外腔式法布里-珀羅激光器的制造方法
【專利摘要】用于外腔式FP激光器的方法、系統(tǒng)和裝置。一個方面，提供了包括以下的裝置：FP激光器二極管；被耦合成接收FP激光器二極管的光學(xué)輸出并使該光學(xué)輸出的偏振旋轉(zhuǎn)的法拉第旋轉(zhuǎn)器(FR)；在第一端被耦合成接收FR的輸出的光纖；被耦合到光纖的第二端以從該光纖接收光學(xué)信號的WDM濾波器；和直接或間接地耦合到WDM濾波器的輸出端的FRM，其中WDM濾波器的光學(xué)輸出由FRM部分地反射，使得被反射光束的偏振被旋轉(zhuǎn)，并且其中被反射的光學(xué)信號接著在被注入回到FP激光器二極管之前以其偏振由FR旋轉(zhuǎn)地通過FR。
【專利說明】外腔式法布里-珀羅激光器

【背景技術(shù)】
[0001]波分復(fù)用(WDM)技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于光纖通信，以便增加通過單個光纖的點(diǎn)到點(diǎn)連接的傳輸容量。多年以來，各種常規(guī)WDM激光器技術(shù)已經(jīng)得到開發(fā)并廣泛地得以部署。為了高效利用光纖來傳遞勢不可擋地增長的數(shù)據(jù)傳輸需求一一特別是在長距(long haul)和城域(metro)市場中，適合于密集WDM(DWDM)應(yīng)用并具有1G或以上的高速調(diào)制性能的方案通常是所期望的。固定波長外部調(diào)制的分布式反饋(DFB)激光器(例如電吸收調(diào)制激光器(EML)和波長可調(diào)諧激光器)目前主宰著市場部署?？烧{(diào)諧激光器以對于更好的庫存管理(inventory management)是無色的優(yōu)點(diǎn)，在市場上逐漸增加了其份額。復(fù)雜且昂貴的制造工藝可能對可調(diào)諧激光器的市場份額的持續(xù)上升構(gòu)成限制。
[0002]WDM技術(shù)不僅對于長距和城域市場中的點(diǎn)到點(diǎn)傳輸是所期望的，對于通過單個光纖聚合的多點(diǎn)到多點(diǎn)連接——有時稱為WDM無源光網(wǎng)絡(luò)(WDM-PON)系統(tǒng)——也是所期望的。EML和可調(diào)諧激光器兩者通常而言對于WDM-PON系統(tǒng)太過昂貴。具有成本效率的無色激光器方案對于WDM-PON應(yīng)用是所期望的，并且在過去進(jìn)行了相當(dāng)多的研宄和開發(fā)工作尋求這樣的方案。在先前的努力中，已經(jīng)提出了具有注入鎖定的法布里-珀羅(FP)激光器和反射光學(xué)半導(dǎo)體放大器(RSOA)的光網(wǎng)絡(luò)單元，其基于來自于由陣列波導(dǎo)光柵復(fù)用器/去復(fù)用器(AWG MUX/DEMUX)切割的高功率寬帶光源或者來自于連續(xù)波(CW)WDM光源的種子光。已經(jīng)提出了其它選項(xiàng)，包括自接種(self-seeding)架構(gòu)，其通過將部分反射的反射鏡放置在AWG MUX的輸出端以反饋來自RSOA本身的一些光發(fā)射來使用來自O(shè)NU中的RSOA的光發(fā)射作為其自身的種子光。這種方法實(shí)際上形成了外腔式激光器，該激光器具有與連接ONU和WDM-PON系統(tǒng)的無源WDM MUX節(jié)點(diǎn)的光纖的長度一樣長的腔體長度。對于這種長的外腔式激光器的穩(wěn)定性的擔(dān)憂已經(jīng)通過使用法拉第旋轉(zhuǎn)鏡(FRM)進(jìn)行了研宄以穩(wěn)定通過長光纖的偏振。自接種架構(gòu)極大簡化了 WDM-PON系統(tǒng)，因?yàn)樗鼘⒐饨臃N(seeding)配置限制到ONU和無源節(jié)點(diǎn)之間的ONU服務(wù)區(qū)域，這有利于WDM-PON服務(wù)的無縫部署并便于未來的WDM-PON和現(xiàn)有的時分復(fù)用-PON(TDM-PON)架構(gòu)之間的潛在的融合。盡管如此，到目前為止所提出的相關(guān)方案在速度和距離上不能提供滿意的傳輸性能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]提出了用于外腔式FP激光器結(jié)構(gòu)和WDM-PON架構(gòu)的系統(tǒng)、方法和裝置，該WDM-PON架構(gòu)結(jié)合有外腔式FP激光器，以解決限制傳輸性能的上述問題和約束，并使得能夠構(gòu)造用于跨長度大于例如20km的單個光纖的高速多點(diǎn)連接的WDM-PON系統(tǒng)。
