專利名稱：波分復用光通信系統的光源發生器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種波分復用(WDM)光通信系統的光源發生器。
背景技術：
最近的研究集中在通過利用屬于WDM的多信道光源，在光域上增加傳輸容量。在WDM中，為要傳輸的每個光信號指定各自的波長，從而多個信號可以同時在單一信道上流過。目前，半導體激光器通常被用作WDM光通信系統中發射機的光源。但是，半導體激光光源需要精確的波長控制，以便在國際電信聯盟(ITU)所建議的波長工作，并允許輸出波長受到溫度控制。如果需要多信道光源，要控制的波長數目增加，使控制操作復雜。此外，如果需要多路復用的多信道光源，對獨立的多路復用器也是如此。
為了解決這些問題，近來已經研制了多波長激光光源發生器，其采用多個光纖布拉格光柵(FBG)和摻鉺光纖放大器(EDFA)。
圖1示出了傳統的多波長激光光源發生器。設計有光纖布拉格光柵4A、4B、4C，配置每一個光纖布拉格光柵，以傳輸符合ITU建議的波長。光源發生器還配備有摻鉺光纖放大器3A、3B、3C，每一個都分別插入在光纖布拉格光柵4A、4B、4C之間，反之亦然。單一的泵浦激光器被用于光纖放大。如圖1所示，光源發生器也包括泵浦激光器1、波分多路復用器/多路分解器2、衰減器6和偏振控制器8。
正如從圖1所看到的那樣，通過光纖布拉格光柵4A、4B、4C第一次反射由光纖放大器3A、3B、3C產生的自發輻射光，然后，由鏡子5第二次反射到光纖布拉格光柵4A、4B、4C的左側。然后，由光纖布拉格光柵4A、4B、4C第三次反射第二次反射的光。從而，自發輻射光受到無數次重復的發出激光。通過光纖放大器3A、3B、3C所引起的增益允許隨后將此光用作激光光源。光纖放大器3A、3B、3C中的每一個都位于相應的波長相容諧振腔中，在光纖布拉格光柵4A、4B、4C和鏡子5之間限定這些諧振腔。例如，在圖1中，具有波長λ1的光源在第一光纖布拉格光柵4A和鏡子5之間受到激射，并利用第一摻鉺光纖放大器3A作為放大器介質。類似地，具有波長λ2的光源在第二光纖布拉格光柵4B和鏡子5之間受到激射，并利用第一摻鉺光纖放大器3A和第二摻鉺光纖放大器3B。以這種方式產生的各個單一波長光源利用相同的光纖放大器和鏡子，從而將其進行復用和反射。從而，由放置在鏡子5和光纖布拉格4A、4B、4C之間的耦合器7提取出這些多路復用的光源。
但是，在按照如上所述的現有技術的多波長光源發生器中，多個光源可以共享一個放大器。因此，為了獲得一個信道的高輸出的飽和區域中的放大器的操作可能會導致另一信道增益中的變化，這將引起每個光源功率不穩定地波動。此外，由于通過耦合器提取多個產生并多路復用的光源，通常只有利用多路復用的光源是很容易的。難以將傳統的多波長光源發生器用于采用獨立光源的光通信系統中。

發明內容
因此，需要提供一種波分復用光通信系統的光源，其中能夠穩定地產生單波長或多路復用的光源。在本發明的優選實施例中，通過利用像反射器等無源器件來滿足此需求。
按照本發明第一優選實施例的波分復用光通信系統的光源發生器包括泵浦光發生部分，用于產生并輸出泵浦光；波分多路復用器/多路分解器，具有一個多路復用端口和多個多路分解端口，用于波分復用，并輸出輸入到多路復用端口中的光信號，或者用于波分分解，并輸出輸入到多路分解端口中的光信號；光通路轉換器，用于通過轉換泵浦光的通路，向波分多路復用器/多路分解器的多路復用端口輸出從泵浦光發生部分產生和接收到的泵浦光，以及用于通過為光信號轉換過的通路輸出從波分多路復用器/多路分解器輸出的光信號；多個波長相關反射器，每一個與波分多路復用器/多路分解器的多路分解端口中相應的一個相連，用于只反射具有與多路分解端口中所述相應的一個相對應的特定波長的光信號；多個光纖放大器，每一個都具有兩側，其中一側與波長相關反射器中相關的一個相連，用于響應由泵浦光發生部分產生的泵浦光，產生自發輻射光；以及多個波長無關反射器，每一個與光纖放大器中相應的一個的另一側相連，用于反射包括具有特定波長的所述光信號在內的全部光信號。
