用器在與每個激光發(fā)射器相關的不同信道波長過濾從每個激光發(fā)射器所發(fā)射的光線。這個外部部分反射器反射至少一部分經(jīng)過濾的光線，以使得激光在經(jīng)反射、過濾的光線的波長信道產(chǎn)生。激光陣列復用器組件可例如使用于一個可調(diào)諧發(fā)射器中，用以在選定的信道波長產(chǎn)生光信號。激光陣列復用器組件也可使用于多路光發(fā)射器中以產(chǎn)生和結合在多個不同信道波長的光信號。
[0021]這種激光陣列復用器組件可使用于一個波分復用(WDM)光系統(tǒng)中的光發(fā)射器中。波長可選擇激光多路復用器組件可用于，例如一個可調(diào)諧發(fā)射機中以在選定的信道波長產(chǎn)生一個光信號，和/或可用于一個多路復用光發(fā)射器中以在多個不同的信道波長下產(chǎn)生且結合光信號。在一個應用中，波長可選擇激光裝置可在一個波分復用(WDM)光學系統(tǒng)的光發(fā)射器或收發(fā)器中使用。一種波長可選擇激光裝置例如可用于一個波分復用(WDM)系統(tǒng)中的可調(diào)諧發(fā)射器或收發(fā)器，例如一個波分復用無源光網(wǎng)絡(WDM-PON)中的一個光網(wǎng)絡終端(ONT )或光網(wǎng)絡單元(0NU)中以對該光網(wǎng)絡終端(ONT ) /光網(wǎng)絡單元(0NU)選擇合適的傳輸信道波長。一種波長可選擇激光陣列復用器組件也可使用于，例如在波分復用無源光網(wǎng)絡(WDM-PON)中的光線路終端(OLT)中以在不同的信道波長提供多個光信號。
[0022]如本文所使用，“信道波長”是指與光信道相關的波長，并且可包含一個中心波長周圍的特定波長頻帶。在一個實例中，信道波長可以由國際電信聯(lián)盟(ITU)標準，例如ITU-T的密集波分復用(DWDM)柵格來定義。如本文所使用的用語“耦合”是指一個系統(tǒng)元件承載的信號給予“結合”元件的任何連接、結合、鏈接等，并且“光耦合”是指光線從一種元件提供給另一元件的耦合。這種“耦合”裝置不一定直接彼此連接，并且可通過控制或改變這些信號的中間元件或裝置而分離。
[0023]請參考圖1，圖1表示且描述了根據(jù)本發(fā)明實施例的包含一個或多個激光陣列復用器組件102的一個波分復用(WDM)光通信系統(tǒng)100。波分復用(WDM)系統(tǒng)100包含一個或者多個終端110、112，終端110、112耦合在一個主干光纖或光路徑114的每一端用于跨過光路徑114發(fā)送和接收不同信道波長的光信號。波分復用(WDM)系統(tǒng)100的每一端的終端110、112包含與不同信道(例如，chi至ch η)相關的一個或多個發(fā)射器120 (例如，TX1到TXn)和接收器122 (例如，RX1到RXn)，用于在一個或多個終端110、112之間發(fā)送和接收不同信道波長的光信號。
[0024]每個終端110、112可包含一個或多個發(fā)射器120和接收器122，并且發(fā)射器120和接收器122可以是單獨的或集成為一個終端內(nèi)的收發(fā)器。波分復用(WDM)系統(tǒng)100的每個端部的光多路復用器/多路解復用器116、118結合和分離不同信道波長的光信號。包含組合的信道波長的聚集波分復用(WDM)光信號在主干光路徑114上執(zhí)行。一個或多個發(fā)射器120可以是能夠使用激光陣列復用器組件102調(diào)諧到合適信道波長的一個可調(diào)諧發(fā)射器。因此，發(fā)射器120可構造成能夠用于波分復用(WDM)系統(tǒng)100中不同位置的通用、可調(diào)諧，并且根據(jù)波分復用(WDM)系統(tǒng)100中的位置可調(diào)諧到適當?shù)男诺啦ㄩL的發(fā)射器。
