專利名稱：一種激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種激光器，特別是涉及一種工作波長可以容易地改變的激光器。
結(jié)構(gòu)緊湊、相對價(jià)廉的激光器的發(fā)展，特別是半導(dǎo)體激光器以及還有近來光纖激光器的發(fā)展，已經(jīng)導(dǎo)致光學(xué)通信系統(tǒng)的巨大增長。光學(xué)通信系統(tǒng)中開始使用的激光器只是簡單地用作一個(gè)光學(xué)頻率的噪聲源，相對來說這些激光器的波長和帶寬并不重要。在這些通信系統(tǒng)中用作發(fā)射媒體的光學(xué)纖維的同時(shí)發(fā)展，很快導(dǎo)致要求激光器工作在一些特定的波長范圍內(nèi)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，用硅這種較佳的材料所做成的光學(xué)纖維在光學(xué)波段內(nèi)呈現(xiàn)出三個(gè)低損耗的“窗口”，其中心分別位在約850nm、1300nm和1550nm處。這樣，單波長點(diǎn)對點(diǎn)光學(xué)通信系統(tǒng)要求激光器光源的工作波長位在所用光學(xué)纖維的一個(gè)低損耗窗口內(nèi)。這種簡單形式的光學(xué)通信系統(tǒng)在目前的通信網(wǎng)絡(luò)中占據(jù)了絕大部分，然而未來的光學(xué)通信網(wǎng)絡(luò)將需要更有效地利用光學(xué)纖維的巨大的光譜帶寬。
除了在同一個(gè)點(diǎn)對點(diǎn)的光學(xué)通信聯(lián)絡(luò)中簡單地利用幾個(gè)波長以外，還提出了許多關(guān)于在多點(diǎn)光學(xué)網(wǎng)絡(luò)上利用幾百個(gè)甚至幾千個(gè)不同波長的建議。這些建議有些是基于寬帶光學(xué)通道方法，有些是基于波長選擇光學(xué)通道方法，或者是兩種方法的某種結(jié)合。寬帶方法的一個(gè)特點(diǎn)是任何輸入到網(wǎng)絡(luò)中去的信號不論是否需要都將傳送給所有的接收者。這可能被認(rèn)為是效率不高的，但它能導(dǎo)致良好的靈活性，并且已被例如無源光學(xué)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)所利用，便如見J.R.Stern等人的論文“用于電話及其引伸應(yīng)用的無源光學(xué)局部網(wǎng)絡(luò)(Passive Optical Local Net worksfor telephony applications and beyond)”，Electronics Letters，卷23，第24期，1255-1257頁，1987年11月。波長選擇光學(xué)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)特點(diǎn)是，給定波長處的光功率僅僅傳送到所需要的地點(diǎn)，并且給定的波長可以在網(wǎng)絡(luò)的不同部分被再次使用。這導(dǎo)致在一個(gè)給定的網(wǎng)絡(luò)通信流量下所需的不同波長的數(shù)目可以減少，但這也要求在網(wǎng)絡(luò)中設(shè)置有波長復(fù)用元件和解復(fù)用元件，便如見G.R.Hill的論文“光學(xué)通信網(wǎng)絡(luò)中的一種波長分導(dǎo)方法(Awavelength routing approach to optical communications net works)”，IEEE INFOCOM’88。
這些方法的目標(biāo)都是盡量把光學(xué)網(wǎng)絡(luò)向用戶擴(kuò)展，最好是把光學(xué)通信網(wǎng)絡(luò)連接到用戶的辦公室中。
因此這種未來光學(xué)通信網(wǎng)絡(luò)對激光光源的要求將十分不同于對目前使用的激光光源的要求。
