專利名稱：監(jiān)視－控制經(jīng)可變的空間濾光后的激光波長的制作方法
相關(guān)的專利申請這項(xiàng)申請是美國專利申請第08／979，204號(1997年11月26日申請)的部分繼續(xù)申請，在此通過引證將其全部教導(dǎo)并入。
本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)為了在不安裝新的光纖鏈路的情況下增加數(shù)據(jù)吞吐量，正在使用波分多路復(fù)用(WDM)系統(tǒng)。這些系統(tǒng)依靠半導(dǎo)體激光器的可調(diào)能力來訪問光纖傳播的大部分光譜。這可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)速率增加一個數(shù)量級或者更多。
供這些WDM系統(tǒng)使用的信道間隔標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)頒布。就光學(xué)頻率而言，頻率間隔是緊張的。就在大約1．5微米(μm)下工作的激光二極管而言，它通常是在100千兆赫(GHz)下工作的；這表現(xiàn)為大約0．8納米(nm)的最小波長信道間隔。新標(biāo)準(zhǔn)不斷出現(xiàn)，在某些情況下它們的信道間隙更狹窄。
為了在WDM系統(tǒng)的各種信道中運(yùn)行，怎樣調(diào)諧激光二極管將取決于所用激光二極管的特定類型。分布反饋(DFB)激光二極管是通過改變二極管的溫度來調(diào)諧的。溫度控制通常是通過在激光通信模塊的前前后后使用熱電冷卻器實(shí)現(xiàn)的。這些器件利用珀?duì)柼?熱效應(yīng)以能夠進(jìn)行電調(diào)制的方式吸取熱量。法布里-珀羅激光器通過控制它們的溫度進(jìn)行類似地調(diào)諧。分布式布喇格(DBR)激光器是通過溫度和注入電流(injection current)調(diào)諧的。在更寬的范圍內(nèi)調(diào)諧是通過改變激光二極管的結(jié)構(gòu)(例如改變光柵頻率(grating freqency))來完成的。
為了在這些WDM系統(tǒng)中保持適當(dāng)?shù)男诺篱g隔，人們已經(jīng)提出一些解決辦法。這些建議通常是依靠精確的工廠校準(zhǔn)(例如，在分布反饋激光器中存在著固有的制造變異性所以需要校準(zhǔn))和在安裝后依靠手控微調(diào)WDM模塊的波長來檢測和調(diào)節(jié)因老化和環(huán)境影響造成的波長偏移。
本發(fā)明的概述本發(fā)明涉及對激光二極管系統(tǒng)進(jìn)行波長反饋控制和／或監(jiān)視。因此，它特別適合應(yīng)用于保持在WDM系統(tǒng)中找到的狹窄的信道間隔。本發(fā)明在依靠空間可變?yōu)V光材料確定或監(jiān)視激光二極管的波長方面是獨(dú)特的。這類濾光片基于其緊湊性和可調(diào)性提供各種特殊的優(yōu)點(diǎn)，這有利于用小巧的可調(diào)模塊實(shí)現(xiàn)WDM器件。
一般的說，本發(fā)明的第一方面的特點(diǎn)是受反饋控制的激光通信器件。通常，該器件包括激光二極管或激光放大器，它們是受調(diào)制的，即根據(jù)輸入信號調(diào)制其輸出，以便產(chǎn)生用輸入信號編碼的光學(xué)信號。然而，空間可變?yōu)V光材料是為至少接收激光器件所產(chǎn)生的部分光學(xué)信號而準(zhǔn)備的，而且檢測器可以用于檢測經(jīng)過這樣濾光的光學(xué)信號。然后，監(jiān)視和控制電路系統(tǒng)可以利用檢測器(或檢測器組)的響應(yīng)來確定波長并且有可能提供反饋控制。
在優(yōu)選實(shí)施方案中，空間可變?yōu)V光材料具有隨空間變化的通頻帶。另外，低通、高通或狹窄的通頻帶隨空間變化的刻痕濾光材料(notch filter material)可能被替換，透射或反射濾光材料也可能被替換。
