專利名稱：由注入光信號(hào)進(jìn)行波長(zhǎng)鎖定的能夠發(fā)射激光的光源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施例涉及波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)。更具體地說，本發(fā)明的實(shí)施例涉及由注入光信號(hào)進(jìn)行波長(zhǎng)鎖定的能夠發(fā)射激光的光源。
背景技術(shù)：
某些波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)(WDM PON)需要從中心局的發(fā)射器到將信號(hào)分發(fā)給訂戶的遠(yuǎn)端站點(diǎn)中的設(shè)備的信號(hào)波長(zhǎng)之間具有精確的波長(zhǎng)對(duì)準(zhǔn)。在無源光網(wǎng)絡(luò)中，包括信號(hào)分發(fā)設(shè)備的遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)通常位于沒有任何電源的戶外。戶外信號(hào)分發(fā)設(shè)備的波長(zhǎng)的傳輸帶可以根據(jù)外部溫度的變化而改變。在分發(fā)信號(hào)的設(shè)備的操作波長(zhǎng)和所傳輸信號(hào)之間的波長(zhǎng)失準(zhǔn)在該信號(hào)中引入了額外的插入損耗。
將這種失準(zhǔn)最小化的一種可能的方法是使用窄線寬分布的反饋激光二極管(DFB LD)，作為光發(fā)射器的這種激光二極管基本上總是落在多路復(fù)用器的偏移帶寬之內(nèi)從而滿足波長(zhǎng)對(duì)準(zhǔn)條件。但是，由于每個(gè)被準(zhǔn)確穩(wěn)定的DFB LD的價(jià)格較高所以這種安排不是一種經(jīng)濟(jì)的解決方案。
某些PONS還使用具有高比特率和用于支持高比特率的適當(dāng)增益量的光發(fā)射器。某些無源光網(wǎng)絡(luò)可以使用寬帶發(fā)光二極管(LED)作為光發(fā)射器。但是，LED的調(diào)制帶寬可能較窄，從而使得難于以高比特率發(fā)送數(shù)據(jù)。而且，由于來自LED的相干弱功率輸出，所以很難用LED在無源光網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行長(zhǎng)距離傳輸。
已經(jīng)進(jìn)行了一些將信號(hào)注入到激光器中的嘗試。但是，300微米左右的標(biāo)準(zhǔn)激光器芯片長(zhǎng)度可能不能產(chǎn)生足夠的增益，這是由于在注入信號(hào)的帶寬和激光器的腔模(cavity mode)之間沒有重疊。而且，當(dāng)考慮制造公差和溫度漂移時(shí)，某些標(biāo)準(zhǔn)的激光器不能產(chǎn)生合適的增益以在操作頻率范圍上支持足夠的信號(hào)質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明描述了不同的方法、系統(tǒng)、和設(shè)備，其中由注入光信號(hào)將能夠發(fā)射激光的光源進(jìn)行波長(zhǎng)鎖定。諸如法布里-珀羅激光二極管(Fabry-Perot laserdiode，F(xiàn)P LD)的、能夠發(fā)射激光的光源在能夠發(fā)射激光的光源的一個(gè)或多個(gè)端面上具有增透涂層。能夠發(fā)射激光的光源從寬帶光源接收光信號(hào)的光譜片段，從而將能夠發(fā)射激光的光源的輸出波長(zhǎng)波長(zhǎng)鎖定在注入光信號(hào)的帶寬內(nèi)。電流泵可以將能夠發(fā)射激光的光源進(jìn)行偏置以作為反射再生半導(dǎo)體光放大器操作，從而在將所注入的光放大和波長(zhǎng)鎖定之后將其反射回去并從前端面發(fā)射出去。電流泵還可以偏置能夠發(fā)射激光的光源，使得從外部注入到能夠發(fā)射激光的光源中的窄帶光信號(hào)抑制注入的非相干光的帶寬之外的激光發(fā)射模式。
通過附圖和下面的詳細(xì)說明，本發(fā)明的其他特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯。


通過例子來說明本發(fā)明但是本發(fā)明并不限于附圖中的圖例，其中在附圖中，相同的附圖標(biāo)記指示相同的元件，其中圖1示出了使用由注入光信號(hào)進(jìn)行波長(zhǎng)鎖定的光發(fā)射器的波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)的實(shí)施例的框圖；圖2示出了具有一個(gè)或多個(gè)端面以及激光器芯片的、能夠發(fā)射激光的光源的實(shí)施例的框圖；圖3示出了對(duì)于能夠發(fā)射激光的光源的實(shí)施例，注入光信號(hào)的輸入功率譜密度相對(duì)波長(zhǎng)的示意圖；圖4示出了對(duì)于能夠發(fā)射激光的光源的實(shí)施例，在注入光信號(hào)之前和在注入光信號(hào)之后功率相對(duì)波長(zhǎng)的示意圖；和圖5a和5b示出了對(duì)于能夠發(fā)射激光的光源的實(shí)施例，諸如FPLD的、能夠發(fā)射激光的光源的增益形狀相對(duì)于波長(zhǎng)的示意圖。
具體實(shí)施例下面將描述能夠發(fā)射激光的不同光源。對(duì)于一個(gè)實(shí)施例，諸如法布里-珀羅激光二極管的、能夠發(fā)射激光的光源在法布里-珀羅激光二極管的一個(gè)或多個(gè)端面上具有增透涂層。法布里-珀羅激光二極管從寬帶光源接收光信號(hào)的某個(gè)光譜片段，以將法布里-珀羅激光二極管的輸出波長(zhǎng)波長(zhǎng)鎖定到注入光信號(hào)的帶寬之內(nèi)。電流泵將法布里-珀羅激光二極管進(jìn)行偏置，以作為反射再生半導(dǎo)體光放大器操作，從而所注入的光在放大之后被反射回去并從前端面發(fā)射出去。這種再生放大過程使得有效地將法布里-珀羅激光二極管波長(zhǎng)鎖定到寬帶光源的注入光譜片段。電流泵還偏置法布里-珀羅激光二極管，使得從外部注入到法布里-珀羅激光二極管中的窄帶光信號(hào)抑制注入的非相干光的帶寬之外的激光發(fā)射模式。而且，可以選擇注入光信號(hào)的帶寬和在法布里-珀羅激光二極管中的激光器芯片的長(zhǎng)度，從而通常使得在所注入光信號(hào)的帶寬中的波長(zhǎng)與法布里-珀羅激光二極管的一個(gè)或多個(gè)腔模重疊。而且，法布里-珀羅激光二極管的激光器芯片可以具有大于40納米的增強(qiáng)的增益帶寬值，從而當(dāng)用數(shù)據(jù)流調(diào)制法布里-珀羅激光二極管時(shí)，在系統(tǒng)的有效操作范圍上支持波長(zhǎng)鎖定同時(shí)保持可以使用的信號(hào)質(zhì)量。
圖1示出了使用被注入光信號(hào)波長(zhǎng)鎖定的光發(fā)射器的波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)的實(shí)施例的框圖。波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)100包括諸如中心局的第一位置、諸如遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)的遠(yuǎn)離第一位置的第二位置、和多個(gè)訂戶位置。