[0004]在一些實(shí)現(xiàn)中，公開了一種結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括FP腔半導(dǎo)體激光器二極管(例如FP激光器二極管)，F(xiàn)P腔半導(dǎo)體激光器二極管的光學(xué)輸出可選地通過法拉第旋轉(zhuǎn)器(FR)，F(xiàn)R將激光偏振旋轉(zhuǎn)大致45度。激光束接著耦合到長度范圍例如可從幾百米到幾千米的光纖(例如，長的光纖或保偏光纖)中，該光纖連接到WDM濾波器(例如DWDM濾波器)，該WDM濾波器的光學(xué)輸出由法拉第旋轉(zhuǎn)鏡(Faraday rotator mirror, FRM)部分地反射。該FRM由跟有部分反射的反射鏡的FR組成。所傳輸?shù)墓鈱W(xué)信號被用于信號傳輸。在一些實(shí)現(xiàn)中，僅需要部分反射的反射鏡(例如，沒有耦合器)。被反射的光學(xué)信號接著通過WDM濾波器和光纖以到達(dá)FR或者到達(dá)激光器二極管腔(如果不包括FR的話)。
[0005]由FRM反射的激光束的偏振在FR和FRM之間的任何位置處保持與前向光學(xué)信號正交，即使在通過長且潛在應(yīng)變的光纖時偏振可能失真。接著，在被注入回到FP激光器腔之前，被反射的激光束通過FR使其偏振被FR旋轉(zhuǎn)。雙重通過FR和FRM產(chǎn)生被反射激光束的偏振的360度的總旋轉(zhuǎn)，其很好地與來自FP激光器腔的原始激光偏振對準(zhǔn)。FR、光纖、WDM濾波器、FRM和FP腔的前端面形成外部諧振腔，其中由WDM濾波器光譜提純的光場在外部腔體內(nèi)與FP腔諧振，并將FP激光器鎖定到FP腔模中與WDM濾波器對準(zhǔn)的一個。這種諧振放寬了對外部腔體中鎖定FP激光器的損耗預(yù)算的要求。
[0006]此外，雙重FR架構(gòu)的實(shí)現(xiàn)在比先前的實(shí)現(xiàn)更大的程度上穩(wěn)定來自長外部腔體的偏振并鎖定FP的波長。結(jié)果，F(xiàn)P激光腔中的光學(xué)增益不需要具有低的偏振依賴。由于被反射的激光束由WDM濾波器濾波，所以回到FP激光器腔的注入將其激射模(lasing mode)鎖定到FP腔模中的一個腔模，該腔模與由WDM濾波器定義的波長窗口一致并創(chuàng)建對于高速長距離傳輸是重要的單模操作。典型地，F(xiàn)P激光器本身被設(shè)計為具有合理低的腔體損耗，并遠(yuǎn)高于閾值地操作以給出具有很好地抑制的自發(fā)發(fā)射和由多縱激射模之間的模分割支配的噪聲的可接受的相對強(qiáng)度噪聲(RIN)水平。在一些實(shí)現(xiàn)中，一旦激光模由經(jīng)濾波的外部光學(xué)反饋?zhàn)⑷氡绘i定到單個模，RIN被進(jìn)一步降低。通過這種設(shè)置，可以產(chǎn)生低噪聲并且對來自傳輸系統(tǒng)的反射較不敏感的光學(xué)信號。在一些實(shí)現(xiàn)中，需要將FP腔模與WDM濾波器中心對準(zhǔn)。這可以通過控制FP腔體溫度來實(shí)現(xiàn)。在一些實(shí)現(xiàn)中，數(shù)據(jù)傳輸可以通過直接調(diào)制到FP腔體中的電流注入來實(shí)現(xiàn)。
[0007]使FP激光器偏壓得遠(yuǎn)高于閾值可以使能高速調(diào)制，盡管這種直接電流調(diào)制可能由于光纖中的色散而導(dǎo)致波長啁啾并限制傳輸距離。在一些實(shí)現(xiàn)中，為了解決這個問題，夕卜部調(diào)制器(EM)被放置在FP腔體和FR之間。為了便于WDM激光源覆蓋寬的波長范圍，EM可以是寬帶調(diào)制器?；贛ach-Zehnder (馬赫-曾德爾)干涉儀(MZI)的強(qiáng)度調(diào)制器可以用作EM，其通常是寬帶具有高速調(diào)制能力的。半導(dǎo)體光學(xué)放大器(SOA)也可以被用在一些實(shí)現(xiàn)中，使得能夠進(jìn)行調(diào)制光學(xué)增益的電流注入的調(diào)制。