[0025]請參考圖2，根據(jù)本發(fā)明實施例的一個或多個激光陣列復用器組件202、204可在一個波分復用無源光網(wǎng)絡(WDM-PON) 200的發(fā)射器和/或收發(fā)器中使用。波分復用無源光網(wǎng)絡(WDM-PON) 200提供了使用一個使用波分復用(WDM)系統(tǒng)的一個點對多個點的光學網(wǎng)絡架構。根據(jù)波分復用無源光網(wǎng)絡(WDM-P0N)200的一個實施例，包含一個或多個光線路終端(OLT) 210的一個中心局(CO) 211可經(jīng)由光纖、波導、和/或路徑214,215-1至215-n耦合到復數(shù)個光網(wǎng)絡終端(ONT)或光網(wǎng)絡單元(0NU)212-1至212_n。分支點218將主干光路徑214耦合到單獨的光路徑215-1至215-n到用戶位置的光網(wǎng)絡單元(ONU) /光網(wǎng)絡終端(0NT)212-1至212-n。分支點218可包含一個或多個無源耦合裝置例如分離器或者光多路復用器/多路解復用器。光網(wǎng)絡單元(ONU)/光網(wǎng)絡終端(0Ν?212-1至212-n可設置于家庭、企業(yè)或其他類型的用戶位置或場所。
[0026]波分復用無源光網(wǎng)絡(WDM-PON) 200還可包含另外的節(jié)點或網(wǎng)絡裝置，例如耦接于分支點218和不同的地點或場所的光網(wǎng)絡單元(ONU)/光網(wǎng)絡終端(0Ν?212-1到212_n之間的以太網(wǎng)P0N( EPON)或千兆位P0N( GPON)節(jié)點或裝置。波分復用無源光網(wǎng)絡(WDM-PON)200的一個應用是能夠在共同的平臺上提供語音、數(shù)據(jù)和/或視頻服務的光纖到戶(FTTH)或光纖到用戶所在地(FTTP)。在此應用中，在中心局(C0)211可耦合到提供語音、數(shù)據(jù)和/或視頻的一個或多個源或網(wǎng)絡。
[0027]在波分復用無源光網(wǎng)絡(WDM-PON) 200中，不同的光網(wǎng)絡單元(ONU) /光網(wǎng)絡終端(ONT) 212-1到212-n可分配有不同的信道波長，光信號可在不同信道波長上傳送且采用波分復用(WDM)技術組合及分離。由此一個或多個光網(wǎng)絡單元(ONU)/光網(wǎng)絡終端(ONT)212-1到212-n可包含一個波長可選擇激光陣列復用器組件202，用于在分配為用于傳輸所選擇的信道波長產(chǎn)生光信號。光線路終端(OLT) 210可配置為產(chǎn)生不同的信道波長的多個光信號，并且將光信號結合在主干光纖或路徑214上執(zhí)行的一個聚集波分復用(WDM)光信號。因此，光線路終端(OLT) 210可包含一個多路激光陣列復用器組件204，用于在多個信道波長產(chǎn)生和結合光信號。
[0028]在一個實施例中，波分復用無源光網(wǎng)絡(WDM-PON) 200可使用不同的波長帶用于傳送相對于光線路終端(OLT) 210下行和上行的光信號。舉例而言，在L波段(例如，大約1565至1625納米)可用于下行傳輸且C波段(例如，大約1530至1565納米)可用于上行傳輸。光網(wǎng)絡單元(ONU)/光網(wǎng)絡終端(0Ν?212-1到212-n可由此在L波段內(nèi)及C波段內(nèi)分配不同的信道波長。位于光網(wǎng)絡單元(ONU)/光網(wǎng)絡終端(0Ν?212-1至212-n中的收發(fā)器或接收器可配置為在L波段中的至少一個信道波長上接收光信號。位于光網(wǎng)絡單元(ONU)/光網(wǎng)絡終端(ONT) 212-1至212-n的收發(fā)器或發(fā)射器可配置為在C波段中的至少一個信道波長上發(fā)送光信號。其他波長和波長頻帶也在這里所描述的本系統(tǒng)和方法的范圍之內(nèi)。
