專利名稱：多路高速光發(fā)射組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖通信領(lǐng)域，特別涉及到可進(jìn)行多路高速光發(fā)射的裝置。
同時(shí)，隨著鋪設(shè)光纖傳輸線路的前期投入費(fèi)用的不斷增大，越來(lái)越多的運(yùn)營(yíng)商將會(huì)采用密集波分復(fù)用系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱DWDM)進(jìn)行多路光通信、以降低硬件投入成本。因此高速率的DWDM系統(tǒng)將會(huì)越來(lái)越多地應(yīng)用于骨干網(wǎng)和城域網(wǎng)中。而當(dāng)進(jìn)行多路光通信時(shí)，依據(jù)國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU-T)的推薦，DWDM的波長(zhǎng)間隔為一較小的恒定值(如100GHz、50GHz等)。在這種波長(zhǎng)間隔較窄(如100GHz、50GHz等)的情況下，波長(zhǎng)漂移更將引起信號(hào)串?dāng)_。為避免產(chǎn)生信號(hào)串?dāng)_，也必須對(duì)每一個(gè)工作波長(zhǎng)進(jìn)行精確鎖定。
本發(fā)明的解決方案如下整個(gè)光發(fā)射組件是由分布反饋半導(dǎo)體激光器DFB、光纖耦合器IN-C、波長(zhǎng)鎖定器MWL、調(diào)制器M-Z、偏置電壓控制器MBC構(gòu)成；帶尾纖的DFB的輸出端與光纖耦合器IN-C的輸入端連接，光纖耦合器IN-C的一個(gè)輸出端與波長(zhǎng)鎖定器MWL的輸入端連接，波長(zhǎng)鎖定器的相應(yīng)輸出端再回接到該半導(dǎo)體激光器上；光纖耦合器IN-C的另一個(gè)輸出端與調(diào)制器M-Z的輸入端連接；調(diào)制器的輸出端與下一個(gè)光纖耦合器IN-C的輸入端連接，該光纖耦合器IN-C的一個(gè)輸出端與偏置電壓控制器MBC的輸入端連接，MBC的相應(yīng)輸出端再回接到該調(diào)制器上；該光纖耦合器IN-C的另一個(gè)輸出端與傳輸光纖相連接。
也就是說(shuō)，本發(fā)明是將波長(zhǎng)鎖定器和外調(diào)制器及偏置電壓控制器等相關(guān)的器件組合在一起，做成一個(gè)集成的光發(fā)射組件，即該組件集波長(zhǎng)鎖定和碼速恒定、調(diào)制深度恒定及調(diào)制器偏壓控制等作用于一體。整個(gè)組件結(jié)構(gòu)如附

圖1所示(虛線框內(nèi)的部分)由半導(dǎo)體激光器DFB、光纖耦合器IN-C、波長(zhǎng)鎖定器MWL、調(diào)制器M-Z、偏置電壓控制器MBC構(gòu)成(半導(dǎo)體激光器DFB也可另接)；帶尾纖的半導(dǎo)體激光器的輸出端與光纖耦合器IN-C的輸入端連接，光纖耦合器IN-C的一個(gè)輸出端與波長(zhǎng)鎖定器MWL的輸入端連接，波長(zhǎng)鎖定器上相應(yīng)的輸出端則回頭與該半導(dǎo)體激光器DFB連接，即半導(dǎo)體激光器、光纖耦合器IN-C和波長(zhǎng)鎖定器MWL形成相應(yīng)的波長(zhǎng)控制回路；光纖耦合器IN-C的另一個(gè)輸出端與調(diào)制器M-Z的一個(gè)輸入端連接，調(diào)制器M-Z的另一個(gè)輸入端則與電脈沖編碼器PCM連接；調(diào)制器的輸出端與下一個(gè)光纖耦合器IN-C的輸入端連接，光纖耦合器IN-C的一個(gè)輸出端與偏置電壓控制器MBC的輸入端連接，MBC的相應(yīng)輸出端亦回頭與該調(diào)制器連接，即調(diào)制器、光纖耦合器和偏置電壓控制器形成相應(yīng)的偏置電壓控制回路；該光纖耦合器IN-C的另一個(gè)輸出端與傳輸光纖相連接。