[发明专利]波长监控设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种在光学通讯系统、光学测量系统及其类似系统中所用的波长监控设备。

背景技术

近些年来，由于internet的快速普及和发展，迫切要求增加光纤通讯网的容量。以波长分割多路(WDM)通讯手段增加光纤网的容量获得了快速发展。由于具有细微差别波长的光束被分别用来传递不同种类的信息，因而在WDM通讯系统中需要应用如光信号分离器、滤光器或光频隔离器这样的适于选择波长的光学装置。当然，在大生产效率、尺寸减小、密度合成、稳定性等方面，也迫切需求所述功能装置。

在波长分割多路光通讯中，由于要用到人工分离的具有多种波长的光信号，因此需要一种能够发射多种波长光束的光源。在波长分割多路通讯的最初阶段，在波长之间可提供大的波长间隔，如1.3μm至1.55μm。近年来随着通讯容量的增加，在1.55μm的附近，需要频率间隔为100GHz(波长间隔约为0.8nm)的波长多路分割和频率间隔为50GHz(波长间隔约为0.4nm)的波长多路分割，这种波长多路分割的实际应用已有了很大进展。因此，当波长间隔以上述方式减小时，用作光源的半导体激光器的波长稳性就很重要。

由于半导体激光器的振荡波长受温度的影响很大，所以一般需要提供波长监控机构。波长监控机构的监控输出信号被反馈到温度控制器，从而控制振荡波长使其保持不变。图11示出了使用标准具(Fabry-Perot光学共振器)的波长监控光学系统的一个例子(例如，参看光学技术文献，卷11，第11期，第1431页，1999年)。位于中心的半导体激光器(LD)10左侧是所谓的前端，其所示为传输光信号的光学系统。由LD 10的前端表面所发射的光信号通过透镜系统80被传输到光纤50上以便被传递。半导体激光器(LP)10的右侧是所谓的后端，其所示为监控LD振荡波长的一个光学系统。由LD 10后端表面所发射的光束用于监控波长。由LD 10所发射的光束通过校准透镜82校准为平行光束，由此进入标准具84。通过标准具84所传送的光束通过聚光透镜86被聚集到光探测器30上。标准具84的共振器长度被精确地调整使之与所监控的波长相应。当波长波动时，传输的光束的数量随之波动。因此，传输光束数量的变化可过光探测器30的输出波动来探测。光探测器30的输出信号被反馈到LD 10的温度控制器(未示出)，从而有可能抑制LD 10的振荡波长的波动。也可使用具有分光功能或滤光功能的光学装置代替标准具来探测波长波动。这样的光学装置例子有滤光器、光纤-布拉格(Bragg)衍射光栅等。

通过上面的举例说明，可知背景技术波长监控设备的构成是用来校准从LD发射的光束并使校准的光束通过光学装置入射到光探测器上的光学系统。在这样的光学系统中，需要如透镜等光学部件实现有效的光连接。而且也需要精确的调节。因此，很难减小装置的整体尺寸。而且，部件的数量增加了。因此，存在的问题是难以克服温度的振荡和环境的变化(如震动)而保持稳定性。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种尺寸小和无需调整就可使用的波长监控设备。

本发明波长监控设备包括：由周期多层结构制成的光学装置；光学耦合到周期多层结构的至少一个端面上的光源，所述一个端面不平行于周期多层结构的层面；及光束探测装置，用于探测从多层结构的至少一个表面上相对于特定波长以特定角度发出的光束，所述一个表面平行于多层结构的层面。

作为由周期多层结构制成的光学装置的一个实施例，光学装置由形成在基体上的多层膜制成，对所使用的波长基体是透光的。半导体可用作光源。光探测器可用作光束探测装置。

在这种情况下，优选的是半导体激光器和光探测器组合在形成有多层膜的基体上。在这种情况下，通过设置在形成有多层膜的基体上的水平差，从半导体激光器发出光束可耦合到多层膜的光入射端面上。此外，光探测器可以设置在形成有多层膜的基体表面的相对面上。

在本发明波长监控设备中，通过用作一维光子晶体的周期多层结构的操作探测到波长的波动作为出射角的变化。由于以波长波动为基础的出射角的变化很大，例如，与现有技术的衍射光栅或类似装置相比，仪器的总体尺寸可被减小。此外，由于这样的周期多层结构一般形成在基体上，该周期多层结构适于将光源和光束探测装置集成在同一基体上。因此，不需要透镜等光学部件，因此可提供小尺寸和稳定性好的波长监控设备。

本发明所披露的内容与日本专利申请2000-391817(申请日为2000年12月25日)所包含的主题相关，在这里将其并入作为一个整体参考。

附图说明