[发明专利]用于校准可调谐激光器的方法和用于波长校准的装置

说明书

公开了一种用于校准和控制可调谐激光器的方法和装置。本文中公开的多种方法可以单独使用或组合使用，这显著地加快了校准时间，并且因此提供了优于校准可调谐激光器的现有技术的显著优点。特定方法受益于将两个或更多个光学面耦合到输出的可调谐激光器的独特设计。可调谐激光器可以配备有两个或更多个采样光栅分布式布拉格反射器(SGDBR)镜，并且可以在SGDBR镜之后包括半导体光放大器(SOA)。

技术领域

本专利申请要求在2014年10月31日提交的题为“用于快速校准和对可调谐激光器及相关联的发射器和光学子部件编程的方法和装置”的序列号为62/073,713的美国临时专利申请的权益，其全部公开内容通过引用整体并入本文。

背景技术

当今的基于光纤的网络使用收发器作为电子器件与在光纤上和在网络中的其他点处传播的光信号之间的接口，其中信息在电子形式和光学形式之间转换。

包括用来对用于在光纤上传输的光数据进行发送、编码、接收、解码的光子和/或光电子设备和组件的光学通信设备被接口连接到用来控制这些元件以及在发送侧和接收侧以电子形式接口连接数据、对电子数据编码和解码、进行像时钟恢复和纠错一样的其他功能并实现控制包括温度在内的这些电路的环境所需的功能的各种电子电路。

当今存在的对可调谐激光器、模块和/或基于可调谐激光器的子部件的挑战部分地在于响应于施加的控制信号(例如电压、电流、温度或其任何组合)而校准输出的输出特性(特别是光频率(或波长))所涉及的复杂度和时间。根据激光器设计和调谐物理，控制方法和控制信号可以有很大变化。存在几类可调谐激光器，包括可以(在某一特定精度内)调谐到宽调谐范围(例如，通信系统的C波段或O波段)内的任何期望波长的那些设计。

制造可调谐激光器并使其波长校准快速且鲁棒的成本在用可调谐激光器替换固定波长激光器以及打开新的应用和市场中是至关重要的。在在单个光纤上传送许多波长或信道的系统中移动到可调谐激光器的需要已成为经济且实用的必要条件，因为承载所有固定波长激光器的库存、支持指定并承载此库存所需的基础设施以及由于不可用和在将错误波长激光器运送到现场时犯的错误而导致有信道停机时间的成本变成当今高容量网络(其中每个光纤可承载40、80、96、128或更多的波长)的重要因素。

另外，配置为以每秒100吉比特(Gbps)、200Gbps、400Gbs和更快的速度传送数据的新模块的成本使得有必要使用可调谐激光器，使得一个模块类型可以用来访问光纤信道上的任何信道。对于这些新的高容量系统，用固定波长激光器来部署这些接口变得过于昂贵，而且行业正在用于单波长高比特率模块和接口的可调谐激光器的方向上移动。

可以被单片集成到光子集成电路(PIC)上的一种广泛使用的种类的可调谐激光器(诸如在通过引用整体并入本文的序列号为61/748,415的美国专利临时申请中描述的)属于准连续调谐种类的激光器，其被定义为能够利用控制系统达到任何期望波长的激光器，该控制系统需要利用映射在控制信号和波长之间的一组控制信号来控制该激光器的多个部分。经常，用来调谐准连续激光器的控制方法可以是复杂的，具有控制信号与输出波长之间的复杂关系，并且因此利用像查找表一样的技术，其中所有控制信号和期望波长的全调谐图在校准时间期间被存储。准连续激光器类型与连续激光器类型的不同之处在于，后者可以利用调节可以扫过所有输出频率或波长的单个旋钮或单个控制信号来连续地调谐，并且简化准连续激光器上的控制以及经常的时间校准。

然而，可调谐激光器(特别是像在序列号为61/748,415的美国专利临时申请中描述的那样的准连续激光器)的主要问题是在控制信号和输出波长方面充分校准可调谐激光器所花费的时间。该校准必须快速、必须不能成为制造处理中的瓶颈，或者将显着提高激光器成本和制造吞吐量，但是也将影响校准的鲁棒性、处理自动化程度以及设计容差的鲁棒性、周围的控制电路和光学器件、工艺变化和激光器操作和老化变化。