基于REC技术的可调谐激光器模块
可调谐激光器
关键词可调谐激光器波分复用光传输1引言光通信领域传统的光源均是基于固定波长的激光器模块，随着光通信系统的不断发展及应用推广，固定波长激光器的缺点逐渐显露出来：一方面随着DWDM技术的发展，系统中的波长数达到了数十甚至上百，在需要提供保护的场合，每个激光器的备份必须由相同波长的激光器提供，这样导致备份激光器数量增加，成本上升；另一个方面由于固定激光器需要区分波长，因此激光器的类型随着波长数的增加而不断增加，使得管理复杂程度和存货水平；再有如果要支持光网络中的动态波长分配，提高网络灵活性，需要配备大量不同波长的固定激光器，但每只激光器的使用率却很低，造成资源浪费。
针对这些不足，随着半导体及其相关技术的发展，人们成功地研制出可调谐激光器，即在同一个激光器模块上控制输出一定带宽内的不同波长，且这些波长值和间隔均满足ITU-T的要求。
这样，通过使用可调谐激光器作为备份，一个激光器就可以对几个波长甚至整个波段的波长进行备份，从而降低备份成本；由于可调谐激光器不再区分波长，以及其有通用性，从而简化了存货管理和对资金的占用；通过在光网络中部署可调谐激光器，可以根据网络中波长使用的具体情况，动态地选择信号波长，从而以较低的成本实现动态的波长分配和使用，提升光网络的灵活性；此外，具有很调谐速度的可调谐激光器能够支持未来的光分组交换，等等。
因此，鉴于可调谐激光器人有以上诸多优势，业内人士普遍认为，可调谐激光器不久将会取代固定波长激光器在光通信领域的地位。
2原理及特点可调谐激光器从实现技术上看主要分为：电流控制技术、温度控制技术和机械控制技术等类型。
其中电控技术是通过改变注入电流实现波长的调谐，具有ns级调谐速度，较宽的调谐带宽，但输出功率较小，基于电控技术的主要有SG-DBR（采样光栅DBR）和GCSR（辅助光栅定向耦合背向取样反射）激光器。
温控技术是通过改变激光器有源区折射率，从而改变激光器输出波长的。
该技术简单，但速度慢，可调带宽窄，只有几个nm。
基于REC技术的激光器阵列光源模块设计
点。 通 过 重构一 等 效啁啾 （ Ｒ Ｅ Ｃ ） 技 术 实现 了一种 低成 本 的分布反 馈 式（ ＤＦ Ｂ ） 激 光 器阵列 光源模块 ， 采用 掺 铒光 纤放 大 器（ Ｅ Ｄ Ｆ Ａ） 对该激 光 器 阵列 的输 出进行 了光 学放 大 ， 并通过 Ｐ Ｉ Ｄ控 制程 序 对光 源输 出进
ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｔ ｏ ｐ ｉ ｃ ，ａ ｓ ａ ｎ ｉ ｄ ｅ ａ ｌ ｌ ｉ ｇ ｈ ｔ ｓ ｏ ｕ ｒ ｃ ｅ ｉ ｎ ｔ ｈｅ ｗａ ｖｅ ｌ ｅ ｎ ｇ ｈ ｄ ｔ ｉ ｖ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ ｍｕ ｌ ｔ ｉ ｐ ｌ ｅ ｘ ｉ ｎ ｇ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ． Ａ ｌ ｏ ｗ— ｃ ｏ ｓ ｔ
ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｗａ ｓ ｄ ｅ ｍｏ ｎｓ ｔ ｒ ａ ｔ ｅ ｄ．Ｔｈ ｅ ｏ ｕ ｔ ｐ ｕ ｔ ｏ ｆ ｔ ｈ ｉ ｓ ｍｏ ｄ ｕ ｌ ｅ ｗａ ｓ ａ ｍｐ ｌ ｉ ｉｅ ｆ ｄ ｂ ｙ Ｅｒ ｂ ｉ ｕ ｍ— ｄ ｏ ｐ ｅ ｄ ｉｂ ｆ ｅ ｒ ｍ ｐ ａ ｌ ｉ ｉｅ ｆ ｒ
行 稳 定化调 节 。 光 源模 块 中各 通道 激光 器 的 中心 波 长 间隔均 匀 ， 平 均 间隔为 １ ． ６ ４ ａ ｍ， 波长 间隔的误 差
小于 ０ ． ２ ｎ ｍ。光 源所输 出的 总光 功率 大于 ５ ０ ｍＷ ， 输 出光功 率 变化 小于 ０ ． ０ ２ ｄ Ｂ ｍ。
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｉ ｎ ｒ ｅ ｃ ｅ ｎ ｔ ｙ ｅ ａ ｒ ｓ ，ｍｏ ｎ ｏ ｌ ｉ ｔ ｈ ｉ ｃ ｉ ｎ ｔ ｅ ｇ ｒ ａ ｔ ｅ ｄ ｍｕ ｌ ｔ ｉ ｗａ ｖ ｅ ｌ ｅ ｎ ｇ ｔ ｈ ｌ ａ ｓ ｅ ｒ ａ ｒ ｒ ａ ｙ（ ＭＬ Ａ）ｈ ａ ｓ ｂ ｅ ｃ ｏ ｍｅ ａ ｈ ｏ ｔ
基于 REC 技术的可调谐激光器模块