此外，檢測器并非是絕對必要的。可變的濾光材料可以用于把窄頻率反饋提供給在可調(diào)的窄頻帶下運(yùn)行的放大器。
在優(yōu)選實(shí)施方案中，空間可變?yōu)V光材料和至少一個檢測器是為對來自激光二極管或放大器背面的光線進(jìn)行濾光和檢測準(zhǔn)備的。按照這種方式，該器件可用的總輸出功率將不會減少，就該二極管而言基本上取決于自由背面光線(the free rear facetlight)。但是，在其它裝置中，可能在空間或周期的基礎(chǔ)上或在工廠校準(zhǔn)期間對來自正面的光線進(jìn)行采樣。
在第一實(shí)施方案中，實(shí)際上至少使用兩個檢測器。這種配置使分別檢測波長高于和低于為該器件指定的中心波長的光線成為可能。控制電路系統(tǒng)調(diào)整激光二極管的波長以便保持諸檢測器的響應(yīng)幅度之間的預(yù)定關(guān)系。此外，激光二極管的輸出功率可以依據(jù)諸檢測器的綜合響應(yīng)進(jìn)行調(diào)制和控制。
這個實(shí)施方案將在制造該器件時提供某種方便和靈活性。兩個檢測器的布局將確定濾光輸出中的響應(yīng)交疊點(diǎn)。交疊波長位置的調(diào)節(jié)方法是改變兩個檢測器的相對位置，以致響應(yīng)增強(qiáng)并且改變交疊波長，或者使兩者相對中點(diǎn)相等，以致響應(yīng)增強(qiáng)但交疊波長不變。
但是，兩個檢測器并非是必不可少的。在第二實(shí)施方案中，單檢測器是相對空間可變?yōu)V光材料安排的，以致其有效區(qū)域在空間上隨濾光片變化。于是，波長將得到控制，以便保持該檢測器的預(yù)定響應(yīng)。
在另一個單檢測器實(shí)施方案中，使用線性的電荷耦合器件。每個單元代表單獨(dú)的一個波長間隔。
本發(fā)明另一方面的特點(diǎn)是，包括眾多信道子系統(tǒng)的激光二極管波分多路復(fù)用通信系統(tǒng)。每個子系統(tǒng)都把空間可變?yōu)V光材料用在波長反饋控制方案中。
在該系統(tǒng)的某些配置中，空間可變?yōu)V光材料是諸子系統(tǒng)公用的，以致一個隨空間變化的濾光片被用于多個子系統(tǒng)。此外，檢測器陣列(如電荷耦合器件)可以用在多重子系統(tǒng)的控制方案中。
一般的說，本發(fā)明的第三方面涉及利用空間可變?yōu)V光材料控制激光二極管通信系統(tǒng)的方法。此外，該材料可以用于校準(zhǔn)波分多路復(fù)用的光學(xué)通信系統(tǒng)。
本發(fā)明的上述和其它特點(diǎn)(包括各種新穎的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)和零件組合)以及其它優(yōu)點(diǎn)現(xiàn)在將參照附圖更詳細(xì)地予以介紹并且將在權(quán)利要求書中一一指出。人們應(yīng)當(dāng)理解展示體現(xiàn)本發(fā)明的特定方法和器件僅僅是為了說明的目的而不是作為對本發(fā)明的限制。在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，本發(fā)明的原理和特征可以在各種各樣的實(shí)施方案中使用。
附圖簡要說明在這些附圖中，相同的參考字符指的是遍及不同附圖的同一零部件。這些附圖并非一定按比例繪制，而是把重點(diǎn)放在圖解說明本發(fā)明的原理上。


