可调谐外腔激光器型全光波长转换器

1.一种可调谐外腔激光器型全光波长转换器，其特征在于，包括用光纤连成一体的可 调谐外腔激光器，光环形器及可调谐带通滤波器，其中，所说的可调谐外腔激光器 与光环形器(b)端相连，光环形器(c)端与可调谐带通滤波器的输入端相连，所 说的可调谐外腔激光器包括用于调节输出信号光波长的光栅与用于调制该激光器的 激射模式的半导体芯片。

技术领域\n本发明属于全光通信网技术领域，特别涉及全光波长转换器的设计。\n背景技术\n随着全球通信业务的飞速增长，对通信网络的速率和带宽提出了越来越高的要求。 为了克服目前信号处理过程中的“电子瓶颈”，需要在信号处理过程中直接用光来处理， 实现光交换、光路由、光交叉互连(OXC)、光上下路(OADM)，即发展全光通信网技术。 全光通信网靠波长来识别信息传输、交换的路径，是解决信息传输容量剧增和业务多样 花需求的有效途径，是21世纪的信息基础设施。\n波分复用(WDM)全光网是以不同波长作为传输信道，并按照波长路由的方式进行交 换和网络重构。WDM全光网中的最主要的资源就是波长，但是由于搀铒光纤放大器 (EDFA)放大带宽和串扰的限制，波长数目是有限的。在WDM全光网中加入全光波长 转换器可以实现波长重用，提高波长利用率，降低网络管理的要求，提高波长路由的效 率，有利于网络的动态重组和保护切换，降低节点的阻塞。\n目前实现全光波长转换的方法有很多种，大致可分为三类：激光器型、相干型和光 门型波长转换器。\n相干型波长转换器是利用介质中的非线性效应进行波长转换。由于非线性效应，信 号光和泵浦光与介质作用产生新的频率分量，新频率的光就是转换后的光。这种波长转 换器的优点是能实现调制格式透明，缺点是转换效率很低而且需要很强的泵浦光功率。\n光门型全光波长转换器包含一个光器件，它的特性随着输入信号的强度而变化。这 种变化可以用一个直流参考光(CW Probe)来监视，因此这个参考光就带有输入信号光的 信息，也就是转换后的光。这类波长转换器主要有利用半导体光放大器(SOA)中的交叉 增益调制(XGM)和交叉相位调制(XPM)。利用SOA中XGM效应的波长转换器的优点 是结构简单、转换效率高，缺点是转换后信号的信噪比比较差，而且啁啾比较大，向长 波长转换时的消光比比向短波长转换时差。利用SOA中XPM效应的波长转换器的优 点是上下转换的消光比都很高，转换后信号的啁啾和噪声小，缺点是信号光动态范围小， 由于采用干涉结构，所以易受外界因素的干扰。\n激光器型波长转换器是利用光控激光器的方法实现波长转换。强度调制的信号光注 入到激光器的增益区中，由于受激辐射调制了载流子密度，并使激光器本身的激射模式 也受到调制，因此激光器的输出光就带有信号光的信息，即为转换后的光。这种波长转 换器的优点是结构简单，只需要输入信号光，而不象其他类型的波长转换器还需要一个 泵浦光。目前这类波长转换器主要是利用分布布拉格反射(DBR)激光器和利用光纤布拉 格光栅(FBG)激光器。这两种方法的缺点是转换后的光的波长不能变化，或者只能变化 很小的范围(几个～十几个纳米nm)。\n发明内容\n本发明的目的在于为克服已有技术的不足之处，提出一种可调谐外腔激光器型全光 波长转换器，采用本申请人的可调谐外腔激光器的专利技术进行波长转换，它不但保留 原有激光器型波长转换器的优点，而且具有转换后光的调谐范围广的特点。\n本发明提出一种可调谐外腔激光器型全光波长转换器，其特征在于，包括用光纤连 成一体的可调谐外腔激光器，光环形器及可调谐带通滤波器，其中，所说的可调谐外腔 激光器与光环形器(b)端相连，光环形器(c)端与可调谐带通滤波器的输入端相连， 所说的可调谐外腔激光器包括用于调节输出信号光波长的光栅与用于调制该激光器的 激射模式的半导体芯片。本发明使用时，可将光环形器a端连于光信号的输入光纤，可 调谐带通滤波器的输出端连于光信号的输出光纤。\n本发明的原理图如图1所示。信号光波长是λs，通过光环形器4注入到可调谐外腔 激光器1中。可调谐外腔激光器偏置在阈值以上，其输出波长为λo，调节激光器中光栅 2的角度就可以改变输出波长λo。信号光注入到半导体芯片3中，引起受激辐射，调制 了半导体芯片的增益，因此调制了可调谐外腔激光器的激射模式。可调谐外腔激光器的 输出波长λo就带有信号光λs的信息。可调谐带通滤波器滤除经半导体芯片自然解理面反 射的信号光，就可以得到外腔激光器的输出波长λo。\n本发明具有如下效果：\n第一，本发明省去了泵浦光，因此结构简单，而且成本也大大降低。\n第二，本发明的输出波长可以连续可调谐60nm以上，这样在WDM全光网中使用 时就可以减少使用波长转换器的数量，降低了整个网络的成本。\n附图说明\n图1为本发明的结构示意图。\n具体实施方式\n本发明设计的一种可调谐外腔激光器型全光波长转换器实施例如图1所示，结合附 图详细说明如下：\n本实施例包括用光纤连成一体的可调谐外腔激光器1，光环形器4及可调谐带通滤 波器。其中，光环形器是JDS公司的其型号是CR5500P-CS1；可调谐带通滤波器是JDS 公司的其型号是TB4500B；可调谐外腔激光器采用本申请人的专利技术(专利号 94106355。0)。外腔激光器的阈值电流是40mA，其工作电流是90mA，输出功率为 100μW。调节外腔激光器中光栅2的角度，其输出波长λo范围为1530nm-1600nm。信 号光λs经过光环形器4注入半导体芯片3中，其反射光和外腔激光器的输出光λo再经过 环形器4输到可调谐带通滤波器中。可调谐带通滤波器滤除信号光就得到了转化后的光 λo。