專利名稱：基于短相干長度半導體集成光源的全光波長變換器的制作方法
技術領域：
本發明涉及光纖通訊網絡用的波長變換器(子系統)，特別是涉及一類基于短相干長度半導體集成光源的全光波長變換器。
波長變換器(子系統)在光纖通網絡中將起著非常重要的作用，特別是在波分復用(WDM)的光網絡中，引入全光波長變換技術，可以在光網絡中實現波長路由和波長的再利用，利用有限的波長資源支持不同波長之間的連接，降低網絡的阻塞率，更有效的進行路由的選擇，提高網絡的靈活性和效率，使網絡的復雜程度大大降低，并可以在鏈路失敗時根據系統管理的要求實現網絡重建。另外引入波長變換技術還可提高波分復用(WDM)網的可擴充性。大部分波長變換器(子系統)是基于半導體光放大器(SOA)的交叉增益調制(XGM)、交叉相位調制(XPM)或四波混頻(FWM)效應實現的。和本發明最接近的已有技術是基于半導體光放大器(SOA)交叉增益調制(XGM)的波長變換器(子系統)。這種波長變換器(子系統)(見附圖1和
)是由信號光光源(1)、探測光光源(2)、3dB耦合器(3)、偏振控制器(4)、進行波長變換的核心有源器件半導體光放大器(5)、光隔離器(6)、濾波器(7)和摻鉺光纖放大器(8)等部件構成。但是這種波長變換器(子系統)必須使用一個探測光光源(2)，以把信號光光源(1)輸入的光信號復制到探測光上來，從而實現波長變換。在這種方案中，對于不同的輸出波長需要有一個可做探測光光源(2)的相應波長激光器與之對應，這在一定程度上使得設備變得復雜和成本高。
本發明正是為了克服上述困難而提出來的，本發明的目的是減少波長變換器(子系統)的部件，提供一類可達到降低成本，且在一定波長范圍內可以得到任意波長輸出信號的波長變換器(子系統)。
本發明設計了一類基于我們已獲得專利權的短相干長度半導體集成光源(專利號ZL 96108672.6)和光譜分割器件的全光波長變換器(子系統)。本發明的原理如下，當一束強度足夠大的光耦合到超輻射(Superluminescent Diode，SLD)光源中時，將會大量消耗超輻射光源(SLD)芯片中有源區的反轉載流子，使其放大的自發輻射(Amplified Spontaneous Emitting，ASE)譜強度降低，這也就意味著入射光信號將會調制超輻射光源(SLD)輸出的光信號強度。如果入射光信號是強度調制的，那么當入射光信號為高功率時，超輻射光源(SLD)出射的自發輻射譜(ASE)強度就相對較低；而當入射光信號功率很低時，超輻射光源出射的超輻射譜強度就相對較高。這樣我們就可以把入射光上的信號反相調制到超輻射光源輸出的光信號上去。再采用光譜分割技術(器件)把受調制的寬譜自發輻射譜(ASE)分割成不同波長的窄譜光信號，就可以在一定的波長范圍內得到所需波長的反相變換信號了。這里所述的把超輻射光源輸出的寬譜自發輻射譜(ASE)分割成不同波長窄譜光信號的光譜分割技術(器件)，可以是用窄帶濾波的方法選取其中某一峰值波長的窄譜光，也可用平面波導光柵陣列(AWG)選取一系列峰值波長的窄譜光，還可以用光纖光柵反射選出某一峰值波長的窄譜光，也還可以有其它的方法，我們把這些能實現光譜分割功能的器件統稱為光譜分割器件。但是如果利用單個超輻射發光管做超輻射光源的話輸出光功率很低，再進行光譜分割后功率就更小了，不易得到信噪比好的波長變換信號。我們已獲得專利權的短相干長度半導體集成光源是一種將超輻射發光管和光放大器單片集成的超輻射光源，有易于調制和輸出功率大的特點，容易得到信噪比好的波長變換信號。本發明的技術特征如圖2所示，本發明所設計的波長變換器(子系統)(見附圖2和
)由信號光光源(1)、偏振控制器(4)、光隔離器(6)、摻鉺光纖放大(8)、進行波長變換的核心有源器件短相干長度半導體集成光源(9)和光譜分割器件(10)構成，本發明的特征在于進行波長變換的核心有源器件不是半導體光放大器而是短相干長度半導體集成光源(9)，所需的波長變換光信號是直接由短相干長度半導體集成光源(9)輸出的寬譜自發輻射譜通過光譜分割器件(10)選取其中某一峰值波長的窄譜光獲得，這樣在一定波長范圍內可以得到任意波長的所需輸出信號。
本發明和現有的波長變換器(子系統)相比具有部件少，成本低，且在一定波長范圍內可以得到任意波長的所需輸出信號等優點。
圖1中部件(1)為信號光光源，(2)為探測光光源，(3)為3dB耦合器，(4)為偏振控制器，(5)為半導體光放大器，(6)為光隔離器，(7)為濾波器，(8)為摻鉺光纖放大器。
圖2中部件(1)為信號光光源，(4)為偏振控制器，(6)為光隔離器，(8)為摻鉺光纖放大器，(9)為短相干長度半導體集成光源，(10)為光譜分割器件。
圖3中部件(1)為信號光光源，(4)為偏振控制器，(6)為光隔離器，(7)為濾波器，(8)為摻鉺光纖放大器，(9)為短相干長度半導體集成光源。