示例中心局包括發(fā)射第一波長(zhǎng)帶中的光信號(hào)的第一組光發(fā)射器101-103、接收第二波長(zhǎng)帶中的光信號(hào)的第一組光接收器104-106、第一組譜帶分裂濾波器107-109、波長(zhǎng)跟蹤元件130、第一1×n雙向光多路復(fù)用器/多路分解器112、光耦合器115、第一寬帶光源114、和第二寬帶光源113。
第一光多路復(fù)用器/多路分解器112將從第一寬帶光源114接收的第一波長(zhǎng)帶進(jìn)行光譜分割，并且將從第二光多路復(fù)用器/多路分解器116接收的第二波長(zhǎng)帶進(jìn)行多路分解。諸如第一寬帶分割濾波器107的譜帶分裂濾波器將第一波長(zhǎng)帶和第二波長(zhǎng)帶的信號(hào)分割到不同的端口。第一多路復(fù)用器/多路分解器112耦合到第一組譜帶分裂濾波器107-109。在第一組光發(fā)射器101-103中的每個(gè)光發(fā)射器接收第一波長(zhǎng)帶中的分立的、光譜分割的信號(hào)，并且將該光發(fā)射器的操作波長(zhǎng)對(duì)準(zhǔn)到所接收的光譜分割的信號(hào)的帶寬之內(nèi)的波長(zhǎng)。
諸如法布里-珀羅激光二極管的每個(gè)光發(fā)射器可以與諸如第一電流泵141的電流泵和諸如第一調(diào)制器140的調(diào)制器合作。第一電流泵141偏置第一光發(fā)射器101，從而使得從外部注入到第一光發(fā)射器101中的窄帶光信號(hào)抑制注入的非相干光的帶寬之外的激光發(fā)射模式。第一調(diào)制器140用數(shù)據(jù)流直接調(diào)制由光發(fā)射器產(chǎn)生的輸出信號(hào)。
第一控制器142還與第一光發(fā)射器101合作，通過偏移該光發(fā)射器的一個(gè)或多個(gè)腔模以便與注入光信號(hào)的帶寬重疊，來為注入光信號(hào)提供最優(yōu)化的增益。第一控制器可以改變第一光發(fā)射器101的溫度或者施加到第一光發(fā)射器101的電流，以偏移光發(fā)射器101的腔模?；蛘?，可以獨(dú)立于諸如第一控制器142的外部設(shè)備來選擇注入光信號(hào)的帶寬和激光器芯片的大小，從而使得在注入光信號(hào)的帶寬中的波長(zhǎng)大致重疊于第一光發(fā)射器101的一個(gè)或多個(gè)腔模，以偏移第一光發(fā)射器101的模式。
第一光發(fā)射器101具有帶有增透涂層的一個(gè)或多個(gè)端面以及帶有一個(gè)或多個(gè)腔模的激光器芯片。第一電流泵141可以偏置第一光發(fā)射器101以作為反射再生半導(dǎo)體光放大器來操作。第一光發(fā)射器101的前端面接收光譜片段光信號(hào)，以將第一光發(fā)射器101的輸出波長(zhǎng)波長(zhǎng)鎖定在注入光信號(hào)的帶寬之內(nèi)。第一光發(fā)射器101在注入的光被放大之后將其反射回去并且從前端面發(fā)射出去。第一光發(fā)射器101在第一波長(zhǎng)帶中的唯一波長(zhǎng)上發(fā)射調(diào)制的信號(hào)。
每個(gè)譜帶分裂濾波器107-109耦合到在第一組光發(fā)射器101-103中的給定光發(fā)射器和在第一組光接收器104-106中的給定光接收器。在第一組光接收器104-106中的每個(gè)光接收器接收在第二波長(zhǎng)帶中的分立的多路分解的信號(hào)。
波長(zhǎng)跟蹤元件130包括電或光功率累加器件110和溫度控制器111。功率累加器件110測(cè)量一個(gè)或多個(gè)光接收器104-106的輸出信號(hào)的強(qiáng)度，以確定在第一多路復(fù)用器/多路分解器112和第二多路復(fù)用器/多路分解器116之間在傳輸波長(zhǎng)帶中的差異。溫度控制器111控制第一光多路復(fù)用器/多路分解器112的操作溫度，以將來自光接收器104-106的所測(cè)量的輸出信號(hào)的強(qiáng)度最大化。當(dāng)?shù)谝欢嗦窂?fù)用器/多路分解器112和第二多路復(fù)用器/多路分解器116的傳輸波長(zhǎng)帶匹配時(shí)，來自光接收器104-106的所測(cè)量的輸出信號(hào)的強(qiáng)度處于其最大值。因此，可以將位于中心局和遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)的光多路復(fù)用器/多路分解器112、116的多路復(fù)用的/多路分解的傳輸波長(zhǎng)彼此鎖定。
示例遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)包括第二1×n雙向光多路復(fù)用器/多路分解器116。第二1×n雙向光多路復(fù)用器/多路分解器116經(jīng)由單個(gè)光纖128連接到中心局。第二1×n光多路復(fù)用器/多路分解器116將包含第一波長(zhǎng)帶的寬帶光信號(hào)和包含第二波長(zhǎng)帶的寬帶光信號(hào)兩者都進(jìn)行雙向多路復(fù)用和多路分解。第二1×n光多路復(fù)用器/多路分解器116將來自第二寬帶光源113的第二波長(zhǎng)帶進(jìn)行光譜分割。
通常，多路復(fù)用是將多個(gè)信道的光信息合并為單個(gè)光信號(hào)。多路分解是將單個(gè)光信號(hào)分解為包含光信息信道的多個(gè)分立的信號(hào)。光譜分割是將寬波長(zhǎng)帶分割為小片的波長(zhǎng)帶。
每個(gè)示例訂戶位置，例如第一訂戶位置，包括譜帶分裂濾波器117、用于發(fā)射第二波長(zhǎng)帶中的光信號(hào)的光發(fā)射器123、和用于接收第一波長(zhǎng)帶中的光信號(hào)的光接收器120。第二多路復(fù)用器/多路分解器116將第一波長(zhǎng)帶進(jìn)行多路分解并且將第二波長(zhǎng)帶進(jìn)行光譜分割。第二多路復(fù)用器/多路分解器發(fā)送這些信號(hào)到每個(gè)譜帶分裂濾波器117-119。譜帶分裂濾波器117-119用于根據(jù)輸入信號(hào)帶將輸入信號(hào)分割到輸出端口。諸如第二光發(fā)射器123的每個(gè)光發(fā)射器接收第二波長(zhǎng)帶中的光譜分割的信號(hào)，并且將其操作波長(zhǎng)對(duì)于該光發(fā)射器對(duì)準(zhǔn)在光譜分割的信號(hào)內(nèi)的波長(zhǎng)。每個(gè)訂戶用在第二波長(zhǎng)帶之內(nèi)的不同的光譜片段與中心局進(jìn)行通訊。
與中心局類似，每個(gè)光發(fā)射器與調(diào)制器、電流泵和控制器進(jìn)行合作。例如，第二電流泵144偏置第二光發(fā)射器123，從而外部注入到第二光發(fā)射器123的窄帶光信號(hào)抑制所注入的相干光的帶寬之外的激光發(fā)射模式。第二調(diào)制器143用數(shù)據(jù)流直接調(diào)制由第二光發(fā)射器123產(chǎn)生的輸出信號(hào)。第二控制器145還與第二光發(fā)射器進(jìn)行合作，通過改變第二光發(fā)射器的溫度或者改變施加到第二光發(fā)射器的電流來偏移該光發(fā)射器的一個(gè)或多個(gè)腔模與所注入的光信號(hào)的帶寬重疊，從而給注入的光信號(hào)提供優(yōu)化的增益。