根據(jù)本發(fā)明提供了一種激光器，它包括確定激光諧振腔的第一和第二反饋元件，一個(gè)位在激光諧振腔內(nèi)的增益媒質(zhì)，一個(gè)可拆卸學(xué)學(xué)連接器，和一個(gè)光學(xué)波導(dǎo)，其中，第二反饋元件是有波長選擇性的，可拆卸光學(xué)連接器位在增益媒質(zhì)和第二反饋元件之間，而光學(xué)波導(dǎo)位于能在可拆卸光學(xué)連接器和第二反饋元件之間傳導(dǎo)光學(xué)輻射的位置上。
可見，本申請人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，如果把可拆卸光學(xué)連接器設(shè)置在激光諧振腔內(nèi)增益媒質(zhì)和波長選擇反饋元件之間，就可以容易地僅僅通過更換波長選擇反饋元件，以簡單且價(jià)廉地改變激光器的工作波長。利用了內(nèi)腔式可拆卸光學(xué)連接器，便可以在需要改變激光器工作波長時(shí)保持激光器的各主要元件的位置不動(dòng)，并使得可以只要簡單地更換相對價(jià)廉的波長選擇光學(xué)反饋元件。在可拆卸光學(xué)連接器和波長選擇光學(xué)反饋元件之間提供光學(xué)波導(dǎo)，保證了在更換光學(xué)反饋元件時(shí)容易重新建立激光諧振腔，而不會(huì)有對準(zhǔn)困難。可拆卸光學(xué)連接器可以由一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械連接器組成。
波長選擇反饋元件可以由任何適當(dāng)?shù)姆瓷涫綖V光器，例如多層介質(zhì)膜濾光器組成，但最好是由一個(gè)位在光學(xué)纖維中的光柵組成。這種光柵可以用下述論文的方法以光學(xué)方式寫入到光敏光纖的芯纖中R.Kashyap等人，“1500nm處的全光纖窄帶反射光柵(All-fibre Narrowband Reflection Gratings at1500nm)”，Electronics Letters，卷26，第11期，730-731頁，1990年5月22日，此處引入該論文作為參考。
光學(xué)波導(dǎo)最好由光學(xué)纖維組成。這時(shí)光纖光柵可以位在一短段，例如1m的光學(xué)纖維中，在其兩端各設(shè)置機(jī)械連接器的一半(一個(gè)部件)。把這樣長度的光學(xué)纖維放置在激光器中就既形成了波長選擇光學(xué)反饋元件，又形成了激光諧振腔的一部分。在工作時(shí)，第一反饋元件和光學(xué)纖維中的光纖光柵之間便可能產(chǎn)生激光。如果需要改變激光器的工作波長，只要卸下該內(nèi)腔式可拆卸光學(xué)連接器以取走光纖，并在原來位置上連接上一根長度相近的帶有不同光柵節(jié)距(因而有不同反射波長)的光纖光柵的光學(xué)纖維即可。這樣，可以看到，可以給負(fù)責(zé)操作光學(xué)網(wǎng)絡(luò)的某部分的技術(shù)人員提供大量非常廉價(jià)的具有適合于連接的長度的光學(xué)纖維(通常叫做尾纖)，這些尾纖各含有一個(gè)不同節(jié)距的光纖光柵。于是，該技術(shù)人員就可以在任何給定的地點(diǎn)根據(jù)本發(fā)明快速、價(jià)廉、并且簡單地改變激光器的工作波長。
激光器的增益媒質(zhì)最好由半導(dǎo)體激光二極管組成。半導(dǎo)體激光二極管提供了一種簡單、價(jià)廉、電泵浦的并具有合理的寬頻帶的光學(xué)輻射源。這時(shí)，根據(jù)本發(fā)明，波長選擇反饋元件可以把半導(dǎo)體激光二極管增益帶寬范圍內(nèi)的任一個(gè)波長選作為激光器的工作波長。半導(dǎo)體激光二極管的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它可以和半個(gè)可拆卸光學(xué)連接器安裝成一個(gè)組件。二極管和連接器相互對準(zhǔn)，使得從二極管發(fā)出的光學(xué)輻射被耦合到把光從光學(xué)連接器引導(dǎo)到波長選擇光學(xué)反饋元件的光學(xué)波導(dǎo)中。在這個(gè)布局中，激光二極管在光學(xué)上靠近光學(xué)連接器的表面經(jīng)過消反射鍍膜，而激光是在激光二極管的另一個(gè)表面和波長選擇反饋元件之間產(chǎn)生的。這樣，該組件是獨(dú)立的，在例如通過更換連接在其上的尾纖而改變激光器的工作波長時(shí)，不需要去影響該組件。