基于 REC 技术的可调谐激光器模块刘森;倪屹;曹宝丽;曾盼【摘要】A low cost tunable laser module based on distributed-feedback (DFB)laser matrix is achieved by recon-struction-equivalent-chirp (REC)technology.Wavelength tuning,stability and other performance tests are applied, and the parameters of specific wavelength are calibrated.The wavelength spacing between adjacent lasers in the mod-ule is uniform,and the P-I diagrams are good.The output light of this tunable laser has a wavelength fluctuation with-in ±3 pm and a power fluctu ation less than 0.02 dBm.The wavelength-tuning range is 1 536.64 ~1 559.36 nm, which can covers 60 specific wavelength channels according to ITU-T DWDM standard,and the channel-switching time is 5 ~30 s.%通过重构－等效啁啾（REC）技术实现了一种基于分布式反馈（DFB）激光器矩阵的低成本可调谐激光器模块，对该模块进行了波长调谐、稳定性以及其他性能的测试，并将特定波长的参数加以标定。
模块中的相邻激光器之间的中心波长间隔均匀等距且 P －I 特性良好，可调谐激光器输出波长的波动小于±3 pm，光功率变化小于0.02 dBm。
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摘 要 ：通 过 重构 一等效 啁啾 （ＲＥＣ）技术 实现 了一 种基 于 分布 式反馈 （ＤＦＢ）激 光 器 矩 阵 的低 成 本 可调 谐激 光器 模块 ，对 该模 块进 行 了波长调 谐 、稳 定 性 以及 其 他 性 能 的测 试 ，并将 特 定 波 长 的参 数 加 以标 定 。模 块 中的相邻 激 光器 之 间的 中心波长 间隔均 匀等 距且 Ｐ一，特 性 良好 ，可 调 谐 激 光 器 输 出 波 长 的 波 动 小 于 ±３ ｐｍ，光 功 率 变 化 小 于 ０．０２ ｄＢｍ。 波 长 调 谐 范 围 为 １５３６．６４～１５５９．３６ ｎｍ，在该 范围内依 照 ＩＴＵ—Ｔ的ＤＷＤＭ标准涵盖 了６Ｏ特定波长通道，通道 切换 时 间为 ５—３０ Ｓ。 关键 词 ：ＤＦＢ激 光器 ；波分 复用 ；可调 谐激 光器 ；重 构 一等效 啁啾 中图分类 号 ：ＴＮ２４８．４ 文献 标 识码 ：Ａ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－５０７８．２０１６．０３．００９
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２．３ 调 谐 原理
本 文所 设计 的可调 谐激 光器 模 块 的调谐 方式 主
要 是通 过各 通道 激光 器 切换 和温 度 调节 来 实现 波长
在 一定 范 围 内 的 连 续 调 谐 。 ＩｎＰ基 多 量 子 阱 半 导
体 ＤＦＢ激 光器 波 长 随 温 度 的 变 化 率 约 ０．１ ｎｍ／￣Ｃ，
谐 激光 器 可输 出多 种 波 长 ，能 根 据不 同 的波 长要 求 进行动态选择 ，具有灵活性 、通用性 、经济型等优点 ， 可大 大减少 波分 复 用 技术 中 的器 件 成本 ，因此 可调 谐 激光 器在 光通 讯领 域有 广泛 的应 用前 景 。
半 导 体 激 光 器５ ～３０ Ｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＤＦＢ ｌａｓ ｅｒｓ；Ｗ ＤＭ ；ｔｕｎａｂｌｅ ｌａｓｅｒｓ；ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｉｔｏｎ—ｅｑｕｉｖａ ｌｅｎｔ—ｃｈｉｒ ｐ
１ 引 言 伴随着信息社会 的不断发展 ，人们对于光通讯
网络 的容 量要 求 也 越 来 越 高 ，波 分 复 用 技 术 可 以极 大地 提 高通讯 网络 容 量 ，因此 已成 为 当前 光 纤 通 信 领域研究 的热点 。与传统半 导体激光器相 比 ，可调
基金项 目 ：江 苏 省 六 大 人 才 高 峰 计 划 （Ｎｏ．ＤＺＸＸ 一０２３）；江 苏 省 产 学 研 联 合 创 新 资 金 一前 瞻 性 联 合 研 究 项 目 （Ｎｏ．ＢＹ２０１４０２３—１１）资助 。