[0029]在本示例性實施例中，在光線路終端(OLT) 110中的多路激光陣列復用器組件204可產(chǎn)生L波段(例如，Xu、λ L2>…λ 中的不同相應信道波長的光信號。多路激光陣列復用器組件204的激光陣列中的每個激光器可由對應的射頻(RF)信號進行調(diào)整以產(chǎn)生相應的光信號，并且一個光多路復用器(例如，AWG)組合在各自不同的信道波長(例如，Au、入&…Xui)的光信號，以下將進行詳細描述。分支點218可解復用來自光線路終端(OLT)210的下行聚集波分復用(WDM)光信號(例如，λ u、λ &…Xui),用于將獨立的信道波長傳輸?shù)礁鱾€光網(wǎng)絡單元(ONU)/光網(wǎng)絡終端(ONT) 212-1至212-n?？商鎿Q地，分支點218可將聚集的波分復用(WDM)光信號提供到每個光網(wǎng)絡單元(ONU)/光網(wǎng)絡終端(0Ν?212-1至212-n且每個光網(wǎng)絡單元(ONU)/光網(wǎng)絡終端(ONT)設備212-1至212_n分離并處理所分配的光信道波長。各個光信號可加密以防止竊聽未分配給一個特定光網(wǎng)絡單元(ONU) /光網(wǎng)絡終端(ONT)的光信道。
[0030]在本示例性實施例中，在一個或多個光網(wǎng)絡單元(ONU)/光網(wǎng)絡終端(ONT)的212-1至212-n中的波長可選擇激光陣列復用器組件202可在C波段的信道波長(例如，λ Cl> λ C2>…λ Q1)中選定的一個信道波長產(chǎn)生光信號。分支點218組合或多路復用來自各個光網(wǎng)絡單元(ONU) /光網(wǎng)絡終端(ONT) 212-1至212-n的上行光信號，用于通過主干光路徑214作為聚集波分復用(WDM)光信號傳送到光線路終端(OLT) 210。
[0031]雖然表示出波分復用(WDM)系統(tǒng)的實例，但是根據(jù)在此所述的實施例的激光陣列復用器組件也可在其他類型的光學系統(tǒng)中的使用。一種波長可選擇激光陣列復用器組件例如可用于跨越一定波長范圍進行掃描的光譜應用中以分析氣體的不同吸收特性。
[0032]圖3表示出根據(jù)本發(fā)明實施例的波長可選擇激光陣列復用器組件302，用于提供一個選定的波長。波長可選擇激光陣列復用器組件302包含光耦合到光多路復用器330的相應輸入端口的激光發(fā)射器320-1至320-n的陣列，以及耦合到光多路復用器330的輸出端口的一個部分反射器340。每個激光發(fā)射器320-1至320-n配置為發(fā)射包含一個光通信系統(tǒng)的信道波長(例如，λ I至λ η)的波長范圍的光線。激光發(fā)射器320-1至320-n可例如實質(zhì)上為相同的激光器或增益芯片。從激光發(fā)射器320-1至320-n的選擇的一個發(fā)射出的光線結合至光多路復用器330中。
[0033]光多路復用器330 (例如，一個AWG)對每個輸入端口過濾在不同信道波長下發(fā)射的光線，以使得從每個激光發(fā)射器320-1至320-n發(fā)射出的光線在不同的信道波長(例如，λ P λ2、…λ η)通過光多路復用器330。因此,與光多路復用器330的相應輸入端口及相應的激光發(fā)射器320-1至320-n相關的不同信道波長(例如，λ P λ 2、…λ η)耦合至那些輸入端口。部分反射器340將通過光多路復用器330過濾的至少一部分光線反射且進入每個激光發(fā)射器320-1至320-n的增益區(qū)域中，以使得一個激光產(chǎn)生腔形成于激光發(fā)射器320-1至320-n中選擇的一個的后反射器和部分反射器340之間。