圖1是說明依據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)二極管通信器件的方框圖；圖2是在本發(fā)明的通信器件中濾光片和檢測器布局的示意透視圖3是通頻帶中心頻率作為由空間可變?yōu)V光材料制成的空間濾光片位置的函數(shù)的變化曲線；圖4是透射光強(qiáng)度隨波長變化的曲線，其中空間可變?yōu)V光材料處在任意位置X0；圖5是檢測器的響應(yīng)作為來自激光二極管的光學(xué)信號的函數(shù)的變化曲線；圖6是圖解說明本發(fā)明的激光二極管通信器件在激光二極管波分多路復(fù)用通信系統(tǒng)中作為信道子系統(tǒng)的裝置的方框圖；圖7是依據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方案的激光二極管通信器件的方框圖；圖8是在通信器件的第二實(shí)施方案中檢測器與空間可變?yōu)V光材料的布局平面圖；圖9是說明使用空間可變反射濾光材料的替代裝置的示意方框圖；圖10是把半導(dǎo)體放大器與刻痕可線性變化的濾光材料用于特殊的波長鎖定操作的另一個實(shí)施方案；圖11是示意透視圖，其中空間可變?yōu)V光材料是利用模塊中的致動器調(diào)諧的。
本發(fā)明的詳細(xì)描述圖1是按照本發(fā)明的原理構(gòu)成的激光二極管通信器件100的方框圖。通常在這些器件中，激光二極管110在其部分反射或不反射的正面114產(chǎn)生光學(xué)信號112。在一個實(shí)施方案中，激光二極管是分布反饋激光器，它是在圍繞著1．5μm的范圍內(nèi)可調(diào)諧的。
根據(jù)對信息信號118的響應(yīng)調(diào)整激光二極管的注入電流，借此使信息通過編碼進(jìn)入光學(xué)信號112。具體地說，注入電流控制器116(它通常在通信器件100的外面)接收信息信號118并且反饋來自器件100的功率誤差信號120?？刂破?16調(diào)整激光二極管110的注入電流以便給信息信號編碼和保持預(yù)定的最低光強(qiáng)度輸出與該器件的損壞門限和用戶設(shè)計(jì)要求一致。
應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明還應(yīng)用于其它調(diào)制激光系統(tǒng)。例如，在替代實(shí)施方案中，該激光器可以用激光二極管和離散型調(diào)制器來代替。通常，在這種系統(tǒng)中極少按連續(xù)振蕩模式(a cw mode)運(yùn)行，而是把信息信號提供給該調(diào)制器。
光學(xué)信號112是通過光纖10傳輸?shù)模渲泄饫w10通常在通信器件100的外面，或者是作為光纖引出端被連接的。在典型的實(shí)施方案中，準(zhǔn)直透鏡122和耦合透鏡126用于把光學(xué)信號112耦合到光纖中以便傳輸。光隔離器124(它通常包括兩個偏振片和一個居間的法拉第旋轉(zhuǎn)器)被用于提供隔離。但是，可以用其它耦合系統(tǒng)來取代。光纖引出端的端面透鏡可以與分立的偏振片／-旋轉(zhuǎn)器／隔離器一起使用，也可以不與它們一起使用，取決于傾向性應(yīng)用。
通常，激光二極管110的溫度是受熱-電冷卻器128控制的。這些器件被用于從激光二極管吸取熱量或者給它加熱，以便保持恒定的受控工作溫度并因此保持光學(xué)信號112波長穩(wěn)定。熱敏電阻130被用于檢測激光二極管110的溫度。它產(chǎn)生溫度信號，該溫度信號被溫度控制電路系統(tǒng)131接收，該溫度控制電路系統(tǒng)利用波長誤差信號和溫度信號來調(diào)制熱-電冷卻器128，以便給該激光二極管加熱或降溫。在上電過程中，激光二極管的波長經(jīng)過調(diào)諧落在檢測電路(140和142)的俘獲范圍內(nèi)。在正常運(yùn)行期間，溫度控制電路系統(tǒng)131控制熱-電冷卻器128以便跟蹤所需的波長。但是，在這種操作期間，該熱敏電阻受到監(jiān)視，以保證溫度超過高和／或低溫度門限值時，使激光二極管或其它電路系統(tǒng)不致被損壞。
按照本發(fā)明，至少一部分光學(xué)信號132被監(jiān)視以便檢測激光二極管的瞬時工作波長。在這個圖解說明的實(shí)例中，光學(xué)信號是便于采樣的，其方法是檢測從激光二極管110背后的反射面134射出的光線。在優(yōu)選實(shí)施方案中，經(jīng)過采樣的光學(xué)信號部分132通過準(zhǔn)直透鏡136。從那兒，被采樣的光線通過空間可變?yōu)V光片138進(jìn)行濾光。在這個優(yōu)選實(shí)施方案中，濾光片138是由線性可變?yōu)V光材料構(gòu)成的，在濾光片面上其通頻帶是按X方向線性變化的。