[0008]在一些實(shí)現(xiàn)中，通過EM的被反射的光將被重新調(diào)制，這可以潛在地對MZI和SOA調(diào)制器實(shí)例兩者中的前向信號調(diào)制引起干擾。另外，當(dāng)采用SOA調(diào)制器時，被反射的光可以潛在地影響飽和光學(xué)增益并降低前向信號調(diào)制的質(zhì)量。通過FP激光器遠(yuǎn)高于閾值地操作，由返回注入光的重新調(diào)制造成的前向信號質(zhì)量的降低通常很小。在一些實(shí)現(xiàn)中，可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的改進(jìn)，其中FR放置在FP和EM之間。在這種架構(gòu)中，通過EM的被反射的激光束將具有相比于EM的設(shè)計偏振偏離45度的偏振，從而降低了通過EM的被反射的激光束的重新調(diào)制的作用。在這種配置中，注入回到FP激光器的光保持與原始偏振很好地對準(zhǔn)，以保持波長鎖定性能。
[0009]在一些實(shí)現(xiàn)中，外腔式激光器被結(jié)合到WDM-PON架構(gòu)中。在一種示例配置中，基于陣列波導(dǎo)光柵(AWG)的WDM MUX (或可調(diào)諧DWDM濾波器)代替原始結(jié)構(gòu)中的WDM濾波器。AffG MUX起到外腔式激光器結(jié)構(gòu)中的WDM濾波器功能，其中AWG的每個輸入端口定義連接到該特定輸入端口的FP激光器的不同的激射波長，并且AWG MUX在輸出端口處將所有激光器輸入組合在一起，以便于單個光纖傳輸。
[0010]在一些實(shí)現(xiàn)中，自接種WDM-PON架構(gòu)用于光線路終結(jié)(OLT)和光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)兩者。為了便于通過單個光纖的雙向傳輸，用于OLT發(fā)射器的波長可以被分配在L波段(L-band)中，同時用于ONU的傳輸波長可以被分配在C波段(C_band)中。循環(huán)AWG可被用于適應(yīng)用于通過單個光纖的上行和下行MUX及DEMUX的不同的波長波段。WDM耦合器可以可選地用在發(fā)射器和FR之間，以對于ONU收發(fā)器中的信號接收分離下行信號中的L波段光，以及對于OLT收發(fā)器中的信號接收分離上行信號中的C波段光。在一些實(shí)現(xiàn)中，每個收發(fā)器單元包括發(fā)射器、接收器、WDM耦合器和FR，它們可以與電子器件一起被集成到例如小形狀因數(shù)可插拔設(shè)備中，所述電子器件是以數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)和控制接口來操作該設(shè)備所需的。
[0011 ] 利用激光器架構(gòu)的性質(zhì)，可以將外腔式FP激光器無縫地添加到TDM-PON系統(tǒng)中，作為具有單通道WDM濾波器的單獨(dú)WDM激光器或者作為使用AWG的一組0NU。由于激光器特性不依賴于來自系統(tǒng)(諸如OLT側(cè))的種子光，所以不存在由將其添加到現(xiàn)有系統(tǒng)而引起的激光器特性的性能折中。
[0012]本發(fā)明的一個或多個實(shí)施例的細(xì)節(jié)在以下說明和附圖中進(jìn)行闡述。從說明和附圖以及從權(quán)利要求，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將變得明晰。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1示出了具有直接調(diào)制的外部腔體耦合FP激光器結(jié)構(gòu)的示例。
[0014]圖2示出了具有外部調(diào)制的外部腔體耦合FP激光器結(jié)構(gòu)的示例。
[0015]圖3示出了在FP激光器和外部調(diào)制器之間具有FR的外部腔體耦合FP激光器結(jié)構(gòu)的示例。
[0016]圖4示出了包括AWG MUX/DEMUX的WDM-PON架構(gòu)的示例。
[0017]圖5示出了基于WDM-PON系統(tǒng)的通過單個光纖的完整的多點(diǎn)到多點(diǎn)連接器的示例。
[0018]圖6示出了將作為WDM激光器的單通道自注入鎖定的FP激光器添加到現(xiàn)有TDM-PON系統(tǒng)中。
[0019]圖7示出了用于將一組自接種WDM-PON ONU融合到現(xiàn)有TDM-PON系統(tǒng)中的示例。
[0020]圖8示出了使用光子集成電路芯片的示例性WDM激光器。
[0021]圖9示出了示例性WDM激光器陣列。
[0022]相同的參考數(shù)字以及名稱在不同的附圖中表示相同的元件。

【具體實(shí)施方式】