第二光發(fā)射器123可以具有帶有增透涂層的一個(gè)或多個(gè)端面以及帶有兩個(gè)或多個(gè)腔模的激光器芯片。注入光信號(hào)的帶寬和激光器芯片的大小可以進(jìn)行匹配，以大致使得在注入光信號(hào)的帶寬內(nèi)的波長(zhǎng)重疊于第二光發(fā)射器的一個(gè)或多個(gè)腔模而不依賴于諸如第二控制器145的外部設(shè)備，以將第二光發(fā)射器的模式進(jìn)行偏移。因此，注入信號(hào)的帶寬包括光發(fā)射器的至少一個(gè)腔?；蛘呗湓趦蓚€(gè)腔模之間，但是在注入光信號(hào)帶兩端處的波長(zhǎng)非常接近于FP LD的對(duì)應(yīng)的腔模，以至于在該波長(zhǎng)帶兩端處的反射的輸出波長(zhǎng)從信號(hào)強(qiáng)度上來說至少比激光器的其他法布里-珀羅模式大3dB。
而且，耦合到光發(fā)射器的輸入端面的諸如第一光纖146的光纖可以對(duì)準(zhǔn)光發(fā)射器以實(shí)現(xiàn)10％到100％之間的耦合效率。耦合效率可以測(cè)量為由耦合的測(cè)量的功率除以未耦合的測(cè)量的功率的值。光纖可以是耦合到光發(fā)射器的前端面的單模光纖。耦合回該單模光纖的光發(fā)射器的輸出波長(zhǎng)的功率可以在+3dBm(相對(duì)于1毫瓦以分貝測(cè)量的光功率)和-20dBm之間。
諸如放大的自發(fā)發(fā)射源的第一寬帶光源114將第一波長(zhǎng)帶的光經(jīng)由第一多路復(fù)用器/多路分解器112提供給在第一組光發(fā)射器101-103中的給定光發(fā)射器，從而將該光發(fā)射器的傳輸波長(zhǎng)帶進(jìn)行波長(zhǎng)鎖定。因此，通過將這些光譜分割的信號(hào)注入到在第一組光發(fā)射器101-103中的這些光發(fā)射器的每一個(gè)，在中心局中的該組光發(fā)射器101-103的操作波長(zhǎng)范圍與在中心局的第一路多路復(fù)用器/多路分解器112的操作波長(zhǎng)相匹配。將每個(gè)光發(fā)射器的波長(zhǎng)鎖定在通過譜帶分裂濾波器的特定光譜片段，解決了在1×n多路復(fù)用器/多路分解器112中在下行流信號(hào)上的較大的功率損耗的問題。以這種方式，將來自光發(fā)射器101-103的信號(hào)的波長(zhǎng)和在中心局的多路復(fù)用器/多路分解器112的傳輸波長(zhǎng)帶之間的失準(zhǔn)而導(dǎo)致的較大的功率損耗最小化。
類似地，第二寬帶光源113將光的第二波長(zhǎng)帶提供到給定光發(fā)射器123-125以將第二組光發(fā)射器的傳輸波長(zhǎng)帶進(jìn)行波長(zhǎng)鎖定。因此通過將這些光譜分割的信號(hào)注入到第二組光發(fā)射器中的這些光發(fā)射器的每一個(gè)，在訂戶本地的第二組光發(fā)射器123-125的操作波長(zhǎng)與第二多路復(fù)用器/多路分解器116的操作波長(zhǎng)范圍相匹配。將每個(gè)光發(fā)射器的波長(zhǎng)鎖定在通過譜帶分裂濾波器的特定光譜片段解決了下述問題，即由于在遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)的設(shè)備中依賴溫度變化的波長(zhǎng)失調(diào)導(dǎo)致的、在1×n光多路復(fù)用器/多路分解器116中在上行流信號(hào)上的較大的功率損耗。以這種方式，將來自光發(fā)射器123-125的信號(hào)的波長(zhǎng)和在遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)的多路復(fù)用器/多路分解器116的傳輸波長(zhǎng)帶之間的失準(zhǔn)而導(dǎo)致的較大的功率損耗最小化。通過使用無熱多路復(fù)用器/多路分解器112和116或者通過多路復(fù)用器/多路分解器112的溫度控制，可以實(shí)現(xiàn)多路復(fù)用器/多路分解器112和多路復(fù)用器/多路分解器116之間的波長(zhǎng)對(duì)準(zhǔn)，從而將中心局和訂戶之間的傳輸損耗最小化。
圖2示出了具有一個(gè)或多個(gè)端面以及激光器芯片(laser chip)增益介質(zhì)的能夠發(fā)射激光的光源的實(shí)施例的框圖。諸如法布里-珀羅激光二極管的光發(fā)射器在法布里-珀羅激光二極管201的一個(gè)或多個(gè)端面250、251上具有增透涂層。因?yàn)榍岸嗣?50的低反射率，所以具有增透涂層的法布里-珀羅激光二極管201可以獲得較好的消光比，并且比標(biāo)準(zhǔn)的無涂層的法布里-珀羅激光二極管具有更好的誤碼率。而且，因?yàn)橛捎谳斎攵嗣?50具有這種增透涂層導(dǎo)致FP LD 201具有較低的插入損耗，所以法布里-珀羅激光二極管201可以具有更好的邊模抑制比。因此，注入光信號(hào)可以具有較低的量值并且可以將FP LD201的增益設(shè)置得更低，從而造成不將法布里-珀羅激光二極管201的不期望的邊模進(jìn)行放大的能量匱乏環(huán)境(energy starved environment)。
可以將法布里-珀羅激光二極管201的前端面250涂上增透涂層以減小反射率。前端面250的光反射率值可以在0.1％到25％的范圍內(nèi)?？梢圆煌扛埠蠖嗣?51從而具有大約30％的反射率?；蛘撸瑢⒑蠖嗣?51涂覆為具有范圍在10％到100％內(nèi)的光反射率。
相對(duì)于注入光信號(hào)的帶寬而調(diào)整激光器芯片252的大小有助于減小與法布里-珀羅激光二極管201關(guān)聯(lián)的腔模的間隔。這增加了下面情況的概率，即注入光信號(hào)的帶寬中的波長(zhǎng)將與法布里-珀羅激光二極管201的一個(gè)或多個(gè)腔模重疊。激光器芯片252的芯片長(zhǎng)度的增加可以在450微米到1200微米的范圍之間。標(biāo)準(zhǔn)法布里-珀羅激光二極管的芯片長(zhǎng)度通常是大約300微米。
激光器芯片252的增益區(qū)可以具有在該增益區(qū)中的一個(gè)或多個(gè)啁啾量子阱(chirped quantum well)、在該增益區(qū)中的一個(gè)或多個(gè)應(yīng)變量子阱(strainedquantum well)、在該增益區(qū)中的一個(gè)或多個(gè)量子點(diǎn)(quantum dot)、在該增益區(qū)中超過標(biāo)準(zhǔn)摻雜的增加的摻雜、或者其他的增強(qiáng)措施，以改進(jìn)FP LD來增加法布里-珀羅激光二極管201的增益帶寬。增強(qiáng)的增益帶寬支持FD LD的更寬的波長(zhǎng)鎖定范圍。
法布里-珀羅激光二極管201可以作為反射再生半導(dǎo)體光放大器操作。即使在該激光器的兩種腔模之間產(chǎn)生窄帶注入噪聲信號(hào)，法布里-珀羅激光二極管201還可以作為再生半導(dǎo)體放大器工作而將注入的光信號(hào)進(jìn)行放大。如所討論的，注入光信號(hào)的帶寬和激光器芯片252的大小可以進(jìn)行匹配從而大致使得注入光信號(hào)的帶寬中的波長(zhǎng)與FP LD 201的一個(gè)或多個(gè)腔模重疊。在注入光信號(hào)帶的帶寬的兩端處的波長(zhǎng)非常接近于FP LD的對(duì)應(yīng)的腔模，以至于在該波長(zhǎng)帶兩端處的放大的波長(zhǎng)從信號(hào)強(qiáng)度上來說至少比法布里-珀羅激光二極管201的其他邊模大3dB?；蛘?，控制器改變FP LD 201的操作溫度或者改變施加到FP LD 201的電流以偏移FP LD的腔模來與注入光/噪聲信號(hào)的帶寬重疊，從而提供優(yōu)化的增益給注入信號(hào)。法布里-珀羅激光二極管201通常反射并且放大注入的、光譜分割的噪聲信號(hào)。