在這個實(shí)施方案中，兩個檢測器，檢測器A 140和檢測器B142，檢測從濾光片138上兩個不同位置透射的光學(xué)信號。兩個檢測器各自的響應(yīng)指示提供給波長和功率誤差信號電路144。這個電路通常根據(jù)檢測器A 140的響應(yīng)與檢測器B 142的響應(yīng)的差值產(chǎn)生波長誤差信號145，以便借助溫度控制電路131控制熱-電冷卻器128。電路144還產(chǎn)生功率誤差信號120，該信號可供用戶在該器件外面利用并且被注入電流控制器116使用。功率誤差信號120優(yōu)選以檢測器140和142的綜合響應(yīng)為基礎(chǔ)。
圖2展示空間可變?yōu)V光片138和檢測器140、142的布局。具體地說，來自激光二極管110背面134的光線132通過準(zhǔn)直透鏡136在一塊獨(dú)特的空間可變?yōu)V光材料138上形成優(yōu)選橢圓形的照明區(qū)150。檢測器140、142被并排安排在濾光片138的后面。在優(yōu)選實(shí)施方案中，該濾光片大約500微米長并且跨其面提供0．8微米的波長偏移。
圖3是中心頻率通頻帶作為在空間可變?yōu)V光材料上空間位置X的函數(shù)圖。該對于濾波材料的中心頻率通頻帶取決于濾波片上的空間位置，在圖示的實(shí)施例方案中，通頻帶的波長隨著沿濾波片空間位置的增加而增加。
圖4說明示范通頻帶，將透射的光強(qiáng)度作為波長的函數(shù)作成曲線。在濾光材料上的給定位置X0，就該濾光材料的通頻帶而言存在一個唯一的中心頻率，λ(X0)。該濾光材料還有一個相對恒定的名義通頻帶寬度(B)。這個通頻帶定義在該濾光材料上給定位置光線的透射波長。具體地說，本質(zhì)上只有波長在λ(X0)-0．5B和λ(X0)+0．5B之間的光線才能在空間位置X0處透射。
圖5展示檢測器A 140和檢測器B 142由于它們相對濾光材料138的布局對光譜的不同響應(yīng)。具體地說，檢測器A 140定位在空間可變?yōu)V光材料138的前面，以致它具有以波長λA為中心的通頻帶。檢測器B 142定位在空間可變?yōu)V光材料138的不同位置的前面，以致它具有以波長λB為中心的通頻帶。在優(yōu)選實(shí)施方案的控制電路中，通信器件100的指定波長是λN，在一個特定的裝置中該波長在λA是和λB中間。因此，波長和功率誤差電路144產(chǎn)生波長誤差信號以便控制二極管的波長，在這個圖解說明的實(shí)施方案中，它是借助熱-電冷卻器128實(shí)現(xiàn)的。檢測器140和142的響應(yīng)是平衡的，因此提供反饋控制以便把激光二極管的波長保持在λN。
這個實(shí)施方案的構(gòu)型特別便于制造并且為制造提供了靈活性。兩個檢測器的布局將決定濾光片輸出中的響應(yīng)交疊點(diǎn)。通過相對一個檢測器移動另一個檢測器，交疊波長λN的響應(yīng)強(qiáng)度(在交疊點(diǎn)為m)和位置兩者都可以得到調(diào)節(jié)。這樣就改變了響應(yīng)強(qiáng)度和波長λN。另外，兩個檢測器的位置可以相對中點(diǎn)等距離移動。于是，響應(yīng)將增強(qiáng)或減弱，這將分別取決于兩個檢測器究竟是彼此相向移動還是相互背離，但λN保持不變。
在相關(guān)的想象中，相對該檢測器對移動濾光材料138將改變λA、λN、λB，以適應(yīng)不同的指定波長但不犧牲在靈敏度中原來的檢測器配置所提供的各種關(guān)系。這個特征較之為有許多信道(45至90或更多個信道)的WDM系統(tǒng)供應(yīng)激光器單元所需要的產(chǎn)品目錄(manufacturing inventories)具有特殊的重要性。在潛在的信道范圍內(nèi)工作的同屬的模塊可以事先生產(chǎn)。一般的說，特定的DFB激光器可以這樣生產(chǎn)，例如它可以基于12個潛在信道進(jìn)行調(diào)諧。這種同屬模塊被儲存起來。在需要適合某個特定信道的模塊時，將覆蓋該信道的同屬模塊選出、裝上可變?yōu)V光片并且經(jīng)過調(diào)節(jié)／調(diào)諧使該模塊在所需頻率上工作。