[0034]波長可選擇激光陣列復用器組件302通過調(diào)制對應于一個選擇的信道波長(入s)的激光發(fā)射器，而不調(diào)制其他的激光發(fā)射器可選擇這個信道波長(λ s)進行傳輸。舉例而言，當所選擇的信道波長(λ s)與激光發(fā)射器320-2相關時,激光發(fā)射器320-2使用一個射頻(RF)信號進行調(diào)制，并且調(diào)制的光線從激光發(fā)射器320-2發(fā)射出而不從其他的激光發(fā)射器發(fā)射光線。在多個波長(λ?到λ η)發(fā)射的調(diào)制光線耦合到光多路復用器330的相應輸入端口且在相關的信道波長，即，所選擇的信道波長(Xs)過濾。然后，所選擇的信道波長(入s)由部分反射器340反射回激光發(fā)射器320-2，以使得激光在所選擇的信道波長(入s)發(fā)生。當激光產(chǎn)生時，所選擇的信道波長(Xs)通過部分反射器340，從而在所選擇的信道波長(λ s)產(chǎn)生的光信號。
[0035]波長可選擇激光陣列復用器組件302因此可在可調(diào)諧光發(fā)射器(例如，波分復用無源光網(wǎng)絡(WDM-PON)的光網(wǎng)絡單元(ONU)/光網(wǎng)絡終端(ONT )中)使用，允許通用的、無色的發(fā)射器能夠改變所選的波長而無需使用傳統(tǒng)的可調(diào)諧激光器。通過在光多路復用器330之后完成激光產(chǎn)生空腔且只在所選的通道波長產(chǎn)生激光，可調(diào)諧發(fā)射器可相比較于包含法布里-珀羅(FP)激光器的發(fā)射器更有效率，其中法布里-珀羅(FP)激光器在多個通道波長發(fā)射激光且然后過濾及選擇一個波長。
[0036]圖4表示出根據(jù)本發(fā)明實施例的一個多路激光陣列復用器組件404，用于提供多路的波長。多路激光陣列復用器組件404包含光耦合到光多路復用器430的相應輸入端口的激光發(fā)射器420-1至420-n的陣列，以使得從每個激光發(fā)射器420-1至420_n發(fā)射出的光線耦合至光多路復用器430中。每個激光發(fā)射器420-1至420-n配置為發(fā)射包含一個光通信系統(tǒng)的信道波長(例如，入1至λη)的波長范圍的光線。激光發(fā)射器420-1至420-n可例如實質(zhì)上為相同的激光器或增益芯片。
[0037]光多路復用器430 (例如，一個AWG)對每個輸入端口過濾在不同信道波長下發(fā)射的光線，以使得從每個激光發(fā)射器420-1至420-n發(fā)射出的光線在不同的信道波長(例如，λ P λ2、…λ η)通過光多路復用器430。因此,與光多路復用器430的相應輸入端口及相應的激光發(fā)射器420-1至420-n相關的不同信道波長(例如，λ ” λ2、…λ η)耦合至那些輸入端口。位于光多路復用器430的輸出端口的一個部分反射器440將通過光多路復用器330過濾的至少一部分光線反射，且進入相應激光發(fā)射器420-1至420-n的增益區(qū)域中，以使得多個激光產(chǎn)生腔形成于激光發(fā)射器420-1至420-n的后反射器和部分反射器340之間。
[0038]多路激光陣列復用器組件404通過調(diào)節(jié)每個激光發(fā)射器420-1至420_n，提供了多路轉換的信道波長。在信道波長范圍內(nèi)(例如，λ i至λ η)從每個激光發(fā)射器420-1至420-n發(fā)射的調(diào)制光線耦合到光多路復用器430的相應輸入端口中且在相關的信道波長(λρ入2、…λ η)下過濾。經(jīng)過濾的信道波長(λ 1、λ 2、…λ η)結合于光多路復用器430中，并且然后由部分反射器440通過光多路復用器430反射回，以使得相關的信道波長(
λ η)耦合回相應的激光發(fā)射器420-1至420-n的增益區(qū)域中。因此，激光產(chǎn)生腔形成于相應的激光發(fā)射器420-1至420-n的后反射器和部分反射鏡440之間，并且激光在每個相關的信道波長λ2、…入。產(chǎn)生。當激光產(chǎn)生時，所結合的信道波長(λ 1、λ2、…入。通過部分反射器440，由此產(chǎn)生一個波分復用(WDM)光信號。