圖3示出了對(duì)于能夠發(fā)射激光的光源的實(shí)施例，注入光信號(hào)的輸入功率譜密度相對(duì)于波長(zhǎng)的示意圖。傳送到FP LD的前端面的注入光信號(hào)355的輸入功率譜密度(每波長(zhǎng)帶的功率)354可以具有-10dBm/0.1nm帶寬到-30dBm/0.1nm帶寬之間的功率譜密度?？梢栽诒确逯档?例如)-3dB的值處截取光譜片段356的帶寬作為光譜寬度。還可以在比峰值低-20dB的值處截取光譜片段356的帶寬作為光譜寬度。由于注入光信號(hào)355實(shí)際需要的低功率，所以因?yàn)榧す馄鞯娘柡退胶蜏?zhǔn)激光發(fā)射行為(quasi-lasing action)減小了噪聲因此抑制了邊帶。
在輸入端面上所接收的窄帶輸入注入信號(hào)355的光譜帶寬356可以從5GHz到500GHz變化。由于在一個(gè)或多個(gè)端面上涂有增透涂層，所以法布里-珀羅激光二極管產(chǎn)生具有3dB到35dB之間的值的邊帶抑制比。邊帶抑制比是在注入帶寬內(nèi)的模式對(duì)于注入帶寬外的模式的光輸出功率之比。
寬帶光源可以產(chǎn)生具有許多大致相等的偏振狀態(tài)的光信號(hào)。注入到激光二極管中的輸入光信號(hào)355通常沒有被偏振，從而呈現(xiàn)與該激光二極管的偏振狀態(tài)匹配的偏振狀態(tài)。在法布里-珀羅激光二極管的輸入端面上接收到的注入光信號(hào)355可以具有0dB到3dB之間的偏振度。偏振度是指任何兩個(gè)垂直的輸入偏振狀態(tài)之間的最大功率比率。因此，注入功率的偏振度的范圍可以從0dB到3dB。
圖4示出了對(duì)于能夠發(fā)射激光的光源的實(shí)施例，在注入光信號(hào)之前和在注入光信號(hào)之后，功率相對(duì)于波長(zhǎng)的示意圖。對(duì)于上圖，實(shí)線示出了當(dāng)偏置電流在激光發(fā)射閾值電流之上并且沒有注入時(shí)能夠發(fā)射激光的光源的輸出光譜。在上圖的虛線示出了注入到能夠發(fā)射激光的光源中的寬帶光的光譜。對(duì)于下圖，實(shí)線示出了帶有注入光信號(hào)的能夠發(fā)射激光的光源的輸出光譜。在下圖中的虛線示出了當(dāng)截至到FP LD的偏置電流時(shí)，能夠發(fā)射激光的光源的輸出光譜。其表示注入的寬帶光的反射的光譜。當(dāng)沒有輸入信號(hào)被注入到激光器中時(shí)，電流泵偏置法布里-珀羅激光二極管以在激光發(fā)射閾值附近或者之上進(jìn)行操作。當(dāng)將光信號(hào)注入到激光器中時(shí)，該激光器的增益被抑制到低于自由運(yùn)行(free-running)的激光器的增益。FP LD的操作泵電流的范圍可以是自由運(yùn)行的激光器的激光發(fā)射閾值的0.9到1.5倍。通過將外部窄帶信號(hào)注入到法布里-珀羅激光二極管中并且在其自由運(yùn)行激光器閾值附近操作泵電流，可以實(shí)現(xiàn)最大反射增益的條件同時(shí)抑制在注入波長(zhǎng)帶之外的法布里-珀羅模式的激光發(fā)射。
注入的非相干光的帶寬之外的法布里-珀羅模式導(dǎo)致3dB到35dB之間的邊帶抑制比。將增透涂層添加到具有固定泵電流的FP LD增加了該FP LD的邊帶抑制比。
調(diào)制器可以直接數(shù)據(jù)調(diào)制由法布里-珀羅激光二極管產(chǎn)生的輸出信號(hào)。直接調(diào)制的信號(hào)的消光比可以大于5dB。數(shù)據(jù)調(diào)制速率的范圍可以從100Mbps到175Mbps、600到650Mbps、和1000到1500Mbps(每秒兆比特)。較大的邊帶和噪聲抑制與注入光信號(hào)的放大組合在一起允許WDM PON中較高的傳輸比特率。
圖5a和5b示出了對(duì)于能夠發(fā)射激光的光源的實(shí)施例，諸如FP LD的能夠發(fā)射激光的光源的增益形狀相對(duì)于波長(zhǎng)的示意圖。參照?qǐng)D5a，實(shí)線表示法布里-珀羅激光二極管的標(biāo)稱增益曲線580，而矩形方框表示有效的實(shí)際操作范圍(ΔλO)579，當(dāng)用數(shù)據(jù)流調(diào)制諸如FP LD的、能夠發(fā)射激光的光源時(shí)在所述實(shí)際操作范圍中存在合適的信號(hào)質(zhì)量。水平線表示波長(zhǎng)鎖定范圍(ΔλL)581，當(dāng)用數(shù)據(jù)流調(diào)制FP LD時(shí)在該范圍中存在合適的信號(hào)質(zhì)量。虛線示出了可能由于制造公差而導(dǎo)致的FP LD的增益曲線中潛在的中心波長(zhǎng)偏移582。點(diǎn)線示出了可能由于制造公差和FP LD的溫度漂移產(chǎn)生的偏移而導(dǎo)致的FP LD的增益曲線中潛在的中心波長(zhǎng)偏移583。點(diǎn)劃線示出了包括具有未改進(jìn)的增益區(qū)的激光器芯片的法布里-珀羅激光二極管的增益曲線587。
當(dāng)將輸入非相干信號(hào)注入到FP LD中時(shí)存在有波長(zhǎng)鎖定范圍(ΔλL)581，當(dāng)用數(shù)據(jù)流調(diào)制FP LD時(shí)在該范圍上存在合適的信號(hào)質(zhì)量。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)FP LD，波長(zhǎng)鎖定范圍大約可以是(ΔλL)＝±15納米(nm)。對(duì)于使用間隔0.8納米的32個(gè)信道的典型WDM-PON系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，需要將FP LD波長(zhǎng)鎖定于其上的所需要的系統(tǒng)帶寬大約是±13nm。但是，標(biāo)準(zhǔn)FP LD自己可能不能夠適當(dāng)?shù)馗采w所需要的系統(tǒng)帶寬。在WDM PON系統(tǒng)中，由于溫度和制造公差可能使得FP LD的中心波長(zhǎng)變化。
如果由于溫度變化或者制造公差使得FP LD不在該系統(tǒng)帶寬之中的中心，則FP LD的有效實(shí)際操作范圍581將會(huì)減小。下面表達(dá)式描述了各種參數(shù)之間的這種關(guān)系，并且參照?qǐng)D5a圖解示出。
ΔλL＝ΔλO+ΔλC+ΔλT其中ΔλL是FP激光二極管的所需要的鎖定范圍，ΔλO是在考慮溫度和制造公差的變化之后FP LD的有效操作范圍，ΔλC是由于制造公差引起的增益曲線中心的變化，并且ΔλT是由于FP LD的溫度變化引起的增益曲線的偏移。