圖6展示在波分多路復(fù)用模塊200中通信器件100作為信道子系統(tǒng)的裝置。在這樣的系統(tǒng)中，每個子系統(tǒng)的經(jīng)過二極管都是受控的，以便在激光二極管工藝的調(diào)諧能力范圍內(nèi)在不同的波長λl-λk下運(yùn)行。例如，一個推薦系統(tǒng)，其中激光二極管的最小中心頻率從195．9太赫延伸到191．7太赫(THz)，而最小的信道間隔為100千兆赫。相應(yīng)的波長中心從1530．33nm延伸到1563．86nm，而且有大約0．8納米的間隔。在這樣的系統(tǒng)中，數(shù)十至數(shù)百個分開的信道用同一根單模光纖10傳輸，從而該光纖的總數(shù)據(jù)傳輸率相對非多路復(fù)用系統(tǒng)得到極大的增加。
當(dāng)這種器件在模塊200中被組裝在一起時，某些元件可以被子系統(tǒng)100共享。例如，在某些裝置中為了降低模塊成本，每個子系統(tǒng)中的分立檢測器140、142可以由檢測器陣列或電荷耦合器件(CCD)陣列來代替。另外，一條濾光材料可以被用于整個模塊。每個特定的子系統(tǒng)只訪問該條材料的一部分。此外，波長誤差信號電路可以作為功能獨(dú)立的電路分布在諸子系統(tǒng)之間，或者用共享的模擬／數(shù)字控制器電路對所有的子系統(tǒng)提供統(tǒng)一控制。
圖7是激光二極管通信器件的第二實(shí)施方案的方框圖。這個實(shí)施方案的不同之處僅限于它使用單檢測器143。這個檢測器143相對可變?yōu)V光片138是這樣安排的，以致其響應(yīng)幅度隨著被采樣的光學(xué)信號132的波長變化而改變。
圖8是檢測器143和空間可變?yōu)V光片138的方框圖。檢測器143本身(即檢測器離散的泊位)是按濾光片的空間變異性的方向共享的，以便提供依賴波長的操作。例如，如果激光二極管110的波長將要增加，那么濾光材料138透射的部分將按x的正方向偏移。在x的正方向上，檢測器143的有效區(qū)增大，以致它對給定波長更敏感。因此，波長誤差信號電路145調(diào)整熱-電冷卻器128使檢測器的響應(yīng)保持在預(yù)定水平。在這個圖解說明的實(shí)例中，電路145調(diào)整二極管的溫度以便跟蹤波長λN。
返回圖7，因?yàn)闄z測器143不容易用于功率控制，所以需要獨(dú)立的功率檢測器152，以便產(chǎn)生功率誤差信號120。
在其它實(shí)施方案中，使用CCD型檢測器。這些CCD元件(優(yōu)選線性的)是為了在空間可變?yōu)V光材料的變異性方向上展開而準(zhǔn)備的。每個CCD元件代表一個獨(dú)立的波長間隔。于是，激光二極管的波長受到控制，從而保持在每個間隔中檢測到的光強(qiáng)信號之間的預(yù)定關(guān)系。
雖然已經(jīng)介紹了本發(fā)明在與分布反饋激光器結(jié)合時的用途，但是本發(fā)明可以廣泛地應(yīng)用于其它類型的激光二極管器件或其它波長可調(diào)的激光器。例如，溫度受控的激光器件(如法布里-珀羅激光器和分布式布喇格反射激光器也都可以使用)。此外，通過調(diào)節(jié)內(nèi)腔光柵(an intra-cavity grating)來調(diào)諧波長的外腔激光器是另一種替代品。在這種裝置中，波長誤差信號被用于控制執(zhí)行元件(如壓電器件)，該器件實(shí)際上旋轉(zhuǎn)光柵以便調(diào)諧波長。