[0023]現(xiàn)在參考圖1，示出了外腔式FP激光器結(jié)構(gòu)100的示例，該結(jié)構(gòu)使得能夠在長距離上以高速實(shí)現(xiàn)高性能WDM傳輸。在所示的實(shí)現(xiàn)中，基本的激光器結(jié)構(gòu)包括FP激光器腔，例如FP激光器二極管102，其輸出首先通過法拉第旋轉(zhuǎn)器(FR) 104、并接著耦合到長度范圍例如從幾百米到幾千米的光纖106中。法拉第旋轉(zhuǎn)器(FR) 104使激光偏振旋轉(zhuǎn)45度。在一些實(shí)現(xiàn)中，該結(jié)構(gòu)中不包括FR。類似地，在一些實(shí)現(xiàn)中，該光纖可以由保偏光纖代替。
[0024]光纖106耦合到波分復(fù)用(WDM)濾波器108，例如密集WDM復(fù)用器，其輸出光學(xué)信號耦合通過分光器I1并由法拉第旋轉(zhuǎn)鏡(FRM) 112部分地反射。在傳輸通過FRM并由該FRM反射后，被反射激光束的偏振被旋轉(zhuǎn)270度。所傳輸?shù)墓鈱W(xué)信號被提供為輸出114并且被用于信號傳輸。在操作中，被反射的激光信號再次通過WDM濾波器108和FR 104并到達(dá)回FP激光器二極管102處的FP腔。
[0025]雙重通過FR 104和FRM 112對于被反射的光學(xué)信號產(chǎn)生大致360度的總偏振旋轉(zhuǎn)，并使其能夠很好地與位于同一偏振平面的來自FP激光器腔(例如來自FP激光器二極管102)的原始激光輸出對準(zhǔn)。該經(jīng)濾波的反射被注入回到FP激光器腔并將其激射模鎖定到FP腔模中與WDM濾波器108所定義的波長窗口相一致的一個，并創(chuàng)建對于高速長距離傳輸是重要的單模操作。數(shù)據(jù)傳輸可以通過直接調(diào)制到FP腔中的電流注入來使能。FP激光器腔中的光學(xué)增益不需要具有低的偏振依賴。
[0026]使用這種架構(gòu)，F(xiàn)R、光纖、WDM濾波器、FRM和FP腔的前端面形成光學(xué)耦合到FP腔的外部諧振腔。由WDM濾波器光譜提純的光場在外部腔體內(nèi)與FP腔諧振，并將FP激光器鎖定到FP腔模中與WDM濾波器對準(zhǔn)的一個。諧振的這種性質(zhì)放寬了對外部腔體中有效地鎖定FP激光器的損耗預(yù)算的要求。而且，雙重FR架構(gòu)的實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定了來自長外部腔體的偏振并且在之前實(shí)現(xiàn)的很大程度上鎖定FP的波長。
[0027]在一些實(shí)現(xiàn)中，不包括耦合器，并且WDM復(fù)用器的輸出被直接提供到部分反射的組件。在一些實(shí)現(xiàn)中，可以使用不同的方式來實(shí)現(xiàn)FRM的部分反射。例如，可以使用部分反射的反射鏡而不使用分光器。在另一個示例中，可以使用兩端口陣列波導(dǎo)(AWG)濾波器，其中一個端口連接到FRM而另一個端口用于傳輸。
[0028]在一些另選的實(shí)現(xiàn)中，可以去除FR。在該方案中，長腔體中的偏振仍然是穩(wěn)定的，但是FP激光器二極管必須具有合理低的偏振相關(guān)增益(TOG)但不是非常低的TOG，因?yàn)樾枰p重往返通過腔體來恢復(fù)偏振。合理低的TOG將確保有效鎖定FP激光器波長。這相對于常規(guī)實(shí)現(xiàn)仍是改進(jìn)，在常規(guī)實(shí)現(xiàn)中偏振狀態(tài)不穩(wěn)定，并且因此激光器性能對PDG非常敏感，所以需要非常低的H)G。
[0029]在一些其它實(shí)現(xiàn)中，所用的光纖是偏振(PM)光纖，F(xiàn)R和FRM兩者從該結(jié)構(gòu)被去除。PM光纖用于穩(wěn)定長腔體中的偏振。
[0030]在一些實(shí)現(xiàn)中，要求FP激光器二極管的FP腔模與WDM濾波器對準(zhǔn)(例如與WDM濾波器的中心頻率對準(zhǔn))一一例如在它們固有地不對準(zhǔn)時。在一些實(shí)現(xiàn)中，可以通過調(diào)諧FP腔或WDM濾波器來實(shí)現(xiàn)對準(zhǔn)。在一些實(shí)現(xiàn)中，加熱元件可以耦合到FP激光器二極管和WDM濾波器中的一者或兩者來完成該調(diào)諧。另選地，可以使用一個或多個熱電冷卻器(TEC)。