例如，考慮±10C的受控的操作溫度范圍、ΔλC＝±5nm的制造公差和ΔλO＝±13nm的所需要的系統(tǒng)帶寬(有效操作范圍)。因?yàn)镕P LD的增益曲線的典型調(diào)諧因數(shù)可以是0.5nm/C，所以±10C溫度范圍對(duì)應(yīng)于ΔλT＝±5nm的中心波長(zhǎng)變化。用于該示例激光二極管的所需要的鎖定范圍變成ΔλL＝±23nm(±13nm、±5nm、±5nm)。由于標(biāo)準(zhǔn)FP LD具有大約±15nm的鎖定范圍所以這就產(chǎn)生了問題。如果WDM PON使用±25C的不受控的溫度范圍和±10nm的標(biāo)準(zhǔn)制造公差，則這種問題還會(huì)增大。當(dāng)用數(shù)據(jù)流調(diào)制法布里-珀羅激光二極管時(shí)，所需要的鎖定范圍變成ΔλL＝±35.5nm以支持可以使用的信號(hào)質(zhì)量。
WDM PON可以用許多方法來解決這種問題。
一種方案是使用帶有比標(biāo)準(zhǔn)值的波長(zhǎng)鎖定范圍更大波長(zhǎng)鎖定范圍(通過更寬的標(biāo)稱增益曲線580)的FP LD，來預(yù)測(cè)溫度漂移和制造公差對(duì)于增益光譜的中心的影響。FP LD可以使用其增益帶寬大于約±15nm的標(biāo)準(zhǔn)值的增益帶寬的非標(biāo)準(zhǔn)激光器芯片?？梢酝ㄟ^改進(jìn)激光器芯片的增益區(qū)以產(chǎn)生更寬的標(biāo)稱增益曲線580來制造這些類型的激光二極管。用于增加半導(dǎo)體激光器的增益帶寬的某些方法包括增加增益區(qū)中的摻雜、使用用于增益區(qū)的啁啾量子阱、使用用于增益區(qū)的應(yīng)變量子阱或者使用用于增益區(qū)的量子點(diǎn)，或者其他類似方法。
具有增強(qiáng)的增益區(qū)的法布里-珀羅激光二極管的激光器芯片具有大于40納米(±20nm)的增益帶寬值，以在被注入了輸入非相干信號(hào)之后支持在該帶寬上的波長(zhǎng)鎖定，同時(shí)當(dāng)用數(shù)據(jù)流調(diào)制法布里-珀羅激光二極管時(shí)還支持可使用的信號(hào)質(zhì)量。在被調(diào)制之后，F(xiàn)P LD所產(chǎn)生的可使用的輸出信號(hào)具有在所調(diào)制的操作范圍中的可接受的誤碼率。
參照?qǐng)D5b，提高波長(zhǎng)鎖定操作的另一個(gè)解決方案是使用多種類型的激光二極管。每種法布里-珀羅激光二極管具有帶有未改進(jìn)的增益區(qū)587的激光器芯片。用不同的偏置中心波長(zhǎng)585、586來制造每種FP LD。將激光器分組(bin)到特定的波長(zhǎng)區(qū)域，從而可以將兩個(gè)或多個(gè)不同的激光器進(jìn)行合并用于信道方案的不同部分。
參照?qǐng)D1，諸如第三光發(fā)射器124a和第四光發(fā)射器124b的、能夠發(fā)射激光的多個(gè)光源耦合在第二多路復(fù)用器/多路分解器116的輸出端。第三光發(fā)射器124a和第四光發(fā)射器124b以大致相同的波長(zhǎng)發(fā)射輸出信號(hào)，并且由注入的光譜分割的窄帶光信號(hào)將每個(gè)輸出信號(hào)進(jìn)行鎖定。第三光發(fā)射器124a可以包括具有第一中心波長(zhǎng)的激光器芯片。第四光發(fā)射器124b可以包括具有第二中心波長(zhǎng)的第二激光器芯片。將第二中心波長(zhǎng)偏離于第一中心波長(zhǎng)。能夠發(fā)射激光的第一光源的波長(zhǎng)鎖定范圍的帶寬和能夠發(fā)射激光的第二光源的波長(zhǎng)鎖定范圍的帶寬進(jìn)行合并，以等于或大于系統(tǒng)帶寬的操作范圍、由于制造公差產(chǎn)生的中心波長(zhǎng)變化、以及由于溫度改變產(chǎn)生的增益曲線的偏移之和。
而且，可以將在訂戶處的光發(fā)射器分成兩個(gè)或多個(gè)組，從而可以將兩個(gè)或多個(gè)不同的激光器進(jìn)行合并以覆蓋全部的系統(tǒng)帶寬。第一組包括具有第一中心波長(zhǎng)的激光器芯片并且獨(dú)立地連接到多路復(fù)用器/多路分解器的上半部分端口中的一個(gè)端口。例如，第二光發(fā)射器123可以包括具有第一中心波長(zhǎng)的激光器芯片并且連接到多路復(fù)用器/多路分解器116的上半部分端口中的第一端口。第二組包括具有第二中心波長(zhǎng)的激光器芯片并且獨(dú)立地連接到多路復(fù)用器/多路分解器的下半部分端口中的一個(gè)端口。例如，第五光發(fā)射器125可以包括具有第二中心波長(zhǎng)的激光器芯片并且獨(dú)立地連接到多路復(fù)用器/多路分解器116的下半部分端口中的第N端口。
參照?qǐng)D5b，使用具有不同中心波長(zhǎng)585、586的多個(gè)FP LD允許將所需要的系統(tǒng)帶寬分成較小的區(qū)域或組，從而每個(gè)激光器所需要的操作范圍也就變小了。例如，如果所需要的系統(tǒng)帶寬是±13nm并且我們使用兩種不同的激光器來覆蓋這個(gè)區(qū)域，則每個(gè)激光器所需要的操作范圍可以只是ΔλO＝±6.5nm。通過減小不同激光器的操作范圍，可以減小必須的鎖定范圍Δλ。雖然在上面的例子中僅僅使用兩個(gè)組，但還可以使用更多的組。組的最大數(shù)量可以等于在通訊系統(tǒng)中所使用的WDM信道的數(shù)量。將分組不同類型的FPLD和具有增強(qiáng)的增益帶寬的激光器芯片進(jìn)行結(jié)合還有助于解決技術(shù)限制和成本之間的折衷問題。
參照?qǐng)D1，波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)100可以在下行流信號(hào)中和上行流信號(hào)中使用不同的波長(zhǎng)帶，諸如對(duì)于下行流信號(hào)使用第一波長(zhǎng)帶，對(duì)于上行流信號(hào)使用第二波長(zhǎng)帶。下行流信號(hào)表示從中心局的光發(fā)射器101-103到訂戶的信號(hào)，上行流信號(hào)表示從訂戶的光發(fā)射器123-125到中心局的信號(hào)。下行流信號(hào)的波長(zhǎng)例如可以是λ1、λ2、....、λn，而上行流信號(hào)的波長(zhǎng)例如可以是在不同的波長(zhǎng)帶中承載的λ1*、λ2*、λn*，其中由多路復(fù)用器/多路分解器的自由光譜范圍分隔λ1和λ1*。
如上所述，1×n光多路復(fù)用器/多路分解器116具有將來自左側(cè)端口的光信號(hào)多路分解到右側(cè)的n個(gè)端口的功能。而且，同時(shí)將來自右側(cè)n個(gè)端口的光信號(hào)多路復(fù)用到左側(cè)的一個(gè)端口。1×n光多路復(fù)用器/多路分解器116將第二波長(zhǎng)帶光譜分割為窄光譜波長(zhǎng)寬度。因?yàn)榭梢栽诙嘤趦蓚€(gè)的波長(zhǎng)帶上操作光多路復(fù)用器/多路分解器，所以可以同時(shí)多路復(fù)用和多路分解在不同波長(zhǎng)帶上雙向傳播的上行流信號(hào)和下行流信號(hào)。可以將光多路復(fù)用器/多路分解器在其上操作的每個(gè)波長(zhǎng)帶偏移光多路復(fù)用器/多路分解器的自由光譜范圍的一個(gè)或多個(gè)間隔。
對(duì)于一個(gè)實(shí)施例，上行流波長(zhǎng)帶可以在從1520nm到1620nm的波長(zhǎng)范圍內(nèi)。這是由于例如摻鉺光纖放大器等在該波長(zhǎng)范圍內(nèi)可用的較高功率ASE源導(dǎo)致的。下行流波長(zhǎng)帶可以在從1250nm到1520nm的帶寬范圍內(nèi)。對(duì)于窄帶應(yīng)用，上行流和下行流的波長(zhǎng)范圍可以分別是1525～1565nm和1570～1610nm?；蛘?，第二波長(zhǎng)帶可以是具有離第一波長(zhǎng)帶的峰值波長(zhǎng)5-100納米之間的光譜分隔的波長(zhǎng)帶。第一波長(zhǎng)帶和第二波長(zhǎng)帶之間的光譜分隔應(yīng)該足夠大到能夠防止在到訂戶的濾波的光譜分割的下行流信號(hào)和來自該訂戶的濾波的上行流信號(hào)之間發(fā)生干擾。