根據(jù)本發(fā)明，激光器的增益媒質(zhì)也可以由摻有使光學(xué)纖維激活的適當(dāng)物質(zhì)例如稀土元素的光學(xué)纖維所組成。適當(dāng)?shù)南⊥猎靥貏e是包括鉺、釹、鐠和鈥。在以玻璃為主體的光學(xué)纖維中，也有可能采用以膠狀形式分布在內(nèi)的非稀土元素物質(zhì)，例如半導(dǎo)體。含有活性物質(zhì)的尾纖的主體可以是硅基玻璃或氟鋯酸鹽基玻璃或任何其他適當(dāng)?shù)闹黧w。因此，本發(fā)明除了以上優(yōu)點(diǎn)外還可提供周知的光纖激光器相對于半導(dǎo)體激光器的優(yōu)點(diǎn)。在本實(shí)施例中，摻雜的光學(xué)纖維的第一端最好帶有寬頻帶的反射器，例如簡單地把摻雜光纖的一端做成鏡面，或者把摻雜光纖連接到一個(gè)光纖環(huán)反射鏡上；而該摻雜光纖的第二端最好是低反射率的，例如在其上鍍消反射膜或者磨成斜角，并且做成為帶有連接器的，也即可以和可拆卸光學(xué)連接器中的一個(gè)部件相結(jié)合。這樣在使用時(shí)，激光在寬頻帶反射器和波長選擇反饋元件，例如尾纖中的光柵之間產(chǎn)生。在這后一情形中，光學(xué)輻射被限制在沿著整個(gè)激光諧振腔長度的波導(dǎo)之中，這樣就不再需要自由空間和波導(dǎo)的接口，并簡化了激光諧振腔的調(diào)整。
根據(jù)本發(fā)明的第一和第二實(shí)施例的激光器的優(yōu)點(diǎn)是，它含有一個(gè)能夠把多個(gè)不同波長的光學(xué)輻射反饋到激光諧振腔中的第二反饋元件。這使得該激光器能夠產(chǎn)生多個(gè)不同波長的激光。激光器的這種多波長工作例如對于產(chǎn)生用于WDM(波長分布復(fù)用)網(wǎng)絡(luò)的波長梳是有優(yōu)越性的。顯然，利用例如位在PON(個(gè)人光學(xué)網(wǎng)絡(luò))始端的單個(gè)多波長光源向單根光學(xué)纖維發(fā)射多個(gè)波長的光學(xué)輻射要優(yōu)越于利用許多單波長光源以及必須的波長耦合器。
雖然根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，激光器的多波長工作可以通過把多個(gè)各自含有單個(gè)光纖光柵的尾纖連接在一起以形成第二反饋元件來達(dá)到，但如果利用一根含有多個(gè)光纖光柵的尾纖來達(dá)到多波長工作則會(huì)特別簡單。再有，因?yàn)檫@根尾纖可以容易地用另一根含有多個(gè)不同節(jié)距的光纖光柵的尾纖，或者用另一根含有單個(gè)光纖光柵的尾纖來替換，所以激光器的工作不僅可以在波長上簡單而廉價(jià)地改變，而且還可以在多波長工作和單波長工作之間簡單而廉價(jià)地改變。
下面將參考附圖只通過例子來說明本發(fā)明的實(shí)施例，在附圖中，

圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的形成半導(dǎo)體激光器的一部分的組件的原理圖；圖2示出含有一個(gè)光纖光柵的尾纖；圖3是圖2所示尾纖的透射光譜；圖4示出當(dāng)與普通的尾纖連接時(shí)圖1所示半導(dǎo)體激光器組件的輸出光譜；圖5A至5G分別示出當(dāng)與圖2所示的尾纖連接時(shí)圖1所示半導(dǎo)體激光器組件在不同的驅(qū)動(dòng)電流下的輸出光譜；圖6A和6B分別示出當(dāng)與普通的尾纖連接時(shí)和與根據(jù)本發(fā)明的如圖2所示的尾纖連接時(shí)，圖1所示的激光器組件的L/I(輸出功率/驅(qū)動(dòng)電流)特性圖；圖7同時(shí)示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的激光器的5種輸出光譜，其中各種光譜是在分別使用根據(jù)本發(fā)明的5根不同的光纖光柵尾纖中的一根尾纖時(shí)得到的；圖8是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的形成光纖激光器的一部分的組件的原理圖；圖9示出當(dāng)與根據(jù)本發(fā)明的第一尾纖連接時(shí)圖8所示光纖激光器的輸出光譜；圖10