[0031]現(xiàn)在參考圖2，在另一實(shí)現(xiàn)中，示出了示例的具有外部調(diào)制的自注入鎖定的FP激光器結(jié)構(gòu)200。外部調(diào)制器(EM) 202位于FP激光器二極管102和FR 104之間以實(shí)現(xiàn)較高的傳輸性能。在一些實(shí)現(xiàn)中，EM可以是半導(dǎo)體光學(xué)放大器(SOA)或基于Mach-Zehnder干涉儀(MZI)的強(qiáng)度調(diào)制器。在所提出的架構(gòu)中解決了現(xiàn)有RSOA研宄中SOA的調(diào)制速度通常很慢的擔(dān)憂。這歸因于從遠(yuǎn)高于閾值地操作的FP激光器到SOA中的高得多的功率注入，這降低了 SOA中的載流子壽命并使能更高速的調(diào)制性能。
[0032]現(xiàn)在參考圖3，在另一實(shí)現(xiàn)中，示出了具有外部調(diào)制的外腔式FP激光器結(jié)構(gòu)300的第二示例。在該示例中，F(xiàn)R 104可以放置在FP激光器二極管102和EM 202之間。FR 104在FP激光器二極管102和EM 202之間的放置可以減小通過EM 202的被反射激光束的重新調(diào)制。在此架構(gòu)中，通過EM的被反射的激光束將具有相比于EM的設(shè)計偏振偏離45度的偏振，并降低通過EM的被反射激光束的重新調(diào)制的作用。另外，注入回到FP激光器的光保持與原始偏振很好地對準(zhǔn)，以確保波長鎖定的有效性。通過對比，在圖2所示的示例中，通過EM的被反射的光將被重新調(diào)制，這在MZI和SOA調(diào)制器兩者的情況下可能引起對前向信號調(diào)制的干擾。同樣在SOA調(diào)制器的情況下，被反射的光可能影響飽和光學(xué)增益并降低前向信號調(diào)制的質(zhì)量。
[0033]通過FP激光器遠(yuǎn)高于閾值地操作，由返回注入光的重新調(diào)制導(dǎo)致的前向信號調(diào)制質(zhì)量的降低應(yīng)當(dāng)很小，因?yàn)榍跋蛐盘柌皇莵碜杂诜糯蠓祷刈⑷牍獾闹匦律蛇^程，而是直接來自于FP激光器本身，并且比被用于鎖定FP激光器模的返回注入光強(qiáng)很多。然而，當(dāng)使用圖3所示的架構(gòu)時，可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的改進(jìn)。
[0034]現(xiàn)在參考圖4，在另一個實(shí)現(xiàn)中，示出了示例的架構(gòu)400，其中通過使用復(fù)用器(例如基于陣列波導(dǎo)光柵(AWG)的WDM MUX402),外腔式FP激光器二極管可以結(jié)合到WDM架構(gòu)中。AWG MUX在外腔式激光器結(jié)構(gòu)中提供WDM濾波器功能，其中AWG的每個輸入端口定義用于連接到該特定輸入端口的FP激光器的不同的激射波長，并在輸出端口處將所有激光器輸入組合在一起，以便于單個光纖傳輸。在常規(guī)WDM-PON系統(tǒng)中，WDM MUX/DEMUX和光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)用戶之間的距離可以是在幾百米到幾千米的范圍。雙重FR架構(gòu)的實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定了來自長的外部腔體的偏振，并且對于確保FP激光器的波長鎖定的有效性是關(guān)鍵的。如圖4所示，提供了圖2的架構(gòu)，其中用AWG MUX來代替DWDM復(fù)用器。
[0035]圖5示出了基于上述WDM-PON系統(tǒng)的通過單個光纖的完整的多點(diǎn)到多點(diǎn)連接器的示例。波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)(WDM Ρ0Ν)包括耦合到第一復(fù)用器504(例如第一陣列波導(dǎo)光柵(AWG)復(fù)用器(MUX))的輸入的一個或多個光線路終結(jié)(OLT)點(diǎn)502。每個光線路終結(jié)點(diǎn)502包括FP激光器二極管、外部調(diào)制器(EM)，外部調(diào)制器(EM)從FP激光器二極管接收輸出光學(xué)信號并提供輸出光學(xué)信號作為到法拉第旋轉(zhuǎn)器的輸入。法拉第旋轉(zhuǎn)器的輸出可以被提供作為到第一復(fù)用器504 (例如第一 AWG MUX)的輸入。每個光線路終結(jié)還可以包括所示的接收器光學(xué)組裝件(ROSA)。多個OLT 502可以被包括在WDM-PON系統(tǒng)中，各自提供到第一復(fù)用器504的輸入。