圖9展示本發(fā)明的另一個實(shí)施方案，該實(shí)施方案使用反射型空間可變?yōu)V光材料，在這個實(shí)施方案中有意義的變異在于光線是被濾光材料反射的而不是通過該材料透射。具體地說，從激光二極管的背面134發(fā)射的光線通過透鏡136準(zhǔn)直，然后通過空間可變?yōu)V光片138-1(作為折疊式反射鏡)被再次改變方向。如上所述，在這種布局中檢測器A 140和檢測器B 142接收光線以便提供功率信號和誤差信號120、145。依據(jù)不同的配置，空間可變?yōu)V光材料138-1可以是刻痕線性可變?yōu)V光片(a notchlinearly variable filter)、或者是低通、高通或通頻帶濾光材料。
圖10展示本發(fā)明在可調(diào)激光器件結(jié)構(gòu)中的又一個實(shí)施方案。在這個實(shí)施方案中，激光放大器110-2代替激光二極管。在放大器110-2中產(chǎn)生的光線112被傳送到調(diào)制器111。在優(yōu)選實(shí)施方案中，該調(diào)制器具有帶涂層的空間反射面，該反射面定義諧振器的輸出面。從放大器110-2的其它末端射出的光線132通過透鏡136-2被聚焦到空間可變?yōu)V光材料138-2上。具體地說，空間可變?yōu)V光材料138-2是一種刻痕、線性、線性可變?yōu)V光片(NLVF)，它沿著該濾光材料在每個位置上以非常窄的頻帶反射。這些反射頻率沿著該濾光材料的全長是可隨空間變化的，優(yōu)選以線性方式變化。在這個優(yōu)選實(shí)施方案中，從放大器110-2的背面134射出的光線被聚焦或準(zhǔn)直到NLVF 138-2上。這樣產(chǎn)生一個狹窄的帶寬反饋到放大器110-2中，以便產(chǎn)生實(shí)質(zhì)上單一頻率的激光。因此，該激光放大器將被鎖定到這個反射波長范圍上。
這種設(shè)計(jì)的一個優(yōu)點(diǎn)是容易完成對其波長的監(jiān)控。因?yàn)樵贜LVF 138-2后面的兩個空間上分開的檢測器140、142，將由于它們的布局而起不同的作用，所以控制電路是以減法為基礎(chǔ)的，即基于檢測器A 140與檢測器B 142之間的響應(yīng)差異。這個系統(tǒng)的一個優(yōu)點(diǎn)是避免使用在法布里-珀羅型激光器中普遍使用的相位補(bǔ)償器。
最后，圖11展示對前面揭示的諸實(shí)施方案的一種潛在的改進(jìn)。在某些情況下，為了設(shè)定器件的工作頻率，在制造時固定空間可變?yōu)V光材料可能是符合要求的。這類似于逐次逼近法(set-and-forget approach)。另外，本發(fā)明可以是在制造后可由用戶調(diào)諧的。具體地說，濾光片致動器164借助臂162與空間可變?yōu)V光材料138連接，從而允許線性可變?yōu)V光材料138沿著x軸移動，即滑移。在一種裝置中，致動器164是簡單的調(diào)節(jié)螺釘，其一頭優(yōu)選是在模塊外面可接近的。另外，微型機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)類的致動器有可能與其它方法(例如靈巧膜(smartfilms)、記憶金屬和基于壓電晶體的系統(tǒng))一起使用，以便在開環(huán)或閉環(huán)控制電路中提供受電子電路控制的主動調(diào)諧。
盡管這項(xiàng)發(fā)明已經(jīng)被具體地展示并且通過其優(yōu)選實(shí)施方案做了詳細(xì)的介紹，但是熟悉這項(xiàng)技術(shù)的人應(yīng)當(dāng)理解在不脫離權(quán)利要求書所定義的本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以在形式和細(xì)節(jié)上做各種各樣的變化。熟悉這項(xiàng)技術(shù)的人將承認(rèn)或利用不多的例行實(shí)驗(yàn)就能夠弄清許多等價于這份說明書所介紹的本發(fā)明的特定實(shí)施方案的實(shí)施方案。