這里的波長(zhǎng)鎖定器MWL和偏置電壓控制器MBC均可同時(shí)控制多個(gè)波長(zhǎng)(例如8路、16路)，此時(shí)波長(zhǎng)鎖定器與半導(dǎo)體激光器之間、偏置電壓控制器與調(diào)制器之間均為并接，即多個(gè)半導(dǎo)體激光器并聯(lián)在一個(gè)波長(zhǎng)鎖定器上，多個(gè)調(diào)制器并聯(lián)在一個(gè)偏置電壓控制器上。半導(dǎo)體激光器DFB的波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)于所需的通信波長(zhǎng)，其輸出功率一般在1～10mW左右。光纖耦合器IN-C的耦合比可根據(jù)需要選擇，一般選以99∶1為宜(即1％作為控制信號(hào)、99％作為傳輸信號(hào))。調(diào)制器可選用LiNbO3波導(dǎo)調(diào)制器或電吸收調(diào)制器等，其調(diào)制速率根據(jù)需要可選10Gb/s、15Gb/s、20Gb/s、40Gb/s等。偏置電壓控制器采用基于數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的差分方法，利用時(shí)分復(fù)用方法進(jìn)行多路鎖定。
波長(zhǎng)鎖定器采用帶溫度穩(wěn)定隔離圈的法布里-珀羅標(biāo)準(zhǔn)具(簡(jiǎn)稱F-P)作為波長(zhǎng)傳感器、采用副載波時(shí)分復(fù)用處理電路(簡(jiǎn)稱SCMCC)進(jìn)行控制。其結(jié)構(gòu)如附圖2所示(虛線框內(nèi)的部分)整個(gè)波長(zhǎng)鎖定器由波長(zhǎng)傳感器F-P、光纖耦合器M-C、準(zhǔn)直器、光電探測(cè)器和副載波時(shí)分復(fù)用處理電路SCMCC組成，光纖耦合器M-C的輸入端經(jīng)過(guò)光纖耦合器IN-C與激光器DFB相連，光纖耦合器M-C的兩個(gè)輸出端分別與準(zhǔn)直器C1和C2連接，準(zhǔn)直器C1再與F-P連接，F(xiàn)-P的輸出端與光電探測(cè)器D1連接，準(zhǔn)直器C2直接與光電探測(cè)器D2相連，光電探測(cè)器D1和D2的輸出端均與SCMCC的比較電路相連接，SCMCC的時(shí)分復(fù)用電路、溫控電路再回頭與激光器DFB相連。其中，波長(zhǎng)傳感器F-P由溫度穩(wěn)定性高的隔離圈(可采用ULE、銦鋼等材料制作)和鍍反射膜的石英片膠合而成；SCMCC由副載波信號(hào)源、時(shí)分復(fù)用電路、比較電路、溫控電路組成，可向半導(dǎo)體激光器DFB提供低頻弱調(diào)制的注入電流(如調(diào)制頻率為1KHz、調(diào)制度為1％～0.1％)，使每一個(gè)DFB的輸出功率也是帶低頻副載波弱調(diào)制；該低頻副載波弱調(diào)制激光通過(guò)光纖耦合器IN-C分出1％進(jìn)入光纖耦合器M-C，再通過(guò)準(zhǔn)直器C1和C2分別與波長(zhǎng)傳感器F-P和光電探測(cè)器D2相連，傳感器F-P的輸出信號(hào)則由光電探測(cè)器D1接收，光電探測(cè)器D1用于波長(zhǎng)鎖定、D2用于穩(wěn)定激光器的輸出功率；然后，光電探測(cè)器D1和D2的電信號(hào)進(jìn)入SCMCC，通過(guò)時(shí)分復(fù)用電路和比較電路進(jìn)行取樣比較、獲得偏差信號(hào)，再根據(jù)偏差信號(hào)反饋到溫控電路、分別控制DFB的工作溫度，從而穩(wěn)定激光器的工作波長(zhǎng)。