作者简介 ：刘 森 （１９９０一），男 ，硕 士 研 究 生 ，主 要从 事 可 调谐 激 光 器应 用 及 电 路研 究 。Ｅ—ｍａｉｌ：ｌｉｕｓｅｎ１９９０１２１０＠ ｆｏｘ·
第 ４６卷 第 ３期 ２０１６年 ３月
激 光 与 红 外
ＬＡＳＥＲ ＆ ＩＮＦＲＡＲＥＤ
Ｖｏ１．４６ ，Ｎｏ．３ Ｍａｒｃｈ，２０１６
文章 编 号 ：１００１－５０７８（２０１６）０３－０２８９－０５
· 激 光器技 术 ·
基 于 ＲＥＣ技 术 的可 调谐 激 光器 模 块
刘 森 ，倪 屹 ，曹 宝丽 ，曾 盼
Ｔｕｎａｂｌｅ ｌａｓｅｒ ｍ ｏｄｕｌｅ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＲＥＣ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ＬＩＵ Ｓｅｎ ，ＮＩ Ｙｉ ，ＣＡＯ Ｂａｏ．１．ｉ．，ＺＥＮＧ Ｐａｎ （１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ ＩｏＴ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｊｉａｎｇｎａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｗｕｘｉ ２１４１３２，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，ＮＪＵ，Ｎ肌ｊｉｎｇ ２１００９３，Ｃｈｉｎａ）
ｍａｉｌ．ｃｏｍ
通讯作者 ：倪 屹 （１９７０一），男 ，教授 ，硕士生导师 ，主要从事光 电子学 的研究和教学工作 。Ｅ—ｍａｉｌ：ｎｉｙ２０１１＠１６３．ｃｏｍ 收 稿 日期 ：２０１５－０７－１５
激 光 与 红 外 Ｎ０．３ ２０１６
刘 森 等 基于 ＲＥＣ技术 的可调谐激光器模块
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ｌＯＷ ｃｏｓｔ ｔｕｎａｂｌｅ ｌａｓｅｒ ｍｏｄｕｌｅ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｄｉｓｔｒ ｉｂｕｔｅｄ－ｆｅｅｄｂａｃｋ （ＤＦＢ）ｌａ ｓｅｒ ｍａｔｒ ｉｘ ｉｓ ａｃｈｉｅｖｅｄ ｂｙ ｒｅｃｏｎ－ ｓｔｒｕｃｔｉｏｎ—ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ－ｃｈｉｒｐ（ＲＥＣ）ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｔｕｎｉｎｇ，ｓｔａ ｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｐｅｒｆｏｒｍａ ｎｃｅ ｔｅｓｔｓ ａｒｅ ａｐｐｌｉｅｄ， ａ ｎ ｄ ｔｈｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ａｒｅ ｃａｌｉｂｒａｔｅｄ．Ｔｈｅ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｓｐａｃｉｎｇ ｂｅｔｗｅｅｎ ａｄｊａｃｅｎｔ ｌａ ｓｅｒｓ ｉｎ ｔｈｅ ｍｏｄ－ ｕｌｅ ｉｓ ｕｎｉｆｏｒｍ ．ａｎｄ ｔｈｅ Ｐ—Ｊ ｄｉａｇｒａｍｓ ａｒｅ ｇｏｏｄ．Ｔｈｅ ｏｕｔｐｕｔ ｌｉｇｈｔ ｏｆ ｔｈｉｓ ｔｕｎａ ｂ ｌｅ ｌａ ｓｅｒ ｈａｓ ａ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｆ ｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ— ｉｎ －４－３ ｐｍ ａｎｄ ａ ｐｏｗｅｒ ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ ｌｅｓｓ ｔｈａｎ ０．０２ ｄＢｍ． Ｔｈｅ ｗａｖｅｌｅｎｇ ｔｈ—ｔｕｎｉｎｇ ｒａ ｎ ｇｅ ｉｓ １５３６．６４ — １５５９．３６ ｎｍ ， ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｃｏｖｅｒｓ ６０ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｃｈａｎｎｅｌｓ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ＩＴＵ－Ｔ ＤＷ ＤＭ ｓｔａｎｄａｒｄ．ａ ｎ ｄ ｔｈｅ ｃｈａ ｎ ｎｅｌ－ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