示出當(dāng)與根據(jù)本發(fā)明的第二尾纖連接時(shí)圖8所示光纖激光器的輸出光譜；圖11是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的另一種結(jié)構(gòu)的原理圖；圖12示出圖11所示光纖激光器的輸出光譜；圖13示出當(dāng)與一根含有4個(gè)節(jié)距差別很大的光纖光柵的尾纖連接時(shí)，根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的半導(dǎo)體激光器的輸出光譜；圖14示出一根含有兩個(gè)節(jié)距稍有不同的光纖光柵的尾纖的透射光譜；圖15示出當(dāng)與圖14所示的尾纖連接時(shí)，根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的的半導(dǎo)體激光器的輸出光譜。
圖1所示出的組件包括一個(gè)容器1、一個(gè)半導(dǎo)體激光二極管2、可拆卸光學(xué)連接器的一個(gè)部件(即一半)3，以及由部件3所夾持的一段長度的光學(xué)纖維4。半導(dǎo)體激光二極管2的面對著光學(xué)連接器的部件3的那個(gè)表面5上鍍有消反射膜，二極管2安裝在散熱器6上，并與調(diào)制連接器7相電連接。光學(xué)纖維4的一端有一個(gè)透鏡8，另一端9上鍍有消反射膜。連接器的一個(gè)部件3安裝在容器1上，使得光學(xué)纖維4對準(zhǔn)到能夠接收由半導(dǎo)體激光二極管2發(fā)射的光學(xué)輻射。圖2示出一根彎曲的含有一個(gè)光纖光柵11的尾纖10。光學(xué)纖維12的兩端都做成帶有可拆卸光學(xué)連接器的一個(gè)部件13或14，后者能夠與圖1所示組件的光學(xué)連接器3的一個(gè)部件相配合。光學(xué)纖維12中接近于光纖光柵11的那一端15鍍有消反射膜，光學(xué)纖維12由緩沖層16保護(hù)。
使用時(shí)，通過把可拆卸光學(xué)連接器的一個(gè)部件13擰到圖1所示組件的連接器部件3上，將尾纖10與圖1所示的組件連接起來。這個(gè)組合的激光器在半導(dǎo)體激光二極管2的未鍍膜表面17和尾纖10中的光纖光柵11之間產(chǎn)生激光。該激光器的工作波長λ根據(jù)眾知的關(guān)系式λ＝2neΛ由光柵的節(jié)距Λ確定，其中ne是由光學(xué)纖維12所傳導(dǎo)的模式的等效模式折射率，熟悉本技術(shù)的人們可以根據(jù)光學(xué)纖維的折射率分布容易地計(jì)算出任何具體光學(xué)纖維的等效模式折射率。這樣就可以提供具有不同節(jié)距的光纖光柵11的多種尾纖10，每種尾纖可以給出一種預(yù)定的激光器工作波長λ。需要改變工作波長時(shí)，技術(shù)人員只需簡單地把光學(xué)連接器13從圖1所示的組件上擰下來，并用另一根能給出所需激光器工作波長的尾纖來取代原來的尾纖10。
圖3示出某一特定的含有光纖光柵11的尾纖10的透射光譜。該尾纖10中的光纖光柵11的節(jié)距已被選定為能夠給出1.32μm的激光器工作波長，從圖3可以看出，尾纖10的透射光譜在中心為1.332μm處呈現(xiàn)約5dB的損耗。
圖4示出當(dāng)激光器不帶有波長選擇反饋時(shí)，圖1所示半導(dǎo)體激光器組件的光學(xué)輸出譜。圖4的曲線是這樣得到的，在激光器組件的可拆卸光學(xué)連接器3上連接了普通尾纖的，也即不帶光纖光柵1的尾纖的一端，而尾纖的另一端連接到一個(gè)光譜分析儀上。從圖4可以看出，正如所料，輸出光譜是十分寬頻帶的，甚至在驅(qū)動(dòng)電流為90mA時(shí)就占了約30nm的寬度。圖5A至5G演示了怎樣有可能通過在圖1所示的激光器組件上連接含有光纖光柵11的適當(dāng)?shù)奈怖w10，來在這個(gè)較寬的增益帶寬中選擇該激光器組件的某個(gè)特定的工作波長。圖5A至5G示出了當(dāng)連接了具有圖3所示的透射光譜的尾纖時(shí)，該激光器組件的輸出光譜。圖5A至5G所示的各條曲線所對應(yīng)的半導(dǎo)體激光二極管2的驅(qū)動(dòng)電流分別為20、23、25、26、27、50和80mA。在圖5D至5G中可以清楚地看到在光纖光柵11的反射波長即1.332μm處的激光輻射。
