[发明专利]利用锁模激光器产生具有高重复率的光脉冲串

说明书

技术领域

本发明涉及光脉冲串的产生，更具体地讲，涉及一种产生具有高重复率的光脉冲串的装置和方法。

背景技术

光学电信系统和光学计算机通常需要具有高重复率的光脉冲串。

已经认识到已调制锁模半导体激光器是一种具有高重复率的光脉冲串源。美国专利No.6,031,851中公开了一种已调制锁模半导体激光器，在此将该专利整体引入作为参考。图1是常用已调制锁模半导体激光器的示意图。该常规已调制锁模半导体激光器由一个基底55，一个激活区56，和电极57-59构成。基底55和激活区56被划分成分布的布拉格反射器区(DBR区)51，电子吸收调制器区52，增益区53，和可饱和吸收器区54。

如下所述，光脉冲串的产生是利用常规已调制锁模半导体激光器完成的。通过电极57向可饱和吸收器区54提供反向偏置电压。通过电极58向增益区53提供直流电流。通过电极59向电子吸收调制器区52提供调制偏压，调制偏压是由反向直流偏压和一个正弦电压叠加产生的。调制偏压致使发射出光脉冲串。常规已调制锁模半导体激光器可以产生具有在30至40GHz范围的重复率的光脉冲串。

也可以利用阵列波导管衍射光栅(AWG)或法布里-珀罗校准器(Fabry-Perot etalon)完成光脉冲串的产生。图2示出了用于产生光脉冲串的AWG装置71。AWG装置71由一个输入波导管61，一个光学多路分解器62，多个波导管63，一个光学多路复用器64，和一个输出波导管65构成。多个波导管63的光路长度彼此不同。如图3A中所示，向输入波导管61提供了光脉冲串Pin。如图2中所示，光学多路分解器62多路分解光脉冲串Pin，以产生多个光脉冲串。将产生的光脉冲串分别提供给波导管63，以使其延迟。波导管63的不同光路长度致使光脉冲串被延迟不同的延迟时间。多路复用器64多路复用延迟的光脉冲串，以产生输出光脉冲串Pout。输出光脉冲串Pout具有的重复率是输入光脉冲串Pin的重复率的m倍，m是波导管63的数量。

在日本公开专利申请(JP-A平8-148749)中，Yokoyama等人披露了另一种产生光脉冲串的技术。这种光脉冲串产生技术使用了两个半导体激光器，其中一个是已调制锁模半导体激光器，另一个是无源锁模半导体激光器。已调制锁模半导体激光器产生一个光脉冲串，以激励无源锁模半导体激光器。无源锁模半导体激光器产生与来自己调制锁模半导体激光器的光脉冲串同步的输出光脉冲串。通过光激励获得的同步提高了输出光脉冲串的重复率的稳定性。

光信号处理的最近发展要求能够产生具有高于50GHz，最好是高于80GHz的重复率的光脉冲串，而且要求能够精确地控制重复率。因而，希望有一种能够产生具有精确控制的高重复率的光脉冲串的技术。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种产生具有高重复率的光脉冲串的光脉冲串发生器。

本发明的另一个目的是提供一种精确地控制产生的光脉冲串的重复率的光脉冲串发生器。

一种光脉冲串发生器包括第一和第二光谐振器，和一个光脉冲发生器。第一光谐振器中具有一个第一光路长度的第一光路。第二光谐振器插入到第一光路中。第二光谐振器中具有一个实际等于第二光路长度的1/m的第二光路长度的第二光路，m是一个自然数。光脉冲发生器向第一光谐振器提供包括对应于第一光路长度调谐的第一重复率分量的第一光脉冲串。第一光脉冲串的提供使得能够在第一光谐振器中产生第二光脉冲串。第一光谐振器提取第二光脉冲串的一部分，以输出一个输出光脉冲串。

当光脉冲串发生器进一步包括一个插入到第一光谐振器的第一光路中的激光器增益元件时，激光器增益元件最好接收第一光脉冲串，以便与第一光脉冲串同步地放大第二光脉冲串。

激光器增益元件最好是一个包括接收第一光脉冲串的可饱和吸收器区，和一个耦合到可饱和吸收器区以放大第二光脉冲串的增益区的锁模半导体激光器。

锁模半导体激光器最好在可饱和吸收器区上具有一个反射表面，并且第一光谐振器包括一个反射镜，通过增益区和第二光谐振器将第一光路形成在反射表面和反射镜之间。

反射镜优选可以移动，以便能够调节第一光路长度。

第一光谐振器可以由具有一对反射表面的法布里-珀罗谐振器构成，第一光路形成在这对反射表面之间。

在这种情况下，第一光脉冲串的第一重复率优选是f/n，n是一个自然数，f是一个由下式定义的圆周频率：