更好地，獨立控制每個波長相關反射器的反射率和每個波長無關反射器的反射率，從而允許從光源通過各個反射器的單向或雙向傳輸。
按照本發明第二優選實施例的波分復用光通信系統的光源發生器包括波分多路復用器/多路分解器，具有一個多路復用端口和多個多路分解端口，用于波分復用，并輸出輸入到多路復用端口中的光信號，以及用于波分分解，并輸出輸入到多路分解端口中的光信號；泵浦光發生部分，用于產生并輸出泵浦光；光通路轉換器，具有第一端口，用于輸出由泵浦光發生部分產生的泵浦光，第二端口，與波分多路復用器/多路分解器的多路復用端口相連，以及第三端口，用于輸出波分復用的光信號；多個波長相關反射器，每一個與波分多路復用器/多路分解器的多路分解端口中相應的一個相連，用于只反射具有與多路分解端口中所述相應的一個相對應的特定波長的光信號；多個光纖放大器，每一個都具有兩側，其中一側與波長相關反射器中相關的一個相連，用于響應由泵浦光發生部分產生的泵浦光，產生自發輻射光；多個第一波長無關反射器，每一個與光纖放大器中相應的一個的另一側相連，用于反射包括具有特定波長的所述光信號在內的全部光信號；光帶通濾光器，具有兩側，其中一側與光通路轉換器的第三端口相連，用于只通過光源頻帶；以及多個第二波長無關反射器，每一個與光帶通濾光器的另一側相連，用于反射包括具有特定波長的所述光信號在內的全部光信號。
更好地，獨立控制每個第一和第二波長無關反射器的反射率，從而使光源能夠單向或雙向通過各個反射器傳輸。


通過下面結合附圖的詳細描述，本發明的上述及其他特征和優勢將變得更加清楚，其中相同或相似的部分具有貫穿多幅圖的相同參考數字
圖1是按照現有技術描述了多波長激光光源發生器的示意圖；圖2是按照本發明第一實施例描述了波分復用光通信系統的示例性光源發生器的示意圖；圖3是作為示例，描述了采用光纖布拉格光柵來實現圖2中所示的波長相關反射器的實施例的示意圖，特別地，只示出了多路復用的波長信道中的一個；以及圖4是按照本發明的第二實施例描述了波分復用光通信系統的示例性光源發生器的示意圖。
具體實施例方式
按照本發明的光源發生器包括如陣列波導光柵等波分多路復用器/多路分解器、光放大器以及如光纖布拉格光柵等波長相關反射器或如鏡子等波長無關反射器，從而形成激光諧振腔。結果，能夠從被激射的光纖放大器中發出自發輻射光。此外，本發明的光源發生器控制每個波長相關或無關反射器的反射率，從而在激光諧振腔中被放大的光可以被用作多波長光源或單波長光源。
作為非限制性示例，圖2按照本發明的第一實施例描述了波分復用光通信系統的優選光源發生器。
如圖2所示，按照本發明第一實施例的波分復用光通信系統的光源發生器包括泵浦激光二極管10、三端光環行器20、波分多路復用器/多路分解器30、波長相關反射器部分40、光纖放大器部分50、波長無關反射器部分60和調制器部分70。
泵浦激光二極管10與三端光環行器20的端口1相連，以向光纖放大器部分50傳送泵浦光。由泵浦激光二極管10發射的泵浦光通過光環行器20的端口1導入波分多路復用器/多路分解器30的多路復用端口。多路復用端口與光環行器20的端口2相連。光環行器20指定了輸入/輸出光的通路，并可以采用粗波分復用(CWDM)濾波器。