圖6A和6B分別示出不帶有波長選擇反饋和帶有波長選擇反饋時(shí)半導(dǎo)體激光器的L/I(輸出功率/驅(qū)動(dòng)電流)特性曲線。當(dāng)在帶有波長選擇反饋工作的情形下，激光器的斜率效率比較低，而閾值要稍高一些。這是因?yàn)闉榱俗C明在遠(yuǎn)離媒質(zhì)增益峰值的波長上仍可以產(chǎn)生激光，該激光器的工作波長故意選得比較遠(yuǎn)離峰值波長。
這樣，從圖5可以看出，通過適當(dāng)?shù)剡x擇尾纖10的光纖光柵11的節(jié)距，該特定半導(dǎo)體激光裝置的工作波長可以在大約80nm的帶寬內(nèi)選擇。
為了證明該方法改變激光器工作波長的靈活性，制作了反射波長在1529nm～1573.6nm范圍內(nèi)的5根光纖光柵反射尾纖。利用其中的某一根尾纖，增益媒質(zhì)的增益中心約為1550nm的根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體激光器可以在這5個(gè)波長中的任一波長上產(chǎn)生激光。圖7同時(shí)示出了5條光譜曲線，它們是分別使用該5根尾纖時(shí)得到的。典型的光柵帶寬為0.5nm。隨著工作波長的不同，觀察到邊帶抑制在25～40dB之間變化。
利用反射波長為1.313μm的光纖光柵尾纖，在調(diào)制率為1.2Gbs-1、光學(xué)維維長度為50km、接收器靈敏度為-25dBm的條件下測量到BER(比特誤碼率)為10-9。這個(gè)BER和在背對背(back-to-back)測量中所達(dá)到的BER相同。
因此，這種半導(dǎo)體激光器由于它的外部諧振腔的緊湊特性(估計(jì)約為18mm長，等效于5.55GHz的調(diào)制率)，有可能在幾吉比特的調(diào)制率下單頻工作。
把尾纖10的可拆卸光學(xué)連接器13連接到圖1所示組件的可拆卸光學(xué)連接器的部件3上所需要的機(jī)械力將造成影響光學(xué)纖維4和半導(dǎo)體激光二極管2之間的對準(zhǔn)的危險(xiǎn)。為了避免這一危險(xiǎn)，可以不把光學(xué)連接器3安裝在容器1上，而是把光學(xué)纖維4直接安裝在容器1上，并且讓光學(xué)纖維4有足夠的長度，使得其被連接器3夾持的一端9遠(yuǎn)離容器1。這時(shí)，在與連接器13連接時(shí)對光學(xué)纖維4的一端9的任何機(jī)械擾動(dòng)都不會(huì)傳遞到光學(xué)纖維4的另一端8上。在這樣的布局下，由于不再要求把連接器3安裝到容器1上的那個(gè)元件能夠承受連接時(shí)的應(yīng)力和應(yīng)變，所以把光學(xué)纖維4安放到容器1上變得簡單化了。此外，這樣的布局還避免了在一段非常短的光學(xué)纖維4的一端制作一個(gè)透鏡8，在另一端9進(jìn)行拋光時(shí)有可能遇到的困難。
圖8示出本發(fā)明的第二實(shí)施例，其中激光器的增益媒質(zhì)由摻鉺光纖組成。在容器18內(nèi)安裝了一個(gè)半導(dǎo)體泵浦裝置19，在本實(shí)施例中它是一個(gè)與由WDM熔融分路耦合器21形成的光纖環(huán)反射鏡20相連接的激光裝置。一段長度的摻鉺光纖22的一端23與光纖環(huán)反射鏡20相連接，另一端24與可拆卸光學(xué)連接器的一個(gè)部件25相連接，并且摻鉺光纖22的這一端24是鍍有消反射膜的。在本實(shí)施例中半導(dǎo)體二極管泵浦19的工作波長是980nm，WDM耦合器21的耦合率與波長的依賴關(guān)系選擇得使該980nm的泵浦輻射能夠通過光纖環(huán)反射鏡20進(jìn)入摻鉺光纖22，而從摻鉺光纖22返回的較長波長的激光輻射則被光纖環(huán)反射鏡20反射。使用時(shí)，圖2所示的尾纖通過光學(xué)連接器13和24連接到摻鉺光纖22上。這樣，在光纖環(huán)反射鏡20和尾纖10中的光纖光柵11之間產(chǎn)生激光。該激光器在摻鉺光纖22的增益帶寬寬度之內(nèi)的工作波長可以用和圖1實(shí)施例的方法相同的方法來選擇。