[0039]請參考圖5至圖7，更詳細地表示及描述了一個激光陣列復用器組件502的一個實施例。激光器陣列復用器組件502包含結合到一個陣列波導光柵(AWG) 530的輸入端口532-1至532-η的激光發(fā)射器520-1至520_η陣列。激光發(fā)射器520-1至520_η陣列可例如使用微透鏡陣列或使用例如光纖尖端陣列的光學匹配激光器陣列耦合組件而耦合到輸入端口 532-1至532-η，其中光纖尖端陣列在美國專利申請序列號_ (代理人案號PAT154US)中更詳細地公開，標題為“將激光陣列耦合至陣列波導光柵的光學匹配激光陣列耦合組件”，它完全通過引用并入本文。
[0040]如圖6所示，每個激光發(fā)射器520包含一個增益區(qū)域522，增益區(qū)域522產(chǎn)生跨波長范圍的光線，并且放大在相關的信道波長的反射光線，以當增益超過空腔損耗時提供產(chǎn)生激光的增益。激光發(fā)射器520的此實施例還包含在背面的一個后反射器524，以及在耦合到陣列波導光柵(AWG) 530的一個相對側上的防反射涂層526。后反射器524反射來自激光發(fā)射器520的光線(例如，在信道波長)，并且防反射涂層526允許光線通過而進入及離開激光發(fā)射器520的增益區(qū)域522。
[0041]每個激光發(fā)射器520可包含復數(shù)個量子阱有源區(qū)，或能夠發(fā)射跨越波長范圍的光線的光譜且能夠放大反射至增益介質(zhì)中的光線的其他增益介質(zhì)。舉例而言，每個激光發(fā)射器520可為例如半導體或二極管激光器(例如，法布里-珀羅二極管激光器)的激光器或增益芯片。后反射器526可為高反射性(例如，至少大約80%的反射率)，并且可包含激光器或增益芯片上的劈裂刻面、增益芯片上的反射的涂層、增益芯片上或與增益芯片分開的分布式布拉格反射器(DBR)。防反射涂層526可具有盡可能小的反射率(例如，小于1%的反射率)。
[0042]陣列波導光柵(AWG) 530包含耦合到輸入端口 522和輸出端口 536的波導陣列534-1至534-n。陣列波導光柵(AWG) 530可包含在相應的波導534-1至534_n上提供所需的通道波長的現(xiàn)有的陣列波導光柵(AWG)，有效地過濾通過陣列波導光柵(AWG) 530的光線。陣列波導光柵(AWG) 530可以是具有16個陣列波導光柵(AWG)輸入以及16個信道波導的密集波分復用(DWDM)陣列波導光柵(AWG)，盡管具有其他數(shù)目信道的陣列波導光柵(AWG)結構屬于本發(fā)明的范圍之內(nèi)。雖然本不例性實施例表不出一個陣列波導光柵(AWG),但是激光陣列復用器組件還可包含其他類型的光多路復用器，其中這些其他類型的光多路復用器能夠在與這些光多路復用器的相應輸入端口相關的不同信道波長下過濾光線。
[0043]一個部分反射器540光學耦合到陣列波導光柵(AWG) 530的輸出端口 536，并且一個光纖514例如使用透鏡524光學耦合到部分反射器540。如圖7所示，部分反射器540具有在整個信道波長(λ ,至λη)的部分反射率，這個部分反射率足以實現(xiàn)在那些波長產(chǎn)生激光。當激光多路復用器組件502使用于如圖2所示的波分復用無源光網(wǎng)絡(WDM-PON)的光網(wǎng)絡終端(ONT)中時，舉例而言，部分反射器540可在跨越L波段的波長提供大約50%的反射率。舉例而言，部分反射器540可包含一個部分反射的涂層、一個薄膜反射器、或一個光纖光柵(例如，一個50%的光纖布拉格光柵)。當部分反射器540為光纖光柵時，一個單端口V型槽塊544可用于將光纖光柵與陣列波導光柵(AWG)輸出端口 536及光纖維514對準。
[0044]部分反射器540從而作為產(chǎn)生激光產(chǎn)生腔的一個出口鏡面。因為激光產(chǎn)生腔在多路復用器530之后完成，因此，反射的光線由多路復用器430過濾，并且僅在已過濾的信道波長的反射光線反射回在相應發(fā)射器520-1至520-η的增益區(qū)域中。因此，激光僅在一個或多個信道波長產(chǎn)生。