波分多路復用器/多路分解器30具有N個多路分解端口31、32、…、3N。每一個端口都設有波長相關反射器部分40，波長反射器部分40具有與波分多路復用器/多路分解器、光纖放大器部分50和如鏡子等波長無關反射器部分60的通過波長相兼容的發射特性。
波分多路復用器/多路分解器30起到如下作用多路復用并輸出多個輸入信道(或波長)；或者多路分解并向每個各自的信道(或波長)輸出輸入光信號。波分多路復用器/多路分解器30可以采用具有N個輸入端和一個輸出端的N×1陣列波導光柵(AWG)，或者具有一個輸入端和N個輸出端的1×N AWG。作為典型的光器件，由于其可逆性，AWG可以被用作多路復用器或多路分解器。
在波分多路復用器/多路分解器30中對輸入到波分多路復用器/多路分解器30的多路復用端口中的泵浦光進行頻譜分割，然后，輸入到分別與相應多路分解端口31、32、…、3N相連的波長相關反射器41、42、…、4N中。
在波長相關反射器41、42、…、4N中，只有具有特定波長的光被朝向光纖放大器51、52、…、5N反射回去。具有不同波長頻帶的其他光無反射地通過波長相關反射器41、42、…、4N，并被消除了，因為這些光并不處于波分多路復用器/多路分解器的通帶中。例如，光纖布拉格光柵、具有薄膜濾光器的反射器等都可以被用作波長相關反射器。
光纖放大器51、52、…、5N從通過波長相關反射器41、42、…、4N輸入的泵浦光產生自發輻射光。通過在有源光纖中摻入如鉺(Er)、鐠(Pr)、釹(Nd)等稀土離子制造光纖放大器。當特定波長的泵浦光進入這種光纖時，通過激發稀土離子，發射具有特定波長的受激光子。結果，放大了通過相應光纖傳輸的光信號。
由波長無關反射器61、62、…、6N反射從光纖放大器51、52、…、5N產生的自發輻射光，并在光纖放大器51、52、…、5N中再次放大。通過重復此過程，激射在波長相關反射器41、42、…、4N和波長無關反射器61、62、…、6N之間選擇的光，并用作光源。為了在光通信系統中利用這些光，設置波長相關反射器部分40，以具有A％的反射率，而將波長無關反射器部分60設置為具有X％的反射率。從而，通過設計，可以雙向傳輸光功率中預定的部分。例如，當將波長相關反射器部分40和波長無關反射器部分60均設置為80％的反射率時，則反射80％的光，并繼續在波長相關反射器41、42、…、4N和波長無關反射器61、62、…、6N之間的諧振腔內進行放大，而其余20％的光沿相反方向通過，用作各自的光源。
在波分多路復用器/多路分解器30的一側放置調制器71、72、…、7N，每一個都可以被用作獨立的光源。所產生的光被輸入到波分多路復用器/多路分解器30的N個多路分解端口31、32、…、3N中，多路復用，輸入到與波分多路復用器/多路分解器30的多路復用端口相連的光環行器20的端口2中，然后，輸出到光環行器20的端口3。此時，輸出的光輸出波長λ1、λ2、λ3、…、λN中的多個。已經多路復用了其他波長頻帶的光。因此，本發明的多波長光源中的每一個都可以被用作單波長光源或多路復用的光源。
作為非限制性示例，圖3描述了采用光纖布拉格光柵實現圖2中的波長相關反射器的本發明的優選實施例。只示出了多路復用的波長信道中的一個。
在圖3中，波分多路復用器/多路分解器30的多路分解端口設有光纖布拉格光柵411、光纖放大器51、波長無關反射器61和調制器71。提供了調制器71，使其能夠被用作獨立光源。以與波分多路復用器/多路分解器30的傳輸特性相同的傳輸特性設計光纖布拉格光柵411，從而使產生的光能夠雙向傳輸。此外，為了在光通信系統中利用所產生的光，將作為波長相關反射器的光纖布拉格光柵設置為具有A％的反射率，而將波長無關反射器設置為具有X％的反射率。因此，通過設計，可以沿相反方向傳輸光功率中的預定部分。作為非限制性示例，圖4按照本發明的第二實施例描述了波分復用光纖通信系統的光源發生器。