[0036]WDM-PON系統(tǒng)還包括用于從第一復(fù)用器504的輸出接收光學(xué)信號的第一分光器506和耦合到第一分光器506的一個端口的第一法拉第旋轉(zhuǎn)鏡(FRM) 508。如上所討論的，被反射的光學(xué)信號在被注入到OLT的FP激光器腔中之前被反射回到FR和EM中。第一分光器的第二端口將來自O(shè)LT的輸出光學(xué)信號耦合到光纖510，光纖510的另一端耦合到第二分光器512。第二分光器512類似于第一分光器506地被配置，并具有親合到第二法拉第旋轉(zhuǎn)鏡514的一個端口(以產(chǎn)生另一個被反射的光學(xué)信號)。第二分光器512的輸入耦合到第二復(fù)用器516 (例如第二陣列波導(dǎo)光柵AWG MUX)的輸出。第二復(fù)用器516的輸入分別耦合到一個或多個光網(wǎng)絡(luò)單元(0NU)518。在一些實(shí)現(xiàn)中，每個ONU 518包括類似于OLT的結(jié)構(gòu)一一盡管光的不同波長可用于激光器，包括FP激光器二極管、外部調(diào)制器(EM)和法拉第旋轉(zhuǎn)器(FR)。在操作中，相應(yīng)復(fù)用器的光學(xué)輸出由相應(yīng)的法拉第旋轉(zhuǎn)鏡(FRM)部分地反射，如上所討論的。
[0037]可以實(shí)現(xiàn)WDM激光器和WDM-PON架構(gòu)與現(xiàn)有TDM-PON系統(tǒng)的無縫融合而不需要折中激光器特性。圖6和圖7示出了用于與現(xiàn)有TDM-PON系統(tǒng)集成的示例架構(gòu)。更具體地，圖6示出了將單通道外腔式FP激光器作為WDM激光器添加到現(xiàn)有TDM-PON系統(tǒng)中。
[0038]圖7示出了將一組WDM-PON ONU融合到現(xiàn)有TDM-PON系統(tǒng)中的示例。在又一個實(shí)現(xiàn)中，通過使用單通道DWDM濾波器，外腔式FP激光器二極管可以用作單獨(dú)的WDM激光器。
[0039]對于諸如光線路終結(jié)(OLT)的某些應(yīng)用，多個WDM激光器可以都放置在同一設(shè)備中。外部腔體耦合的FP激光器的構(gòu)造可以被實(shí)現(xiàn)而無需FP與WDM濾波器之間的長的光纖。另外，不需要管理由長的應(yīng)變光纖潛在引入的偏振失真。
[0040]在一些實(shí)現(xiàn)中，為了實(shí)現(xiàn)WDM激光器，F(xiàn)P激光器被耦合到所謂的光子集成電路(PIC)芯片，該芯片具有集成在同一基板上的多個光學(xué)元件。圖8示出了使用光子集成電路芯片的示例的WDM激光器。
[0041]在這樣的實(shí)現(xiàn)中，PIC芯片可依次包含EM、WDM濾波器和分光器，分光器的一個臂耦合到反射器，另一個臂耦合到PIC芯片的輸出端。PIC芯片上的所有元件可以通過同一基板上的一個或多個集成光波導(dǎo)而相互耦合，這些光波導(dǎo)在Pic的一端上用來耦合到FP激光器，并且在另一端上用來耦合到用于輸出應(yīng)用的光纖。由于所有元件被集成在同一芯片上，偏振得以很好地保持。在一些另選的實(shí)現(xiàn)中，為了避免PIC的復(fù)雜性，分光器和反射器可以從Pic移出并通過使用例如短長度的PM光纖而被放置在輸出光纖中。
[0042]圖9示出了示例的WDM激光器陣列。由于多個WDM激光器可以都放置在同一 OLT設(shè)備中，可以通過以下來實(shí)現(xiàn)緊湊且高密度的集成WDM激光器陣列:將FP激光器的陣列耦合到包含光波導(dǎo)陣列的PIC，這些光波導(dǎo)耦合到同一 PIC基板上的EM的陣列。EM的陣列接著耦合到WDM MUX (諸如AWG)、并由該WDM MUX復(fù)用到耦合到分光器的一個波導(dǎo)中，其中該分光器的一個臂耦合到反射器，另一個臂耦合到同一 PIC的輸出端。
[0043]雖然上面是參照特定的結(jié)構(gòu)和裝置，但是本技術(shù)的各個方面可被具體實(shí)現(xiàn)為一個或多個方法。在一個示例方法中，提供了來自FP激光器二極管的光學(xué)輸出。輸出光學(xué)信號通過光纖(光纖或PM光纖)耦合到光學(xué)復(fù)用器，輸出光學(xué)信號在光學(xué)復(fù)用器處被復(fù)用以產(chǎn)生經(jīng)復(fù)用的信號。經(jīng)復(fù)用的信號可選地被分離，產(chǎn)生第一分離信號。經(jīng)復(fù)用的信號(或第一分離信號)被反射回到與FP激光器二極管關(guān)聯(lián)的FP激光器腔。該方法包括:將FP激光器二極管的一個FP腔模與由光學(xué)復(fù)用器生成的光學(xué)通帶中心對準(zhǔn)，和將FP激光器波長鎖定到單模操作。該方法進(jìn)一步包括控制通過光纖傳播并被反射回到FP激光器二極管的光的偏振以與FP激光器二極管的偏振對準(zhǔn)。