[0045]因此，根據(jù)本發(fā)明實施例的激光多路復用器組件可有利地使用于在復數(shù)個信道波長發(fā)射多路光信號的光發(fā)射器中，和/或使用于在一個選定的信道波長傳送光信號的可調(diào)諧光發(fā)射器中。使用一個光多路復用器，例如陣列波導光柵(AWG)以在一個或多個信道波長中鎖定，例如避免了使用復雜的外部波長鎖定和控制。
[0046]根據(jù)一個實施例，激光陣列復用器組件包含激光發(fā)射器的一個陣列。每個激光發(fā)射器包含一個增益區(qū)域以及一個后反射器，其中增益區(qū)域用于發(fā)射包含復數(shù)個信道波長的波長范圍的光線，后反射器用于反射來自激光發(fā)射器的光線。激光陣列復用器組件還包含一個光多路復用器，光多路復用器包含分別耦合到這些激光發(fā)射器的復數(shù)個輸入端口以及一個輸出端口。光多路復用器配置為對于每個輸入端口過濾在不同的相應信道波長下從每個輸入端口接收的光線，并且配置為將過濾后的光線提供給輸出端口。激光陣列復用器組件還包含耦合至光多路復用器的輸出端口的一個部分反射器。這個部分反射器配置為將過濾后光線的至少一部分反射回各個激光發(fā)射器的增益區(qū)域，以使得至少一個激光產(chǎn)生腔形成于至少一個激光發(fā)射器中的后反射器與部分反射器之間，并且激光在反射回相應激光發(fā)射器的增益區(qū)域的信道波長產(chǎn)生。
[0047]根據(jù)另一實施例，一種波分復用(WDM)系統(tǒng)包含復數(shù)個終端，這些終端與不同的相應信道波長相關聯(lián)且配置為發(fā)送不同的相應信道波長的光信號。至少一個終端包含配置為調(diào)諧到的相應一個信道波長的至少一個可調(diào)諧光發(fā)射器?？烧{(diào)諧光發(fā)射器包含一個波長可選擇激光陣列復用器組件，波長可選擇激光陣列復用器組件配置為在一個選擇的信道波長下傳輸光信號。激光陣列復用器組件包含激光發(fā)射器的一個陣列。每個激光發(fā)射器包含一個增益區(qū)域以及一個后反射器，其中增益區(qū)域用于發(fā)射包含復數(shù)個信道波長的波長范圍的光線，后反射器用于反射來自激光發(fā)射器的光線。激光陣列復用器組件還包含一個光多路復用器，光多路復用器包含分別耦合到這些激光發(fā)射器的復數(shù)個輸入端口以及一個輸出端口。光多路復用器配置為過濾在不同的相應信道波長下從每個輸入端口接收的光線，并且配置為將過濾后的光線提供給輸出端口。激光陣列復用器組件還包含耦合至光多路復用器的輸出端口的一個部分反射器。這個部分反射器配置為將過濾后光線的至少一部分反射回各個激光發(fā)射器的增益區(qū)域，以使得一個激光產(chǎn)生腔形成于至少一個激光發(fā)射器中的后反射器與部分反射器之間，并且激光在反射回所選擇的一個激光發(fā)射器的增益區(qū)域的信道波長產(chǎn)生。
[0048]根據(jù)再一實施例，一種波分復用(WDM)系統(tǒng)包含復數(shù)個終端，這些終端配置為發(fā)射和接收多個信道波長上的光信號。至少一個終端包含多路的激光陣列復用器組件，多路的激光陣列復用器組件配置為在這些信道波長傳送一個波分復用(WDM)光信號。激光陣列復用器組件包含激光發(fā)射器的一個陣列。每個激光發(fā)射器包含一個增益區(qū)域以及一個后反射器，其中增益區(qū)域用于發(fā)射包含復數(shù)個信道波長的波長范圍的光線，后反射器用于反射來自激光發(fā)射器的光線。激光陣列復用器組件還包含一個光多路復用器，光多路復用器包含分別耦合到這些激光發(fā)射器的復數(shù)個輸入端口以及一個輸出端口。光多路復用器配置為過濾在不同的相應信道波長下從每個輸入端口接收的光線，并且配置為將過濾后的光線提供給輸出端口。激光陣列復用器組件還包含耦合至光多路復用器的輸出端口的一個部分反射器。這個部分反射器配置為將過濾后光線的至少一部分反射回各個激光發(fā)射器的增益區(qū)域，以使得激光產(chǎn)生腔形成于每個激光發(fā)射器中的后反射器與部分反射器之間，并且激光在反射回各個激光發(fā)射器的相應增益區(qū)域的每個信道波長產(chǎn)生。