注意，不應(yīng)該將特定的參考數(shù)字理解為按照字面的順序，而是應(yīng)該理解為第一波長(zhǎng)帶不同于第二波長(zhǎng)帶。因此，所述的特定細(xì)節(jié)僅僅是示例性的。某些其他的實(shí)施例可以包括下面的情況。單個(gè)設(shè)備可以提供第一寬帶光源和第二寬帶光源兩者的功能。WDM PON可以使用多于兩個(gè)不同的波長(zhǎng)帶。每個(gè)多路復(fù)用器/多路分解器可以是無熱排列的波導(dǎo)光柵。每個(gè)多路復(fù)用器/多路分解器僅僅是分割輸入光信號(hào)而不是光譜分割輸入的光信號(hào)。存在多于一個(gè)的遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)。光發(fā)射器可以用連續(xù)波操作并且由外部調(diào)制器等進(jìn)行調(diào)制。接收器輸入功率對(duì)于100Mb/s到大約170Mb/s可以從-27dBm到-36dBm變化。中心局和遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)之間的光纖長(zhǎng)度可以長(zhǎng)至20公里。遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)和訂戶之間的光纖長(zhǎng)度可以長(zhǎng)至15公里。可以例如由電流調(diào)制來直接調(diào)制每個(gè)光發(fā)射器以將信息嵌入到由光發(fā)射器發(fā)出的特定波長(zhǎng)上。每個(gè)光發(fā)射器包括能夠發(fā)射激光的光源。一個(gè)或多個(gè)光發(fā)射器可以是注入了來自放大自發(fā)發(fā)射光源的光譜分割的寬帶非相干光的法布里-珀羅半導(dǎo)體激光器。一個(gè)或多個(gè)光發(fā)射器可以是波長(zhǎng)引晶(wavelength-seeded)反射半導(dǎo)體光放大器(SOA)。一個(gè)或多個(gè)光發(fā)射器支持高比特速率調(diào)制和長(zhǎng)距離傳輸。反射SOA還可以作為調(diào)制設(shè)備工作?？梢允褂貌ㄩL(zhǎng)引晶將光發(fā)射器進(jìn)行調(diào)制和波長(zhǎng)鎖定，該光發(fā)射器可以給光譜片段之內(nèi)的波長(zhǎng)提供信號(hào)增益并且增加注入波長(zhǎng)和該光譜片段之外的波長(zhǎng)之間的消光比。寬帶光源可以是基于半導(dǎo)體光放大器的光源、基于稀土離子摻雜光纖放大器的光源、發(fā)光二極管、或類似設(shè)備。寬帶光源可以提供帶有任何特性的光，諸如相干或非相干光。
可以由包括集成波導(dǎo)光柵、使用薄膜濾波器的器件、衍射光柵或類似器件的排列的波導(dǎo)光柵來實(shí)現(xiàn)光多路復(fù)用器/多路分解器。光多路復(fù)用器/多路分解器還可以是介電干涉濾波器或類似器件。多路復(fù)用器/多路分解器可以具有在獨(dú)立的波長(zhǎng)信道之間的、25千兆赫到400千兆赫之間的波長(zhǎng)間隔。激光二極管的溫度控制的使用限制了激光器的波長(zhǎng)偏移?？梢允褂每拷す馄鞯男〖訜崞鱽韺⑺鼈兊臏囟瓤刂圃?0攝氏度到50攝氏度之間。這限制了波長(zhǎng)偏移并且減小了激光二極管所需的鎖定范圍。還可以使用其他值的溫度范圍。
無源光網(wǎng)絡(luò)包括沒有被提供電源的無源光器件而在中心局和光訂戶之間沒有任何有源設(shè)備。光分配網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以是星形拓?fù)?，其包括具有靠近訂戶放置的光多路?fù)用器/多路分解器的遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)，并且用于通過單條光纖中繼與中心局的通訊并通過多個(gè)用戶自己的光纖向/從每個(gè)訂戶分發(fā)信號(hào)。第二多路復(fù)用器/多路分解器可以在遠(yuǎn)端位置，從而周圍環(huán)境與第一多路復(fù)用器/多路分解器的環(huán)境足夠不同，以當(dāng)?shù)诙嗦窂?fù)用器/多路分解器的傳輸波長(zhǎng)帶與第一多路復(fù)用器/多路分解器的傳輸波長(zhǎng)帶匹配時(shí)充分地改變第二多路復(fù)用器/多路分解器的傳輸波長(zhǎng)帶。
在上述討論中，已經(jīng)參考本發(fā)明的示例實(shí)施例來描述了本發(fā)明。但是很明顯在不偏離所附權(quán)利要求所述的本發(fā)明較寬的精神和范圍的情況下，可以對(duì)其進(jìn)行各種修改和變化。因此應(yīng)該將說明書和附圖當(dāng)作說明性而不是限制性的。
權(quán)利要求
1.一種設(shè)備，包括能夠發(fā)射激光的光源，在該能夠發(fā)射激光的光源的一個(gè)或多個(gè)端面上具有增透涂層，其中該能夠發(fā)射激光的光源從寬帶光源接收光信號(hào)的光譜片段，以將該能夠發(fā)射激光的光源的輸出波長(zhǎng)波長(zhǎng)鎖定到注入光信號(hào)的帶寬之內(nèi)；和電流泵，用于偏置能夠發(fā)射激光的光源，以使得注入到能夠發(fā)射激光的光源的光信號(hào)抑制該注入的光信號(hào)的帶寬之外的激光發(fā)射模式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述能夠發(fā)射激光的光源是法布里-珀羅激光二極管。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，還包括法布里-珀羅激光二極管，其具有帶有兩個(gè)或多個(gè)腔模的激光器芯片，其中注入光信號(hào)的帶寬和激光器芯片的大小進(jìn)行匹配，以大致使得在注入光信號(hào)的帶寬內(nèi)的波長(zhǎng)與法布里-珀羅激光二極管的一個(gè)或多個(gè)腔模重疊。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中所述激光器芯片的大小具有大于450微米的芯片長(zhǎng)度。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中用于前端面的光反射率具有可從0.1％到25％變化的值。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中用于后端面的光反射率具有可從10％到100％變化的值。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中所述電流泵偏置法布里-珀羅激光二極管以作為反射再生半導(dǎo)體光放大器操作。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中所述法布里-珀羅激光二極管在一個(gè)或多個(gè)端面上具有增透涂層以產(chǎn)生具有大于3dB的值的邊模抑制比。