這些等價實(shí)施方案傾向于落在權(quán)利要求書規(guī)定的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1．一種受反饋控制的激光通信器件，包括激光器件，它產(chǎn)生光學(xué)信號；空間可變?yōu)V光材料，它是為至少接收一部分激光器件所產(chǎn)生的光學(xué)信號而設(shè)置的；至少一個檢測器，其將檢測由空間可變?yōu)V光材料接收和濾光的光學(xué)信號；以及控制電路系統(tǒng)，它利用所述至少一個檢測器的響應(yīng)控制激光器件的波長。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的激光通信器件，其中空間可變?yōu)V光材料具有隨空間變化的通頻帶。
3．根據(jù)上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的激光通信器件，其中空間可變?yōu)V光材料和至少一個檢測器是為過濾和檢測來自激光器件背面的光線而準(zhǔn)備的。
4．根據(jù)上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的激光通信器件進(jìn)一步包括至少兩個檢測器，這兩個檢測器是為相對空間可變?yōu)V光材料分別檢測高于和低于為所述器件指定的中心波長的光線而準(zhǔn)備的。
5．根據(jù)權(quán)利要求4的激光通信器件，其中控制電路系統(tǒng)調(diào)諧所述激光器件的波長以便保持來自檢測器的諸響應(yīng)之間的預(yù)定關(guān)系。
6．根據(jù)權(quán)利要求4或5的激光通信器件，其中所述激光器件的輸出功率將根據(jù)諸檢測器的綜合響應(yīng)進(jìn)行調(diào)制。
7．根據(jù)上述權(quán)利要求1的激光通信器件，其中檢測器相對空間可變?yōu)V光材料布局，致使其有效區(qū)域在空間上隨著濾光片改變。
8．根據(jù)上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的激光通信器件，其中所述器件安裝在模塊內(nèi)。
9．根據(jù)上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的激光通信器件，其中所述激光器件的波長通過控制所述激光器件的溫度得以控制的。
10．根據(jù)權(quán)利要求1至8中任何一項(xiàng)的激光通信器件，其中激光器件的波長通過控制激光器件的腔內(nèi)光柵得以控制的。
11．根據(jù)上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的激光通信器件，其中檢測器包括線性的電荷耦合器件。
12．根據(jù)上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的激光通信器件，其中所述激光器件是受信息信號調(diào)制的激光二極管。
13．根據(jù)權(quán)利要求1至11中任何一項(xiàng)的激光通信器件，其中激光器件是放大器。
14．根據(jù)權(quán)利要求13的激光通信器件進(jìn)一步包括調(diào)制放大器輸出幅度的調(diào)制器。
15．根據(jù)上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的激光通信器件，其中空間可變?yōu)V光材料具有隨空間變化的透射通頻帶。
16．根據(jù)上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的激光通信器件，其中空間可變?yōu)V光材料具有隨空間變化的反射通頻帶。
17．一種激光波長監(jiān)視系統(tǒng)，包括激光二極管，它產(chǎn)生光束；空間可變?yōu)V光材料，它是為至少接收一部分激光二極管所產(chǎn)生的光束而準(zhǔn)備的；檢測器，它將檢測經(jīng)過空間可變?yōu)V光材料接收和濾光的那部分光束；以及電路系統(tǒng)，它利用檢測器的響應(yīng)監(jiān)視激光二極管的波長。