[0049]雖然本發(fā)明的原理描述如上，但是本領域技術人員應當理解的是本描述僅通過示例的方式而不作為對本發(fā)明范圍的限制。處理在此表示及描述的示例實施例之外，其他實施例也屬于本發(fā)明的范圍內(nèi)。在以下的權利要求的本發(fā)明的范圍內(nèi)，本領域的技術人員可進行不同的修改和替換。
【權利要求】
1.一種激光陣列復用器組件，包含: 激光發(fā)射器陣列，每個所述激光發(fā)射器包含一個增益區(qū)域以及一個后反射器，所述增益區(qū)域用于發(fā)射包含復數(shù)個信道波長的波長范圍的光線，并且所述后反射器用于反射來自所述激光發(fā)射器的光線； 光多路復用器，包含分別耦合到所述激光發(fā)射器的復數(shù)個輸入端口，以及一個輸出端口，所述光多路復用器配置為對于每個所述輸入端口過濾在不同的相應信道波長下從每個所述輸入端口接收的光線，并且配置為將過濾后的光線提供給所述輸出端口 ；以及 部分反射器，耦合至所述光多路復用器的所述輸出端口，所述部分反射器配置為將所述過濾后光線的至少一部分反射回相應的激光發(fā)射器中的所述增益區(qū)域，以使得至少一個激光產(chǎn)生腔形成于至少一個所述激光發(fā)射器中的所述后反射器與所述部分反射器之間，并且激光在反射回所述相應的激光發(fā)射器的所述增益區(qū)域的信道波長產(chǎn)生。
2.根據(jù)權利要求1所述的激光陣列復用器組件，其中每個所述激光發(fā)射器的所述后反射器為高度反射，并且其中每個所述激光發(fā)射器為在一個相對側上的防反射。
3.根據(jù)權利要求1所述的激光陣列復用器組件，其中所述激光發(fā)射器包含法布里-珀羅(FP)激光發(fā)射器。
4.根據(jù)權利要求1所述的激光陣列復用器組件，其中所述光多路復用器為陣列波導光柵(AWG)。
5.根據(jù)權利要求1所述的激光陣列復用器組件，其中所述部分反射器為光纖布拉格光柵。
6.根據(jù)權利要求1所述的激光陣列復用器組件，其中所述部分反射器為薄膜涂層。
7.根據(jù)權利要求1所述的激光陣列復用器組件，其中所述激光發(fā)射器陣列配置為從一個選擇的所述激光發(fā)射器發(fā)射光線，以使得激光在一個相應選擇的信道波長產(chǎn)生。
8.根據(jù)權利要求1所述的激光陣列復用器組件，其中所述激光發(fā)射器陣列配置為從每個所述激光發(fā)射器發(fā)射光線，以使得激光在復數(shù)個信道波長產(chǎn)生。
9.根據(jù)權利要求1所述的激光陣列復用器組件，其中所述復數(shù)個波長包含L波段中的波長。
10.根據(jù)權利要求1所述的激光陣列復用器組件，其中所述復數(shù)個波長包含C波段中的波長。
11.一種波分復用(WDM)系統(tǒng),包含: 復數(shù)個終端，與不同的相應信道波長相關且配置為在所述不同的相應信道波長上傳送光信號，至少一個所述終端包含配置為調(diào)諧到相應一個所述信道波長的至少一個可調(diào)諧光發(fā)射器，所述可調(diào)諧光發(fā)射器包含一個波長可選擇激光陣列復用器組件，所述波長可選擇激光陣列復用器組件配置為在選擇的一個所述信道波長傳送一個光信號，所述激光陣列復用器組件包含: 激光發(fā)射器陣列，每個所述激光發(fā)射器包含一個增益區(qū)域以及一個后反射器，所述增益區(qū)域用于發(fā)射包含所述信道波長的波長范圍的光線，并且所述后反射器用于反射來自所述激光發(fā)射器的光線； 光多路復用器，包含分別耦合到所述激光發(fā)射器的復數(shù)個輸入端口，以及一個輸出端口，所述光多路復用器配置為過濾在不同的所述信道波長下從每個所述輸入端口上接收的光線，并且配置為將過濾后的光線提供給所述輸出端口 ；以及 部分反射器，耦合至所述光多路復用器的所述輸出端口，所述部分反射器配置為將所述過濾后光線的至少一部分反射回相應的激光發(fā)射器中的所述增益區(qū)域，以使得激光產(chǎn)生腔形成于一個選擇的所述激光發(fā)射器的所述后反射器與所述部分反射器之間，并且激光在反射回所述一個選擇的激光發(fā)射器的所述增益區(qū)域的所述信道波長產(chǎn)生。