圖4中部件(1)為信號光光源，(4)為偏振控制器，(6)為光隔離器，(8)為摻鉺光纖放大器，(9)為短相干長度半導體集成光源，(11)為平面波導光柵陣列(AWG)。
圖5中部件(1)為信號光光源，(4)為偏振控制器，(6)為光隔離器，(8)為摻鉺光纖放大器，(9)為短相干長度半導體集成光源，(12)為光纖光柵。
為進一步說明本發明的技術特征，現將本發明的實施例分別描述如下1.窄譜濾波型波長變換器(子系統)
這種結構的波長變換器(子系統)如圖3所示。在我們的試驗中，信號光光源(1)選用我們自己研制的高速單模1.55微米波長半導體激光器，也可以選用中科院半導體所和武漢郵電科學院器件公司生產的任意一種分布反饋(DFB)半導體激光器，在實際的光纖網絡系統中信號光光源就是網絡中需要變換的信號光，無需外加其他光源；偏振控制器(4)選用Newport公司F-POL-APC型偏振控制器；光隔離器(6)選用武漢光迅科技公司的ISO-PIS-155-P型光隔離器；濾波器(7)選用Newport公司FLTR-OPT-55-15-55型可調諧窄帶濾波器，這種濾波器對所濾波的峰值波長可以調諧選取，通過這種窄帶濾波器就可以獲得所需波長的窄譜光了；摻鉺光纖放大器(8)選用武漢光迅科技公司的EDFA-MD-L-30型摻鉺光纖放大器；短相干長度半導體集成光源(9)為我們自己研制的波長1.55微米短相干長度半導體集成光源。以上這些器件的選取都不是唯一的，可以根據不同網絡系統的要求選取不同型號、不同特性指標的器件。
2.平面波導光柵陣列(AWG)分波型波長變換器(子系統)這種結構的波長變換器(子系統)如圖4所示。其中信號光光源(1)，偏振控制器(4)，光隔離器(6)，摻鉺光纖放大器(8)，短相干長度半導體集成光源(9)的選取都和上面所述的窄譜濾波型波長變換器(子系統)相同；平面波導光柵陣列(AWG)(11)可選取SiO2/Si或有機材料波導的1×N通道平面波導光柵陣列(AWG)，例如文獻IEICE TRANS.ELECTRON.，VOL.E82-C，NO.2，1999，pp354-356報道的有機材料1×16通道平面波導光柵陣列(AWG)，這種平面波導光柵陣列(AWG)可以將短相干長度半導體集成光源(9)輸出的寬譜光分割成16個不同峰值波長的窄譜光，如果需要哪一個峰值波長的窄譜光，將摻鉺光纖放大器(8)接到那個通道上就可以了，不同的波長變換需要可以選取不同型號的AWG，如果需要更密集的峰值波長的窄譜光，就要選取其他公司生產的更多通道的AWG。
3.光纖光柵反射型波長變換器(子系統)這種結構的波長變換器(子系統)如圖5所示。其中信號光光源(1)，偏振控制器(4)，光隔離器(6)，摻鉺光纖放大器(8)，短相干長度半導體集成光源(9)的選取都和上面所述的窄譜濾波型波長變換器(子系統)相同；光纖光柵(12)為我們自己研制的反射峰值波長為1.55微米左右的光纖光柵(如文獻作者王慶亞等，論文題目“紫外寫入制備普通單模光纖光柵”，吉林大學自然科學學報1996年第2期p69)，這種光纖光柵反射譜很窄，將反射回來的窄譜光耦合到另一根光纖上，送進摻鉺光纖放大器(8)，選取不同反射峰值波長的光纖光柵，就可以得到所需的不同峰值波長的窄譜光了。
權利要求
1.一種全光波長變換器，由信號光光源(1)、偏振控制器(4)、光隔離器(6)、摻鉺光纖放大器(8)、短相干長度半導體集成光源(9)和光譜分割器件(10)構成，其特征在于短相干長度半導體集成光源(9)作為波長變換的核心有源器件，所需變換光信號通過光譜分割器件(10)在短相干長度半導體集成光源(9)輸出的寬譜自發輻射譜中選取。
2.一種如權利要求1所述的全光波長變換器，其特征在于所采用的光譜分割器件(10)是窄帶濾波器(7)。
3.一種如權利要求1所述的全光波長變換器，其特征在于所采用的光譜分割器件(10)是平面波導光柵陣列(11)。
4.一種如權利要求1所述的全光波長變換器，其特征在于所采用光譜分割器件(10)是光纖光柵(12)。
全文摘要
本發明涉及一類基于短相干長度半導體集成光源的全光波長變換器。波長變換器由信號光光源(1)、偏振控制器(4)、光隔離器(6)、摻鉺光纖放大器(8)、短相干長度半導體集成光源(9)和光譜分割器件(10)構成,所需的波長變換光信號是直接由短相干長度半導體集成光源(9)輸出的寬譜自發輻射譜通過光譜分割器件(10)選取獲得。本發明具有部件少,成本低,且在一定波長范圍內可以得到任意波長的輸出信號等優點。
文檔編號G02B6/00GK1360417SQ0210043
公開日2002年7月24日 申請日期2002年1月30日 優先權日2002年1月30日
發明者杜國同 申請人:吉林大學