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，還包括控制器，用于通過改變法布里-珀羅激光二極管的溫度來將法布里-珀羅激光二極管的一個(gè)或多個(gè)腔模偏移至與注入光信號(hào)的帶寬重疊，從而為注入光信號(hào)提供優(yōu)化的增益。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，還包括控制器，用于通過改變被施加到法布里-珀羅激光二極管的電流來將法布里-珀羅激光二極管的一個(gè)或多個(gè)腔模偏移至與注入光信號(hào)的帶寬重疊，從而為注入光信號(hào)提供優(yōu)化的增益。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述設(shè)備是無源光網(wǎng)絡(luò)的組成部分，該設(shè)備還包括寬帶光源，用于將包含第一波長(zhǎng)帶的光信號(hào)提供給多路復(fù)用器/多路分解器，其中法布里-珀羅激光二極管耦合到多路復(fù)用器/多路分解器的端口以從該寬帶光源接收光信號(hào)的光譜片段。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中所述多路復(fù)用器/多路分解器在每個(gè)獨(dú)立的波長(zhǎng)信道之間具有在25千兆赫茲到400千兆赫茲之間的波長(zhǎng)間隔。
13.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，還包括調(diào)制器，用于使用數(shù)據(jù)流來數(shù)據(jù)調(diào)制由法布里-珀羅激光二極管產(chǎn)生的輸出信號(hào)，其中法布里-珀羅激光二極管的激光器芯片具有大于40納米的增益帶寬值，以在被注入了輸入光信號(hào)之后支持該帶寬上的波長(zhǎng)鎖定，同時(shí)在用數(shù)據(jù)流調(diào)制法布里-珀羅激光二極管時(shí)仍支持可以使用的信號(hào)質(zhì)量。
14.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中激光器芯片的增益區(qū)具有在該激光器芯片的增益區(qū)中的一個(gè)或多個(gè)啁啾量子阱。
15.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中激光器芯片的增益區(qū)具有在該激光器芯片的增益區(qū)中的一個(gè)或多個(gè)應(yīng)變量子阱。
16.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中激光器芯片的增益區(qū)具有在該激光器芯片的增益區(qū)中的一個(gè)或多個(gè)量子點(diǎn)。
17.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中將所述激光器芯片的增益區(qū)進(jìn)行修改，以通過超過該激光器芯片的增益區(qū)中的標(biāo)準(zhǔn)摻雜的增加的摻雜，來增加法布里-珀羅激光二極管的增益帶寬。
18.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中所述泵將偏置泵電流提供給法布里-珀羅激光二極管，該偏置泵電流的值是當(dāng)沒有將輸入光信號(hào)注入到激光器時(shí)發(fā)生的激光發(fā)射閾值電流的0.9到1.5倍。
19.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，還包括調(diào)制器，用于直接數(shù)據(jù)調(diào)制由法布里-珀羅激光二極管產(chǎn)生的輸出信號(hào)，其中所述直接調(diào)制的信號(hào)的消光比大于5dB。
20.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，還包括光纖，其耦合到法布里-珀羅激光二極管的輸入端面并且與所述輸入端面對(duì)準(zhǔn)以實(shí)現(xiàn)大于20％的耦合效率。
21.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，還包括法布里-珀羅激光二極管的輸入端面；其中在所述輸入端面上接收的注入光信號(hào)具有負(fù)10dBm/0.1nm帶寬到負(fù)30dBm/0.1nm帶寬之間的功率譜密度。
22.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，還包括單模光纖，其耦合到法布里-珀羅激光二極管的第一端面，其中耦合回所述單模光纖的法布里-珀羅激光二極管的輸出波長(zhǎng)的功率可以在+3dBm和-20dBm之間。
23.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，還包括法布里-珀羅激光二極管的輸入端面，其中在所述輸入端面上接收的注入光信號(hào)具有0dB到3dB之間的偏振度。
24.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，還包括法布里-珀羅激光二極管的輸入端面，其中在所述輸入端面上接收的注入光信號(hào)的帶寬小于500千兆赫茲。
25.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中所述電流泵在沒有將輸入光信號(hào)注入到該激光器時(shí)，偏置法布里-珀羅激光二極管以在該激光發(fā)射閾值之上進(jìn)行操作，并且在將光信號(hào)注入到所述法布里-珀羅激光二極管時(shí)，將該激光器的增益抑制到低于自由運(yùn)行的法布里-珀羅激光二極管的增益。
26.一種設(shè)備，包括能夠發(fā)射激光的光源，其具有一個(gè)或多個(gè)端面以及帶有一個(gè)或多個(gè)腔模的激光器芯片，其中該能夠發(fā)射激光的光源的第一端面從寬帶光源接收光信號(hào)的光譜片段，以將該能夠發(fā)射激光的光源的輸出波長(zhǎng)波長(zhǎng)鎖定到注入光信號(hào)的帶寬之內(nèi)，并且在被放大和波長(zhǎng)鎖定之后所述注入光信號(hào)被反射回去并從第一端面發(fā)射出去；電流泵，用于偏置能夠發(fā)射激光的光源以作為反射再生半導(dǎo)體光放大器進(jìn)行操作，其中注入光信號(hào)的帶寬和激光器芯片的大小進(jìn)行配合以大致使得在該注入光信號(hào)的帶寬內(nèi)的波長(zhǎng)與該能夠發(fā)射激光的光源的一個(gè)或多個(gè)腔模重疊，而不依賴于影響該能夠發(fā)射激光的光源的、偏移該能夠發(fā)射激光的光源的模式的外部設(shè)備。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的設(shè)備，其中所述能夠發(fā)射激光的光源是法布里-珀羅激光二極管。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的設(shè)備，單模光纖，其耦合到法布里-珀羅激光二極管的第一端面，其中耦合回所述單模光纖的法布里-珀羅激光二極管的輸出波長(zhǎng)的功率可以在+3dBm到-20dBm之間。
29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的設(shè)備，其中所述電流泵在沒有將輸入光信號(hào)注入到該激光器時(shí)，偏置法布里-珀羅激光二極管以在該激光發(fā)射閾值之上進(jìn)行操作，并且當(dāng)將光信號(hào)注入到所述法布里-珀羅激光二極管時(shí)，將該激光器的增益抑制到低于運(yùn)行的法布里-珀羅激光二極管的增益。