12.根據(jù)權利要求11所述的波分復用系統(tǒng)，其中所述復數(shù)個終端包含包含波分復用無源光網(wǎng)絡(PON)中的光網(wǎng)絡終端(ONT)。
13.根據(jù)權利要求11所述的波分復用系統(tǒng)，進一步包含: 至少一個光線路終端(0LT)，配置為接收包含所述信道波長的聚集的波分復用光信號; 至少一個分支點，耦合于所述光線路終端與所述復數(shù)個終端之間，所述分支點配置為組合不同所述信道波長的所述光信號；以及 一個主干光路徑，耦合至所述光線路終端及所述分支點。
14.根據(jù)權利要求11所述的波分復用系統(tǒng)，其中所述光多路復用器為陣列波導光柵(AffG)0
15.根據(jù)權利要求11所述的波分復用系統(tǒng)，其中所述信道波長包含C波段中的波長。
16.—種波分復用(WDM)系統(tǒng),包含: 復數(shù)個終端，配置為在多個信道波長上發(fā)射及接收光信號，所述復數(shù)個終端的至少一個包含多路復用的激光陣列復用器組件，所述激光陣列復用器組件配置為在所述復數(shù)個信道波長發(fā)送一個波分復用光信號，所述激光陣列復用器組件包含: 激光發(fā)射器陣列，每個所述激光發(fā)射器包含一個增益區(qū)域以及一個后反射器，所述增益區(qū)域用于發(fā)射包含所述信道波長的波長范圍的光線，并且所述后反射器用于反射來自所述激光發(fā)射器的光線； 光多路復用器，包含分別耦合到所述激光發(fā)射器的復數(shù)個輸入端口，以及一個輸出端口，所述光多路復用器配置為過濾在不同的所述信道波長下從每個所述輸入端口上接收的光線，并且配置為將過濾后的光線提供給所述輸出端口 ；以及 部分反射器，耦合至所述光多路復用器的所述輸出端口，所述部分反射器配置為將所述過濾后光線的至少一部分反射回相應的激光發(fā)射器中的所述增益區(qū)域，以使得激光產(chǎn)生腔形成于每個所述激光發(fā)射器的所述后反射器與所述部分反射器之間，并且激光在反射回所述相應的激光發(fā)射器的所述增益區(qū)域的每個所述信道波長產(chǎn)生。
17.根據(jù)權利要求16所述的波分復用系統(tǒng)，其中所述復數(shù)個終端的所述至少一個包含波分復用無源光網(wǎng)絡(PON)中的光網(wǎng)絡終端(ONT)且配置為傳送包含所述信道波長的所述波分復用光信號，并且其中所述終端的其他終端包含光網(wǎng)絡終端，所述光網(wǎng)絡終端配置為在波分復用無源光網(wǎng)絡中的所述信道波長的相應波長接收光信號。
18.根據(jù)權利要求16所述的波分復用系統(tǒng)，其中所述復數(shù)個終端的其他終端與不同的信道波長相關，并且進一步包含: 至少一個分支點，耦合于所述復數(shù)個終端的所述至少一個與所述復數(shù)個終端的其他終端之間，所述分支點配置為將所述波分復用光信號分離為在所述信道波長的光信號；以及 一個主干光路徑，耦合至所述復數(shù)個終端的所述至少一個及所述分支點。
19.根據(jù)權利要求16所述的波分復用系統(tǒng)，其中所述光多路復用器為陣列波導光柵(AffG)0
20.根據(jù)權利 要求16所述的波分復用系統(tǒng)，其中所述信道波長包含C波段中的波長。
【文檔編號】H01S5/00GK104137354SQ201280044657
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2012年7月16日 優(yōu)先權日:2011年7月14日
【發(fā)明者】鄭軍, 史蒂芬·J·默里 申請人:祥茂光電科技股份有限公司, 鄭軍