圖9示出了這種光纖激光器的輸出光譜。該激光器使用了半米長的摻鉺光纖，未受泵浦時(shí)它在1530nm處的吸收率為80dB/m；還使用了帶有光纖光柵11的尾纖，該長柵的反射率中心波長位于1551.5nm，該處的反射率約為80％。為了使輸出最佳化，在光纖環(huán)反射鏡中使用了一個(gè)偏振控制器。該激光器在光學(xué)纖維內(nèi)的光功率閾值為15mw，激光波長處的輸出功率約為0.5mW。因?yàn)闆]有試圖去優(yōu)化粘結(jié)損耗，所以這個(gè)低的功率可能是由于兩種不同類的光學(xué)纖維在熔融粘結(jié)處的高損耗造成的。為了證明可以在該光纖激光器的增益帶寬范圍內(nèi)選擇另一個(gè)激光波長，取下前一根尾纖，并把帶有中心波長為1548.5nm的光纖光柵的第二根尾纖通過光學(xué)連接器13和14連接在摻鉺光纖上。圖10示出當(dāng)產(chǎn)生由第二根尾纖所確定的工作波長上的激光時(shí)，該光纖激光器的輸出光譜。當(dāng)泵浦光功率為150mW時(shí)，該激光器的輸出功率超過1mW。
圖11示了本發(fā)明第二實(shí)施例的另一種結(jié)構(gòu)，其中的增益媒質(zhì)由摻稀土元素的光學(xué)纖維組成。這里不是采用一個(gè)寬帶反射器20和一個(gè)窄帶反射器11來形成激光諧振腔，而是用兩個(gè)窄帶反射器11來形成激光諧振腔。在15cm長的摻鉺光纖26的兩端分別連接了兩根尾纖10，它們含有同樣的光纖反射光柵11，兩端都帶有一個(gè)FC-PC連接器(光纖-尾纖連接器)，光柵11在1552.9nm處的反射率約為70％。利用一個(gè)1480nm的二極管激光器27通過其中一根光纖光柵尾纖10來泵浦該光纖激光器。另一根光纖光柵尾纖10連接在一個(gè)光譜分析儀28上，以監(jiān)視激光器的輸出。圖12示出了圖11所示激光器的典型輸出光譜。
由于這兩個(gè)反射器，例如光纖反射光柵，除了對它們所反射的波長之外的所有波長是透明的，所以使用兩個(gè)窄帶反射器11的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是該激光器除了對產(chǎn)生激光的一個(gè)或幾個(gè)波長之外的所有波長是透明的。這樣，這種激光器可以用在例如透明光學(xué)網(wǎng)絡(luò)中，以向該網(wǎng)絡(luò)輸入附加的波長，同時(shí)又讓已經(jīng)存在于網(wǎng)絡(luò)中的其他各波長不受影響地通過該激光器。
本發(fā)明的第二實(shí)施例可以采用硅基光纖或氟鋯酸鹽基光纖，并且摻雜的類型扣泵浦光源的工作波長都可以根據(jù)所希望的激光器工作波長來選擇。此外，在圖3中，寬帶反饋元件由光纖環(huán)反射鏡提供，但它也可以用某些其他手段來提供。
本發(fā)明的尾纖應(yīng)該選擇得能夠和準(zhǔn)備與根據(jù)本發(fā)明的激光器配合使用的任何傳送光纖相兼容。也就是說，尾纖的芯往尺寸和/或模式場半徑應(yīng)該合理地匹配于任何有關(guān)傳送光纖的這些參數(shù)。對于所有的光柵種類(即所有的節(jié)距和波長)或只對于某些光柵種類，都可以提供單模的尾纖或多模的尾纖。用于本發(fā)明的多根尾纖最好用標(biāo)簽標(biāo)明，或者用其他方法(例如標(biāo)以色環(huán)等)區(qū)分，使得對本領(lǐng)域的人們來說能夠清楚地識(shí)別任何具體系統(tǒng)中的光柵的工作波長。
再一種可供選擇的結(jié)構(gòu)實(shí)際上是第二實(shí)施例的一種變體，其中把增益媒質(zhì)和第二反饋元件都制作在尾纖之中，泵浦19和寬帶反射器20則安裝在容器18內(nèi)。在這種布局中，典型的情形是在容器18內(nèi)反射器20和連接器25之間的光路內(nèi)不含有增益媒質(zhì)，雖然要含有增益媒質(zhì)也不是不可能的。尾纖10中的增益媒質(zhì)典型地位在連接器13和光柵11之間離開光柵11較遠(yuǎn)的地方，連接器13與容器18上的連接部件25相結(jié)合。然而，通過把光柵11和增益媒質(zhì)放置在一起，還有可能為該激光器提供分布反饋效應(yīng)。