即F-P的透射波長(zhǎng)間隔應(yīng)根據(jù)ITU-T的建議而設(shè)計(jì)，可選擇同一側(cè)透射峰一半的位置作為鎖定工作點(diǎn)。透過(guò)F-P后的光信號(hào)由光電探測(cè)器D1進(jìn)行探測(cè)，SCMCC將所探測(cè)到的電信號(hào)與工作點(diǎn)波長(zhǎng)所對(duì)應(yīng)的電信號(hào)進(jìn)行對(duì)比，然后根據(jù)兩信號(hào)偏差情況來(lái)調(diào)節(jié)半導(dǎo)體激光器DFB的工作溫度大小和方向，從而將激光器的工作波長(zhǎng)鎖定在所需的波長(zhǎng)上。當(dāng)進(jìn)行多路鎖定(例如8路、16路或更多)時(shí)，每一路副載波頻率相同，在電子學(xué)上采用時(shí)分復(fù)用，即若鎖定16路時(shí)，SCMCC將1秒鐘分成16等分，每1/16秒鐘用于鎖定一路，1秒鐘內(nèi)將16路激光器依次探測(cè)和鎖定一次。因此，利用副載波時(shí)分復(fù)用手段進(jìn)行波長(zhǎng)鎖定，一方面可以避免副載波頻分復(fù)用手段在多路鎖定時(shí)因副載波頻率過(guò)高而對(duì)光通信信號(hào)產(chǎn)生干擾，從而可以實(shí)現(xiàn)多達(dá)16以上路數(shù)的波長(zhǎng)鎖定；另一方面也可使電路裝置小型化。
本發(fā)明的工作過(guò)程如下半導(dǎo)體激光器作為發(fā)射光源輸出連續(xù)激光，該連續(xù)激光通過(guò)光纖耦合器分出1％進(jìn)入波長(zhǎng)鎖定器，波長(zhǎng)鎖定器對(duì)DFB的輸出波長(zhǎng)進(jìn)行穩(wěn)定控制；波長(zhǎng)穩(wěn)定后的激光信號(hào)進(jìn)入調(diào)制器；電脈沖編碼器PCM則為調(diào)制器提供相應(yīng)的編碼源；鎖定調(diào)制器偏置電壓的工作是由MBC完成，光纖耦合器將經(jīng)過(guò)調(diào)制器的光信號(hào)引出1％進(jìn)入MBC，MBC根據(jù)該光信號(hào)的變化而調(diào)節(jié)加在調(diào)制器上的偏置電壓。最后，該波長(zhǎng)穩(wěn)定、碼速恒定、調(diào)制深度恒定的光波通過(guò)光纖耦合器輸出給所需的用戶。也就是說(shuō)，通過(guò)本發(fā)明所述的多路高速光發(fā)射組件的處理，最后得到的是波長(zhǎng)、偏置電壓均恒定的光波，因而在使用時(shí)不會(huì)引起誤碼。將波長(zhǎng)鎖定器置于調(diào)制器前面，其工作性能可不受調(diào)制器的調(diào)制頻率影響；而且，波長(zhǎng)鎖定后使得調(diào)制器輸出的信號(hào)波動(dòng)與波長(zhǎng)無(wú)關(guān)，只與偏置電壓波動(dòng)有關(guān)，因此將提高M(jìn)BC的控制精度和靈敏度。波長(zhǎng)鎖定器可同時(shí)用于鎖定多路(可以達(dá)到8路、16路以上)的半導(dǎo)體激光器，偏置電壓控制器也可同時(shí)用于鎖定多路調(diào)制器的偏置電壓，這樣可使整個(gè)裝置小型化。