18．一種波分多路復(fù)用激光通信系統(tǒng)，包括眾多信道子系統(tǒng)，每個子系統(tǒng)包括激光二極管，它是根據(jù)對輸入信號的響應(yīng)進(jìn)行調(diào)制的，以便產(chǎn)生光學(xué)信號；空間可變?yōu)V光材料，它是為至少接收激光二極管所產(chǎn)生的部分光學(xué)信號而準(zhǔn)備的；至少一個檢測器，它將檢測被空間可變?yōu)V光材料接收和透射的光學(xué)信號；以及控制電路系統(tǒng)，它利用諸子系統(tǒng)中檢測器的響應(yīng)控制激光二極管的光信號的波長。
19．根據(jù)權(quán)利要求18的激光通信系統(tǒng)，其中來自諸子系統(tǒng)的光學(xué)信號被耦合到一根光纖中。
20．根據(jù)權(quán)利要求18的激光通信系統(tǒng)，其中空間可變?yōu)V光材料是諸子系統(tǒng)共享的。
21．根據(jù)權(quán)利要求18的激光通信系統(tǒng)，其中控制電路系統(tǒng)調(diào)諧激光二極管的波長以便保持對于相應(yīng)的二極管諸檢測器的響應(yīng)幅度之間的預(yù)定關(guān)系。
22．一種控制激光通信系統(tǒng)的方法，包括根據(jù)輸入信號調(diào)制激光器件，以便產(chǎn)生光學(xué)信號；用空間可變?yōu)V光材料至少將激光器件產(chǎn)生的部分光學(xué)信號濾除；檢測濾光后的光學(xué)信號；以及根據(jù)濾光后的光學(xué)信號控制激光器件的波長。
23．根據(jù)權(quán)利要求22的方法，進(jìn)一步包括為對來自激光器件背面的光學(xué)信號進(jìn)行濾光而準(zhǔn)備的空間可變?yōu)V光材料。
24．一種監(jiān)視激光系統(tǒng)波長的方法，包括通過調(diào)制激光器產(chǎn)生光束；用空間可變?yōu)V光材料至少將激光器產(chǎn)生的部分光束濾除；檢測濾光后的光束；以及根據(jù)濾光后的光束監(jiān)視激光器的波長。
25．一種校準(zhǔn)波分多路復(fù)用光學(xué)通信系統(tǒng)的方法，包括把眾多信道子系統(tǒng)安裝在系統(tǒng)模塊中，這些信道子系統(tǒng)將產(chǎn)生不同的波長調(diào)制的光學(xué)信號；用空間可變?yōu)V光材料至少將諸信道子系統(tǒng)產(chǎn)生的部分光學(xué)信號濾除；以及根據(jù)濾光后的光學(xué)信號校準(zhǔn)各個信道子系統(tǒng)的波長。
26．一種激光通信器件，包括激光放大器，它產(chǎn)生亮度增強(qiáng)的光線；調(diào)制器，它依據(jù)信息信號調(diào)制所述光線；刻痕可變的濾光材料，它是為將光線反饋到激光放大器中產(chǎn)生頻率變窄的操作而準(zhǔn)備的。
全文摘要
這項(xiàng)發(fā)明揭示了一種受反饋控制的激光二極管通信器件,該器件通常包括對輸入信號作出反應(yīng)產(chǎn)生給輸入信號編碼的光學(xué)信號的激光二極管。但是,通頻帶可隨空間變化的濾光材料是為(優(yōu)選從背面)至少接收一部分激光二極管所產(chǎn)生的光學(xué)信號準(zhǔn)備的并且至少使用一個檢測器來檢測經(jīng)這種濾光的光學(xué)信號。然后,控制電路系統(tǒng)根據(jù)檢測器(或檢測器組)的響應(yīng)控制激光二極管的波長,以便提供反饋控制。因此,該器件可應(yīng)用于保持在波分多路復(fù)用系統(tǒng)中找到的密集信道間隔。
文檔編號H04B10/28GK1280723SQ98811567
公開日2001年1月17日 申請日期1998年11月24日 優(yōu)先權(quán)日1997年11月26日
發(fā)明者弗蘭西斯·L·利爾德, 司考特·巴若斯, 伊亞·米爾曼 申請人:鐳射通公司