[0044]已經(jīng)描述了本發(fā)明的多個實(shí)施例。然而，可以理解，可以進(jìn)行各種修改而不背離本發(fā)明的精神和范圍。因此，其它實(shí)施例在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種裝置，包括: FP激光器二極管； 法拉第旋轉(zhuǎn)器FR，被耦合成接收FP激光器二極管的光學(xué)輸出并將所述光學(xué)輸出的偏振旋轉(zhuǎn)大致45度； 光纖，在第一端處被耦合成接收FR的輸出； 波分復(fù)用器WDM濾波器，被耦合到光纖的第二端以從所述光纖接收光學(xué)信號；和 法拉第旋轉(zhuǎn)鏡FRM，被直接或間接地耦合到WDM濾波器的輸出端， 其中WDM濾波器的光學(xué)輸出由FRM部分地反射，使得在傳輸通過FRM并由FRM反射之后被反射的光束的偏振被旋轉(zhuǎn)大致90度，并且其中被反射的光學(xué)信號接著在被注入回到FP激光器二極管之前通過WDM濾波器、光纖，并且以其偏振由FR旋轉(zhuǎn)另一個大致45度地通過FR0
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，還包括外部調(diào)制器EM，所述外部調(diào)制器EM位于FP激光器二極管和法拉第旋轉(zhuǎn)器之間，并且被耦合成接收FP激光器二極管的光學(xué)輸出并調(diào)制輸出光學(xué)信號，使得產(chǎn)生經(jīng)調(diào)制的信號以供所述裝置傳輸。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，還包括外部調(diào)制器EM，所述外部調(diào)制器EM位于法拉第旋轉(zhuǎn)器和光纖之間，并且被耦合成接收法拉第旋轉(zhuǎn)器的光學(xué)輸出并調(diào)制輸出光學(xué)信號，使得產(chǎn)生經(jīng)調(diào)制的信號以供所述裝置傳輸。
4.如權(quán)利要求1或2或3所述的裝置，其中WDM濾波器具有以下的形式:具有被耦合成從光纖接收輸出光學(xué)信號的一個輸入端以及被耦合到分光器的輸出端的陣列波導(dǎo)光柵(AffG)WDM復(fù)用器。
5.如權(quán)利要求1或2或3所述的裝置，其中WDM濾波器是可調(diào)諧濾波器。
6.如權(quán)利要求2或3或4或5所述的裝置，其中EM是半導(dǎo)體光學(xué)放大器。
7.如權(quán)利要求2或3或4或5所述的裝置，其中EM是基于Mach-Zehnder干涉儀的調(diào)制器。
8.如權(quán)利要求1到7中任一項(xiàng)所述的裝置，其中光纖的長度從大致幾百米到幾千米。
9.如權(quán)利要求1到8中任一項(xiàng)所述的裝置，還包括用于將FP激光器二極管的FP腔模與WDM濾波器對準(zhǔn)的部件。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其中所述部件包括附接到FP激光器二極管和WDM濾波器中的任一者或兩者的加熱元件。
11.一種裝置，包括: FP激光器二極管； 光纖，在第一端處被耦合成接收FP激光器二極管的輸出； 波分復(fù)用器WDM濾波器，被耦合到光纖的第二端以從所述光纖接收光學(xué)信號；和 法拉第旋轉(zhuǎn)鏡FRM，被耦合到WDM濾波器的輸出端， 其中WDM濾波器的光學(xué)輸出由法拉第旋轉(zhuǎn)鏡FRM部分地反射，使得在傳輸通過FRM并由FRM反射之后被反射的光束的偏振被旋轉(zhuǎn)大致90度，并且其中被反射的光學(xué)信號接著在被注入回到FP激光器二極管之前通過WDM濾波器和光纖。
12.—種裝置，包括: FP激光器二極管； 保偏PM光纖，在第一端處被親合成接收FP激光器二極管的輸出； 波分復(fù)用器WDM濾波器，被耦合到PM光纖的第二端以從所述PM光纖接收光學(xué)信號；和 反射鏡，被親合到WDM濾波器的輸出端， 其中WDM濾波器的光學(xué)輸出由反射鏡部分地反射，并且其中被反射的光學(xué)信號接著在被注入回到FP激光器二極管之前通過WDM濾波器和PM光纖。