綜上所述，本發(fā)明的創(chuàng)新之處在于將半導(dǎo)體激光器與波長(zhǎng)鎖定器、外調(diào)制器、調(diào)制器的偏置電壓控制器等集成在一起，組成多路高速光發(fā)射組件。其優(yōu)點(diǎn)是1、同時(shí)兼具波長(zhǎng)穩(wěn)定、碼速恒定、調(diào)制深度恒定等功能，避免了波長(zhǎng)串?dāng)_及調(diào)制深度不穩(wěn)定，極大地減小誤碼。
2、由于采用外調(diào)制器，激光輸出為連續(xù)光，系統(tǒng)對(duì)碼速的兼容性較高，適用于不同的高碼速要求。
3、由于采用多波長(zhǎng)鎖定，使波長(zhǎng)間隔保持恒定，避免串?dāng)_，因此可滿足大傳輸容量的要求。
4、組件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、制作容易。
5、整個(gè)系統(tǒng)的溫度效應(yīng)已經(jīng)可以減少到無(wú)需外加恒溫措施。
本發(fā)明可適用于現(xiàn)在的骨干網(wǎng)和城域網(wǎng)光纖通信系統(tǒng)中，也可適用于局域網(wǎng)和專業(yè)網(wǎng)中。
附圖2為波長(zhǎng)鎖定器的結(jié)構(gòu)及其與半導(dǎo)體激光器的連接示意圖。
權(quán)利要求
1.一種多路高速光發(fā)射組件，其特征在于由分布反饋半導(dǎo)體激光器DFB、光纖耦合器IN-C、波長(zhǎng)鎖定器MWL、調(diào)制器M-Z、偏置電壓控制器MBC構(gòu)成；帶尾纖的DFB的輸出端與光纖耦合器IN-C的輸入端連接，光纖耦合器IN-C的一個(gè)輸出端與波長(zhǎng)鎖定器MWL的輸入端連接，波長(zhǎng)鎖定器的相應(yīng)輸出端再回接到該半導(dǎo)體激光器上；光纖耦合器IN-C的另一個(gè)輸出端與調(diào)制器M-Z的輸入端連接；調(diào)制器的輸出端與下一個(gè)光纖耦合器IN-C的輸入端連接，該光纖耦合器IN-C的一個(gè)輸出端與偏置電壓控制器MBC的輸入端連接，MBC的相應(yīng)輸出端再回接到該調(diào)制器上；該光纖耦合器IN-C的另一個(gè)輸出端與傳輸光纖相連接。
全文摘要
本發(fā)明提出的多路高速光發(fā)射組件涉及光纖通信領(lǐng)域，特別涉及到可進(jìn)行多路高速光發(fā)射的裝置。整個(gè)光發(fā)射組件是由分布反饋半導(dǎo)體激光器DFB、光纖耦合器IN－C、波長(zhǎng)鎖定器MWL、調(diào)制器M－Z、偏置電壓控制器MBC構(gòu)成；也就是將波長(zhǎng)鎖定器和外調(diào)制器及偏置電壓控制器等相關(guān)的器件組合在一起，做成一個(gè)集成的光發(fā)射組件。該組件集波長(zhǎng)鎖定和碼速恒定、調(diào)制深度恒定及調(diào)制器偏壓控制等作用于一體，可同時(shí)用于鎖定多路半導(dǎo)體激光器(可以達(dá)到8路、16路以上)，不僅可滿足大傳輸容量的要求、而且極大地減小誤碼；同時(shí)，組件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、制作容易，無(wú)需外加恒溫措施。
文檔編號(hào)H04B10/04GK1420640SQ0113418
公開(kāi)日2003年5月28日 申請(qǐng)日期2001年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月17日
發(fā)明者許立新, 明海, 謝建平, 趙天鵬, 黃文財(cái), 吳云霞, 王安廷, 呂亮 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)