如圖4所示，按照本發明第二實施例的波分復用光纖通信系統的光源發生器包括泵浦激光二極管10、波分多路復用器/多路分解器30、光纖放大器51、52、…、5N、波長無關反射器61、62、…、6N、100、調制器71、72、…、7N、粗波分復用(CWDM)濾光器80、光帶通濾光器(OBPF)90。按照第二實施例，可以利用波長無關反射器實現多波長光源。第二實施例與第一實施例之間的區別在于，針對波長無關反射器100與波長無關反射器61、62、…、6N相結合，建立單波長諧振腔，波長無關反射器100與波分多路復用器/多路分解器30的多路復用端口相連，波長無關反射器61、62、…、6N與波分多路復用器/多路分解器30的多路分解端口31、32、…、3N相連。也可以用第一實施例中所描述的光環行器代替CWDM濾波器80。
將從泵浦激光二極管10產生并發射的泵浦光輸入到波分多路復用器/多路分解器30的多路復用端口。在波分多路復用器/多路分解器30中，對輸入的泵浦光進行頻譜分割，然后，輸入到分別與相應多路分解端口31、32、…、3N相連的光纖放大器51、52、…、5N中。
光纖放大器51、52、…、5N從通過多路分解端口31、32、…、3N輸入的泵浦光產生自發輻射光。通過在有源光纖中摻入如鉺(Er)、鐠(Pr)、釹(Nd)等稀土離子制造光纖放大器。當特定波長的泵浦光進入這種光纖時，通過激發稀土離子，發射具有特定波長的受激光子。結果，放大了通過相應光纖傳輸的光信號。
由波長無關反射器61、62、…、6N反射從光纖放大器51、52、…、5N產生的自發輻射光，并在光纖放大器51、52、…、5N中再次放大。然后，通過波分多路復用器/多路分解器30波分復用自發輻射光。波分復用的自發輻射光80具有不同于泵浦激光二極管10的頻帶，并通過CWDM濾波器80，到達OBPF90。OBPF90只允許光源頻帶通過，然后，由波長無關反射器100反射。由波長無關反射器100反射的自發輻射光再次通過OBPF90和CWDM濾波器80。然后由波分多路復用器/多路分解器30進行多路復用，并針對各個單獨的波長，由光纖放大器51、52、…、5N進行放大。通過多次重復此過程，激射自發輻射光，使其被用作光源。利用OBPF90來選擇具有周期特性的AWG的傳輸頻帶。與參照圖2所描述的本發明的第一優選實施例一樣，如果針對每個單一波長，控制每個波長無關反射器61、62、…、6N的反射率，以及如果控制波長無關反射器100對所反射的多路復用頻帶的反射率M％，自發輻射光可以被用作單波長光源或多路復用的光源。可以理解的是，與第一實施例一樣，第二實施例可以可選地增加插入在多路分解端口31、32、…、3N和光纖放大器51、52、…、5N之間的波長相關反射器41、42、…、4N(在圖4中未示出)，以在第二實施例中引入第一實施例的結構和功能。
盡管已經參照其特定的優選實施例描述了本發明，本領域的技術人員可以理解的是，在不偏離所附權利要求所定義的本發明的精神和范圍的前提下，可以進行多種修改。因此，本發明并不局限于公開的實施例。
正如從前面可以看到的那樣，按照本發明的波分復用光通信系統的光源發生器可以利用諸如反射器等無源器件產生穩定的光源。
此外，由按照本發明的光源發生器產生的光源可以被用作多路復用的光源和獨立光源。因此，不僅可以降低安裝費用，而且還可以在需要多個光源的通信系統中提供有效的操作。
權利要求