在這樣的布局中，光柵11和增益媒質(zhì)可以有不同的主體材料，例如增益媒質(zhì)的主體是氟鋯酸鹽玻璃，光柵是鍺硅玻璃，不同的玻璃光纖被融合連結(jié)或用任何其他已知的方法連結(jié)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，簡單地利用一根含有多個(gè)光纖光柵11的尾纖10就可以得到多波長激光器。已經(jīng)制作了這種含有4個(gè)不同節(jié)距Λ的光柵11的尾纖10，這些節(jié)距的選擇使得能在寬的波長范圍內(nèi)同時(shí)產(chǎn)生4個(gè)波長的激光。這根尾纖10被連接到圖1所示的半導(dǎo)體組件上，所形成的多波長激光器的輸出光譜示于圖13。圖13示出在4個(gè)不同激光器波長上同時(shí)產(chǎn)生激光的情形。最短波長和最長波長之間相隔大于70nm。
還制作了另外一種尾纖10，它有兩個(gè)節(jié)距Λ略為不同的光纖光柵11，這兩個(gè)節(jié)距的選擇使得可以同時(shí)產(chǎn)生兩個(gè)波長很接近的激光。圖14示出由圖1所示的半導(dǎo)體組件和一根含有兩個(gè)光柵的尾纖所組成的激光器當(dāng)工作在低于其閾值的情形下的輸出光譜，從而示出了該尾纖的透射光譜。從圖14可以看出，兩個(gè)光纖光柵的阻擋頻帶有一些重疊，所以位在光纖光柵兩個(gè)中心波長之間的所有波長處的光輻射總有一些要被反饋到激光諧振腔內(nèi)。正因?yàn)槿绱?，圖15中所示的輸出光譜在兩個(gè)產(chǎn)生激光的模式之間有些重疊。圖15示出了該激光器工作在閾值以上時(shí)的輸出光譜，并演示出同時(shí)產(chǎn)生兩個(gè)波長間距小于0.3nm的激光。
對于本發(fā)明的所有實(shí)施例，都希望尾纖的兩端有不同種類的連接器，也就是一端是陽連接器部件，另一端是陰連接器部件，以及/或者兩端具有不同的結(jié)構(gòu)，以及/或者兩端具有不同的尺寸。
雖然本發(fā)明的各實(shí)施例是特別地對使用于光學(xué)通信系統(tǒng)來說明的，但熟悉本技術(shù)的人們將會(huì)理解到，本發(fā)明對于需要廉價(jià)地并且簡單地從增益媒質(zhì)的增益帶寬范圍中選擇一個(gè)工作波長的光學(xué)測試設(shè)備或任何其他光學(xué)設(shè)備來說也有特別的應(yīng)用價(jià)值。
還可以看到，可以把其他光學(xué)元件，例如光隔離器，制作到尾纖之中。
權(quán)利要求
1.一種激光器，它包括確定一個(gè)激光諧振腔的第一和第二反饋元件，一種位在該激光諧振腔內(nèi)的增益媒質(zhì)，一個(gè)可拆卸光學(xué)連接器，以及一個(gè)光學(xué)波導(dǎo)，其中，第二反饋元件是有波長選擇性的，可拆卸光學(xué)連接器位在增益媒質(zhì)和第二反饋元件之間，光學(xué)波導(dǎo)位于能在可拆卸光學(xué)連接器和第二反饋元件之間導(dǎo)引光學(xué)輻射的位置上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的激光器，其中波長選擇反饋元件由光纖光柵組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的激光器，其中光學(xué)波導(dǎo)包括光學(xué)纖維。
4.根據(jù)上述各權(quán)利要求中任一項(xiàng)的激光器，其中第一和第二反饋元件都是有波長選擇性的。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的激光器，其中第一和第二反饋元件對于除了它們所反饋的光學(xué)輻射的波長之外的所有其他光學(xué)波長都基本上是透明的。
6.根據(jù)上述各權(quán)利要求中任一項(xiàng)的激光器，其中第二反饋元件能把多個(gè)不同波長的光學(xué)輻射反饋到激光諧振腔內(nèi)，使得該激光器在使用時(shí)能產(chǎn)生上述多個(gè)不同波長的激光。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的激光器，其中第二反饋元件包括多個(gè)光纖光柵。