13.一種裝置，包括: FP激光器二極管； 光子集成電路PIC芯片，所述PIC芯片包括多個光學(xué)元件，所述多個光學(xué)元件包括: 外部調(diào)制器EM，通過PIC芯片被耦合到FP激光器二極管以從FP激光器二極管接收光學(xué)信號; 波分復(fù)用器WDM濾波器，被耦合到EM ;和 分光器，具有耦合到反射器的第一臂和耦合到PIC芯片的輸出端的第二臂； 其中WDM濾波器的光學(xué)輸出由所述反射器部分地反射，并且其中被反射的光學(xué)信號接著在被注入回到FP激光器二極管之前通過PIC芯片。
14.如權(quán)利要求13所述的裝置，其中PIC芯片上的所述多個光學(xué)元件通過同一基板上的一個或多個集成光波導(dǎo)而彼此耦合。
15.如權(quán)利要求13或14所述的裝置，還包括: 一個或多個第二 FP激光器二極管，每個第二 FP激光器二極管都被耦合到PIC芯片的對應(yīng)的第二光波導(dǎo)，每個第二波導(dǎo)耦合對應(yīng)的第二多個光學(xué)元件，所述第二多個光學(xué)元件包括相應(yīng)的第二 EM、第二 WDM濾波器、第二分光器和第二反射器。
16.—種系統(tǒng)，包括: 自接種波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)WDM PON，所述WDM PON包括: 一個或多個光線路終結(jié)OLT點(diǎn)，被耦合到第一波分復(fù)用WDM復(fù)用器的輸入端，每一個光線路終結(jié)包括: FP激光器二極管； 外部調(diào)制器EM，從FP激光器二極管接收輸出光學(xué)信號并提供輸出光學(xué)信號作為到法拉第旋轉(zhuǎn)器的輸入； 法拉第旋轉(zhuǎn)器，被耦合成接收EM的光學(xué)輸出并將所述光學(xué)輸出的偏振旋轉(zhuǎn)大致45度，并且法拉第旋轉(zhuǎn)器的輸出端被耦合到WDM復(fù)用器的輸入端； 第一分光器，用于從第一 WDM復(fù)用器的輸出端接收光學(xué)信號； 第一法拉第旋轉(zhuǎn)鏡FRM，被耦合到第一分光器的一個輸出端； 第二分光器; 第二法拉第旋轉(zhuǎn)鏡FRM，被親合到第二分光器的一個輸出端； 光纖，被親合在第一分光器和第二分光器之間； 第二 WDM復(fù)用器，具有耦合到第二分光器的輸入端的輸出端； 一個或多個光網(wǎng)絡(luò)單元0NU，被耦合到第二 WDM復(fù)用器的輸入端，每一個ONU包括: FP激光器二極管； 法拉第旋轉(zhuǎn)器，被耦合成接收FP激光器二極管的光學(xué)輸出并將所述光學(xué)輸出的偏振旋轉(zhuǎn)大致45度； 外部調(diào)制器EM，從法拉第旋轉(zhuǎn)器接收輸出光學(xué)信號并且提供所述輸出光學(xué)信號作為到第二 WDM復(fù)用器的輸入； 其中相應(yīng)WDM復(fù)用器的光學(xué)輸出由相應(yīng)的法拉第旋轉(zhuǎn)鏡FRM部分地反射。
17.如權(quán)利要求16所述的裝置，其中第一WDM復(fù)用器和第二 WDM復(fù)用器中的一者或多者是陣列波導(dǎo)AWG復(fù)用器的形式。
18.—種方法，包括: 從FP激光器二極管提供光學(xué)輸出； 將輸出光學(xué)信號經(jīng)由光纖耦合到光學(xué)復(fù)用器并復(fù)用所述輸出光學(xué)信號以產(chǎn)生經(jīng)復(fù)用的信號； 分離所述經(jīng)復(fù)用的信號并產(chǎn)生第一分離信號； 將第一分離信號反射回到FP激光器腔； 將FP激光器二極管的一個FP腔模與由光學(xué)復(fù)用器生成的光學(xué)通帶中心對準(zhǔn)，并且將FP激光器波長鎖定到單模操作；和 對通過光纖傳播并被反射回到FP激光器二極管的光的偏振進(jìn)行控制以與FP激光器二極管的偏振對準(zhǔn)。
【文檔編號】H04B10/50GK104508921SQ201280074993
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2012年7月30日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月30日
【發(fā)明者】莊榮敏, 于讓塵, D·笛莫拉, 黃松炳 申請人:奧普林克通信公司