30.根據(jù)權(quán)利要求27所述的設(shè)備，其中所述泵將偏置泵電流提供給法布里-珀羅激光二極管，該偏置泵電流的值是當(dāng)沒有將輸入光信號(hào)注入到激光器時(shí)發(fā)生的激光發(fā)射閾值電流的0.9到1.5倍。
31.根據(jù)權(quán)利要求27所述的設(shè)備，還包括調(diào)制器，用于直接數(shù)據(jù)調(diào)制由法布里-珀羅激光二極管產(chǎn)生的輸出信號(hào)，其中所述直接調(diào)制的信號(hào)的消光比大于5dB。
32.根據(jù)權(quán)利要求27所述的設(shè)備，還包括調(diào)制器，用于使用數(shù)據(jù)流直接數(shù)據(jù)調(diào)制法布里-珀羅激光二極管；其中法布里-珀羅激光二極管的激光器芯片具有大于40納米的增益帶寬值，以在被注入了輸入光信號(hào)之后支持該帶寬上的波長(zhǎng)鎖定，同時(shí)在用數(shù)據(jù)流調(diào)制法布里-珀羅激光二極管時(shí)支持可以使用的信號(hào)質(zhì)量。
33.根據(jù)權(quán)利要求27所述的設(shè)備，其中至少一個(gè)端面具有增透涂層。
34.根據(jù)權(quán)利要求27所述的設(shè)備，其中所述設(shè)備是無源光網(wǎng)絡(luò)的組成部分，該設(shè)備還包括寬帶光源，用于將包含第一波長(zhǎng)帶的光信號(hào)提供給多路復(fù)用器/多路分解器，其中法布里-珀羅激光二極管耦合到多路復(fù)用器/多路分解器的端口以從該寬帶光源接收光信號(hào)的光譜片段。
35.根據(jù)權(quán)利要求27所述的設(shè)備，其中激光器芯片的增益區(qū)具有在該激光器芯片的增益區(qū)中的一個(gè)或多個(gè)啁啾量子阱。
36.根據(jù)權(quán)利要求27所述的設(shè)備，其中激光器芯片的增益區(qū)具有在該激光器芯片的增益區(qū)中的一個(gè)或多個(gè)應(yīng)變量子阱。
37.根據(jù)權(quán)利要求27所述的設(shè)備，其中激光器芯片的增益區(qū)具有在該激光器芯片的增益區(qū)中的一個(gè)或多個(gè)量子點(diǎn)。
38.根據(jù)權(quán)利要求27所述的設(shè)備，其中將所述激光器芯片的增益區(qū)進(jìn)行修改，以通過超過該激光器芯片的增益區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)摻雜的增加的摻雜來增加法布里-珀羅激光二極管的增益帶寬。
39.根據(jù)權(quán)利要求27所述的設(shè)備，其中用于偏置法布里-珀羅激光二極管的所述泵電流對(duì)于注入光信號(hào)的帶寬之外的法布里-珀羅模式產(chǎn)生具有大于3dB的值的邊模抑制比。
40.根據(jù)權(quán)利要求27所述的設(shè)備，其中所述激光器芯片的尺寸具有長(zhǎng)于450微米的芯片長(zhǎng)度。
41.根據(jù)權(quán)利要求27所述的設(shè)備，還包括法布里-珀羅激光二極管的輸入端面，其中在所述輸入端面上接收的注入光信號(hào)具有0dB到3dB之間的偏振度。
42.根據(jù)權(quán)利要求27所述的設(shè)備，還包括法布里-珀羅激光二極管的輸入端面，其中在所述輸入端面上接收的注入窄帶光信號(hào)的帶寬小于500千兆赫茲。
43.根據(jù)權(quán)利要求27所述的設(shè)備，還包括法布里-珀羅激光二極管的輸入端面，其中在所述輸入端面上接收的注入窄帶光信號(hào)具有-10dBm/0.1nm帶寬到-30dBm/0.1nm帶寬之間的功率譜密度。
44.一種多信道無源光網(wǎng)絡(luò)波分復(fù)用系統(tǒng)，包括寬帶光源，產(chǎn)生寬帶光信號(hào)；多路分解器，其將寬帶光信號(hào)進(jìn)行光譜分割以產(chǎn)生多個(gè)窄帶光信號(hào)；第一光源，其能夠發(fā)射激光并且耦合在多路分解器的第一輸出端，其中能夠發(fā)射激光的第一光源包括具有第一中心波長(zhǎng)的第一激光器芯片，并且由第一注入的光譜分割的窄帶光信號(hào)進(jìn)行波長(zhǎng)鎖定；和第二光源，其能夠發(fā)射激光并且耦合在多路分解器的第二輸出端，其中，能夠發(fā)射激光的第二光源包括具有第二中心波長(zhǎng)的第二激光器芯片，并且由第二注入的光譜分割的窄帶光信號(hào)進(jìn)行波長(zhǎng)鎖定。
45.根據(jù)權(quán)利要求44所述的多信道無源光網(wǎng)絡(luò)波分復(fù)用系統(tǒng)，其中能夠發(fā)射激光的所述第一光源的波長(zhǎng)鎖定范圍的帶寬和能夠發(fā)射激光的所述第二光源的波長(zhǎng)鎖定范圍的帶寬合并起來等于或大于所述系統(tǒng)的帶寬的操作范圍、由于制造公差引起的中心波長(zhǎng)變化、以及由于溫度變化引起的增益曲線偏移之和。
46.根據(jù)權(quán)利要求44所述的多信道無源光網(wǎng)絡(luò)波分復(fù)用系統(tǒng)，還包括電流泵，用于偏置能夠發(fā)射激光的第一光源以作為反射再生半導(dǎo)體光放大器進(jìn)行操作。
47.根據(jù)權(quán)利要求44所述的多信道無源光網(wǎng)絡(luò)波分復(fù)用系統(tǒng)，其中注入到能夠發(fā)射激光的第一光源中的第一注入窄帶光信號(hào)抑制在所述第一注入窄帶光信號(hào)的帶寬之外的法布里-珀羅模式的激光發(fā)射。
48.根據(jù)權(quán)利要求44所述的多信道無源光網(wǎng)絡(luò)波分復(fù)用系統(tǒng)，其中所述第一注入窄帶光信號(hào)的帶寬之外的法布里-珀羅模式產(chǎn)生至少3分貝的邊模抑制比。
全文摘要
描述了各種方法、系統(tǒng)和設(shè)備，其中由注入光信號(hào)將能夠發(fā)射激光的光源(101)進(jìn)行波長(zhǎng)鎖定。諸如法布里－珀羅激光二極管的、能夠發(fā)射激光的光源(101)可以在能夠發(fā)射激光的光源(101)的一個(gè)或多個(gè)端面上具有增透涂層。能夠發(fā)射激光的光源(101)從寬帶光源(113)接收光信號(hào)的光譜片段，以將能夠發(fā)射激光的光源(101)的輸出波長(zhǎng)波長(zhǎng)鎖定到注入光信號(hào)的帶寬之內(nèi)。電流泵(141)可以將能夠發(fā)射激光的光源(101)進(jìn)行偏置以作為反射再生半導(dǎo)體光放大器進(jìn)行操作，從而在被放大和波長(zhǎng)鎖定之后，所述注入的光被反射回去并從前端面發(fā)射出去。電流泵(141)還可以偏置能夠發(fā)射激光的光源(101)，從而從外部注入到能夠發(fā)射激光的光源(101)的窄帶光信號(hào)抑制注入的非相干光的帶寬之外的激光發(fā)射模式。
文檔編號(hào)H04B10/00GK1802807SQ03826827
公開日2006年7月12日 申請(qǐng)日期2003年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月29日
發(fā)明者李昌熙, 韋恩·索林 申請(qǐng)人:諾維拉光學(xué)股份有限公司