8.根據(jù)上述各項(xiàng)利要求中任一項(xiàng)的激光器，其中增益媒質(zhì)由半導(dǎo)體激光二極管組成。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的激光器，其中第一反饋元件由半導(dǎo)體激光二極管的第一端面提供，半導(dǎo)體激光二極管的第二端面鍍有消反射膜。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)的激光器，其中增益媒質(zhì)由摻有稀土元素的光學(xué)纖維組成。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的激光器，其中摻雜光纖的第一端上帶有包含第一反饋元件的寬頻帶反射器，摻雜光纖的第二端具有低反射率，并做成為帶有連接器的。
12.一種組件，它包括一個(gè)容器，一個(gè)安裝在該容器內(nèi)的半導(dǎo)體激光二極管，可拆卸光學(xué)連接器裝置，以及一段長度的光學(xué)波導(dǎo)，其中，光學(xué)波導(dǎo)的第一端由可拆卸連接器裝置夾持，光學(xué)波導(dǎo)的第二端在使用時(shí)被對準(zhǔn)得能夠接收來自半導(dǎo)體激光二極管的光學(xué)輻射，并且半導(dǎo)體激光二極管在光學(xué)上靠近波導(dǎo)的那一個(gè)端面做成具有低反射率。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的組件，其中光學(xué)波導(dǎo)具有足夠的長度和柔性，使得光學(xué)波導(dǎo)的第一端所受到的機(jī)械擾動(dòng)基本上不會(huì)傳遞到光學(xué)波導(dǎo)的第二端。
14.根據(jù)權(quán)利要求12的組件，其中可拆卸光學(xué)連接器安裝在容器上。
15.一種用于激光器的尾纖，它包括一段長度的帶緩沖層的光學(xué)纖維，該光學(xué)纖維至少在一個(gè)端上通過帶有可拆卸光學(xué)連接器的一個(gè)部件而做成為可連接的，該光學(xué)纖維還含有一個(gè)光纖光柵。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的尾纖，其中光學(xué)纖維含有多個(gè)光纖光柵，各個(gè)光纖光柵具有不同的節(jié)距。
17.包括根據(jù)權(quán)利要求12、13、14的組件以及至少一條根據(jù)權(quán)利要求15或16的尾纖的一套元件。
18.一種含有一些光纖傳送通道和多個(gè)與上述傳送通道相光學(xué)耦合的激光器的通信網(wǎng)絡(luò)，其特征為，上述多個(gè)激光器中的每個(gè)激光器都由根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)的激光器組成。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的通信網(wǎng)絡(luò)，其中上述多個(gè)激光器中的每個(gè)激光器都含有第一和第二可拆卸光學(xué)連接器裝置，第一光學(xué)連接器裝置位在增益媒質(zhì)和第二反饋元件之間，以及第二光學(xué)連接器裝置位在第二反饋元件和一根傳送光纖之間，該傳送光纖提供上述網(wǎng)絡(luò)的多個(gè)光纖傳送通道中的一個(gè)通道。
全文摘要
一種含有兩個(gè)反饋元件(17，11)的激光器，其中至少那個(gè)有波長選擇性的元件(11)帶有一個(gè)位在激光器的增益媒質(zhì)和該波長選擇反饋元件(11)之間的可拆卸光學(xué)連接器(3，13)。一個(gè)光學(xué)波導(dǎo)(3，13)被用來在該可拆卸光學(xué)連接器(3，13)和該波長選擇反饋元件(11)之間導(dǎo)引光學(xué)輻射。該可拆卸光學(xué)連接器，例如一個(gè)機(jī)械光纖連接器(3，13)，使得該波長選擇反饋元件，例如一個(gè)光纖光柵，可以廉價(jià)地、簡單地并且快速地予以更換，從而使得該激光器的工作波長可以改變。
文檔編號H01S5/14GK1119897SQ9419158
公開日1996年4月3日 申請日期1994年3月18日 優(yōu)先權(quán)日1993年3月25日
發(fā)明者拉曼·卡什雅普 申請人:英國電訊有限公司