[发明专利]一种外腔可调谐激光器以及其腔模锁定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种外腔可调谐激光器的锁模方法，具体地说，涉及一种实现外腔可调谐激光器纵模锁定的方法和装置。利用该发明方法和装置进行纵模锁定的外腔可调谐激光器可适用于灵活波长栅格的光通信网络，本发明属于通信领域。

背景技术

可调谐激光器在光通信领域一直有着广泛的应用，尤其是近几年，随着高速光通信网络技术的发展，窄线宽可调谐激光器的需求不断增加，可调谐激光器是未来的光通信网络中的重要角色。从结构上分，可调谐激光器可分为单片集成型可调谐激光器和外腔型可调谐激光器。单片集成型可调谐激光器具有体积小、稳定性好等优点，但是目前其线宽比外腔可调谐激光器宽，不适用于高速光通信发展趋势。外腔可调谐激光器具有线宽窄、调谐范围大、技术难度低等优点，在现有的商用100G光网络传输系统应用中，外腔可调谐激光器占有很大的份额。但相比于单片集成型激光器，其稳定性较差，容易受到外界各种因素的干扰而引起跳模，从而导致激光器的特性劣化，影响系统传输性能，抑制跳模是外腔可调谐激光器使用过程中必须解决的一项重大任务，外腔可调谐激光器状态监控和在线调整是一项十分重要的工作。

针对不同结构的外腔可调谐激光器，目前提出的抑制跳模实现波长锁定的技术种类繁多，归纳起来就是针对振幅或相位条件偏离的监控和补偿技术。最常见的技术方案是采用功率极大值算法或者光功率谱局部特定斜率的算法确定纵模输出频率，通过调谐外腔中的相位调谐元件微调纵模输出频率，起到腔模锁定的作用。然而为了保证可调谐激光器长期工作的稳定性，调相元件既要保证较快的响应速度又要拥有大的相位可调范围，往往一种调相元件难以满足这两个要求，所以一个快速响应的调相元件与一个大相位调谐范围的调相元件的结合使用是最佳的选择。

外腔可调谐激光器有一个明显的缺点，容易受各种因素的影响发生跳模，从而导致激光器的特性劣化，抑制跳模是外腔可调谐激光器使用过程中一项必须解决的复杂技术。针对不同结构的外腔可调谐激光器提出的抑制跳模实现波长锁定的技术种类繁多，归纳起来就是针对振幅或相位条件偏离的监控和补偿技术。因此外腔可调谐激光器状态监控和在线调整是一项十分重要的工作。

发明内容

本发明的目的克服现有技术存在的技术缺陷，本发明针对外腔激光器腔模监控和外腔相位补偿技术，提出了一种外腔可调谐激光器以及其腔模锁定方法，激光器的主控制器通过读取光功率检测装置的取样光功率监测激光器的输出光频率的微小变化，采取实时有效的外腔相位混合补偿方式，实现激光器腔模的稳定及波长精确控制。

本发明的技术方案是：

一种外腔可调谐激光器，其包括用于提供增益的半导体光放大器，半导体光放大器两端面上分别镀有部分反射膜与增透膜，所述外腔可调谐激光器的外腔设置在增透膜一侧，外腔包括扩束准直透镜、外腔反射镜；扩束准直透镜、外腔反射镜之间设置有可调谐滤波器、固定栅格滤波器，所述外腔可调谐激光器的外腔进一步包括大相位调节组件和相位快速调节组件；所述大相位调节组件能够对所述外腔可调谐激光器的外腔的腔长进行大范围的调节；所述相位快速调节组件能够对所述外腔可调谐激光器的外腔的腔长进行快速的调节；所述大相位调节组件、相位快速调节组件、可调谐滤波器、半导体光放大器同控制单元相连。

所述相位快速调节组件包括位移控制元件，所述位移控制元件固定于反射腔镜面上且可带动反射腔镜沿垂直于反射腔镜面方向快速微小移动。

所述大相位调节组件设置于外腔中的扩束准直透镜、外腔反射镜之间光路的任意位置；所述大相位调节组件包括一个或多个受控光学组件，所述受控光学组件能够在控制单元的控制下通过改变所述受控光学组件的折射率和/或厚度来改变控制激光器外腔的光学腔长。

所述受控光学组件为基于热光效应的温度可调热光组件或基于电光效应的驱动电压可调的光学组件或基于电光效应的驱动电流可调的光学组件。

所述基于热光效应的温度可调热光组件由通光面镀有增透膜的硅片、加热电阻片和温度传感器组成，加热电阻片和温度传感器分别粘接在硅片前后通光面的非通光区域，控制单元与加热电阻片和温度传感器相连以实现对硅片的温度闭环控制。

所述基于电光效应的驱动电压可调的光学组件或基于电光效应的驱动电流可调的光学组件采用通光面镀有增透膜的相位可调的液晶片，控制单元控制液晶片的加载电压或电流，使液晶片的光轴发生旋转，改变液晶片的折射率从而改变光程。

所述基于热光效应的温度可调热光组件由基板、半导体制冷片、温度传感器组成，温度传感器设置于基板上，基板下方设置半导体制冷片，半导体制冷片和温度传感器与控制单元相连。