1.一種波分復用光通信系統的光源發生器，包括泵浦光發生部分，用于產生并輸出泵浦光；波分多路復用器/多路分解器，具有一個多路復用端口和多個多路分解端口，用于波分復用，并輸出輸入到多路復用端口中的光信號，以及用于波分分解，并輸出輸入到多路分解端口中的光信號；光通路轉換器，用于通過轉換泵浦光的通路，向波分多路復用器/多路分解器的多路復用端口輸出從泵浦光發生部分產生和接收到的泵浦光，以及用于通過為光信號轉換過的通路輸出從波分多路復用器/多路分解器輸出的光信號；多個波長相關反射器，每一個與波分多路復用器/多路分解器的多路分解端口中相應的一個相連，用于只反射具有與多路分解端口中所述相應的一個相對應的特定波長的光信號；多個光纖放大器，每一個都具有兩側，其中一側與波長相關反射器中相關的一個相連，用于響應由泵浦光發生部分產生的泵浦光，產生自發輻射光；以及多個波長無關反射器，每一個與光纖放大器中相應的一個的另一側相連，用于反射包括具有特定波長的所述光信號在內的全部光信號。
2.按照權利要求1所述的光源發生器，其特征在于獨立控制每個波長相關反射器的反射率和每個波長無關反射器的反射率，從而使光源能夠單向或雙向通過各個反射器傳輸。
3.按照權利要求1所述的光源發生器，其特征在于波長相關反射器包括均分別與波分多路復用器/多路分解器的多路分解端口相連的光纖布拉格光柵。
4.按照權利要求1所述的光源發生器，其特征在于波長相關反射器包括均分別與波分多路復用器/多路分解器的多路分解端口相連的薄膜濾光器反射器。
5.按照權利要求1所述的光源發生器，其特征在于光通路轉換器包括光環行器，所述光環行器包括第一端口，用于輸出由泵浦光發生部分產生的泵浦光；第二端口，與波分多路復用器/多路分解器的多路復用端口相連；以及第三端口，用于輸出波分復用的光信號。
6.按照權利要求1所述的光源發生器，其特征在于還包括多個調制器，用于利用通過波長無關反射器的波分復用的光，作為獨立光源。
7.一種波分復用光通信系統的光源發生器，包括波分多路復用器/多路分解器，具有一個多路復用端口和多個多路分解端口，用于波分復用，并輸出輸入到多路復用端口中的光信號，以及用于波分分解，并輸出輸入到多路分解端口中的光信號；泵浦光發生部分，用于產生并輸出泵浦光；光通路轉換器，具有第一端口，用于輸出由泵浦光發生部分產生的泵浦光，第二端口，與波分多路復用器/多路分解器的多路復用端口相連，以及第三端口，用于輸出波分復用的光信號；多個波長相關反射器，每一個與波分多路復用器/多路分解器的多路分解端口中相應的一個相連，用于只反射具有與多路分解端口中所述相應的一個相對應的特定波長的光信號；多個光纖放大器，每一個都具有兩側，其中一側與波長相關反射器中相關的一個相連，用于響應由泵浦光發生部分產生的泵浦光，產生自發輻射光；多個第一波長無關反射器，每一個與光纖放大器中相應的一個的另一側相連，用于反射包括具有特定波長的所述光信號在內的全部光信號；光帶通濾光器，具有兩側，其中一側與光通路轉換器的第三端口相連，用于只通過光源頻帶；以及多個第二波長無關反射器，每一個與光帶通濾光器的另一側相連，用于反射包括具有特定波長的所述光信號在內的全部光信號。
8.按照權利要求7所述的光源發生器，其特征在于獨立控制第一和第二波長無關反射器的反射率，從而使光源能夠單向或雙向通過各個反射器傳輸。
全文摘要
一種波分復用光通信系統的光源發生器，包括波分多路復用器/多路分解器、光放大器以及如光纖布拉格光柵等波長相關反射器或如鏡子等波長無關反射器，從而形成激光諧振腔。從而，光纖的激射產生自發輻射光。此外，光源發生器控制每個波長相關或無關反射器的反射率，從而在激光諧振腔中被放大的光可以被用作多波長光源或獨立光源。
文檔編號H04B10/155GK1484402SQ03127710
公開日2004年3月24日 申請日期2003年8月8日 優先權日2002年8月14日
發明者金鐘權, 吳潤濟, 黃星澤 申請人:三星電子株式會社