一种多通道激光器合波阵列调试方法

一种多通道激光器合波阵列调试方法

秦小葵

广西桂林，桂林光隆光学科技有限公司

【摘 要】随着光通信技术的飞速发展和波分复用技术的广泛应用，用于光信号传输、处理的器件向高集成、低成本和智能化的方向发展，这对光系统中的核心器件--激光器提出了更高的要求，既要求其性能越来越优越，也要求其成本越来越低廉。

本论文提供一种多通道激光器合波阵列调试方法,此方法提供一个中心波长全偏振光源，使多通道激光器调试芯片位置时，反向调试光信号经过隔离器时，只有部分偏振的光被隔离器阻挡，其余偏振的光能大部分通过隔离器，在不增加反向磁场情况下，使调试激光器芯片位置的光功率在-20db以上，使调试方法更加简便、精准，效率更高。

【关键词】多通道激光器，全偏振光光源，隔离器，调试方法。

一、技术背景

随着光通信技术的飞速发展和波分复用技术的广泛应用，用于光信号传输、处理的器件向高集成、低成本和智能化的方向发展，这对光系统中的核心器件--激光器提出了更高的要求，既对激光器各个性能参数要求越来越严格，激光器发出不同波长光信号通道越来越多，也要求其成本越来越低廉。因此，在不影响产品性能,即不更换产品物料的情况下，就需要通过降低制作产品的系统设备成本以及提高产品生产效率，提供产量来达到降低成本的要求。并且需要使用更加优越的调试设备和调试方法使产品调试时零部件位置更加精准，使产品插损更小，性能更加优越。

本论文提供一种多通道激光器合波阵列调试方法,此方法提供一个中心波长全偏振光源，使多通道激光器调试芯片位置时，反向调试光信号经过隔离器时，只有部分偏振的光被隔离器阻挡，其余偏振的光能大部分通过隔离器，在不增加反向磁场情况下，使调试激光器芯片位置的光功率在-20db以上，使调试方法更加简便、精准，效率更高。

二、多通道激光器调试问题

现有多通道激光器由芯片阵列、透镜、滤波片、基板、反射片、准直器组成。其原理是不同通道的芯片发出不同波长的光波，经过透镜将发散的光准直成平行光，再通过滤片透射本通道波长光及反射其他通道波长光的作用，结合反射片的反射光波作用，将多通道光复用到准直器的光纤中去。基板的作用的固定滤片和反射片。为了防止后端系统的光纤或光器件端面反射回来的光功率太大导致激光器性能恶化，激光器中必须要装一个隔离器，以防止反射光引起有源区的自激。隔离器的功能是只允许正向光通过，阻止反向光通过，因此，制作激光器的时候，是无法利用反向光路调试来确定芯片的位置的。

制作激光器的时候，隔离器调试时是按照正向通光时插损调试到最小去定位起偏器、法拉第片和检偏器的位置，假设正向通光的方向看通过的线偏振光是左旋偏振光，那么测隔离度时从反方向看通过的光就可以看成是右旋偏振光，有磁场时，介质对左、右旋偏振光表现出不同的折射率和传播速度，两者在介质中通过同样的距离产生不同的位移，叠加后的振动面相对于入光的振动面发生了旋转。

因为MCD的存在，材料对于左、右旋偏振光有不同的吸收系数，在光通过一定厚度的介质后，左、右旋偏振光不仅具有不同的相位，它们的振幅也不相同，出射后合成的光不再是线偏振光，而是椭圆偏振光，该椭圆偏振光经过P2时不能完全通过；反向传输时，椭圆偏振光不能被P1完全隔离。因此，MCD对隔离器的隔离度有一定的影响。也就是说，正向通光和反向通光由于左旋和右旋的差别导致插损调试到最小时，反向通光的隔离度也不是很高。常规的隔离器隔离度在-30DB左右，并且通过的光波长不同，隔离度也不同。比如型号1550nm的隔离器在1550nm波长这个点的隔离度是-40DB，但在1310nm波长这个点的隔离度就只有-13DB。

常规方案中，反向调试多通道激光器模块定位芯片时，通常是用中心波长以外的波长来调试。比如激光器的中心波长是1550nm，假如反向调试用1550nm的线偏振光源，那么隔离器对1550nm的隔离度是-40DB，光通过激光器模块定位芯片位置的光就非常微弱，特别是第一通道芯片的位置是经过多次反射路线才到达。这便使调试工作非常困难，芯片定位精度也不够准确。如果用1310的线偏振光源，虽然此隔离器对1310nm光源的隔离度约为-13DB，相对来说通过的光功率会大些，在一定程度上可以定位到芯片的位置，但由于不同的波长在光纤和器件中的折射率和速度不同，行走的路径也会有细小的差别，所以用中心波长1550nm之外的波长1310nm光源来调试定位芯片也不是非常准确。

三、解决方案

本方案提供的光源是一种双发射全偏振态激光组件，通过两个LD芯片发出来的线偏振光，叠加成频率相同、振幅大小相同、偏振态正交的两束偏振光。由于这两束偏振光没有固定的相位关系，所以就等效于单波长全偏振光。那么，经过隔离器时，隔离器只能隔离偏振面跟P2垂直的光，跟P2平行的光是完全可以传输的，跟P2既不垂直又不平行的光按照角度比例通过。这样光源经过隔离器的时候，还有至少大于-20DBm功率的光通过,足够调试定位芯片1.

图2：（用中心波长全偏振光调试）本论文的调试方法图

参考图2，本论文提供一种用多通道激光器合波阵列调试方法。该调试方法包括以下步骤：

步骤1：将滤片3、基板4和反射片5通过光路调试原理调试成波分复用模块，然后固定在激光器的底板上。

步骤2： 将隔离器7、准直器6、透镜2放在对应位置上，将准直器的尾纤与一种双发射全偏振态激光组件的光纤连接，通过光路耦合，寻找到芯片1的精准位置， 用胶水将隔离器7、准直器6、透镜2，芯片1 固定在相应位置上。

步骤3， 固定好后，测试产品。

使用该方法在调试过程中，既不需要增加外部磁场来削弱隔离器的隔离度，也不需要使用中心波长以外的波长来调试。使调试后的多通道激光器芯片定位更加精准，调试方法简便。

四、总结

本论文提供一种多通道激光器合波阵列调试方法,此方法提供一种双发射全偏振态激光组件，通过两个LD芯片发出来的线偏振光，组成频率相同、振幅大小相同、偏振态正交的两束偏振光叠加。由于这两束偏振光没有固定的相位关系，所以叠加效果就等效于单波长全偏振光。在光纤的传播中，这两束线偏振光始终保持偏振方向正交，在任何时刻，在光纤端输出的光都是全偏振光。在激光器反向调试过程中，该双发射全偏振态激光组件的光通过隔离器的隔离后仍有大于-20DBm功率的光通过，能在不需要增加外部磁场的情况下，用中心波长光源去反向调试多通道激光器定位芯片位置。使芯片位置定位更加快速、精准。调试方法简单，设备成本低，能提高产品性能，提高产量。

[参考文献]

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[2] 光隔离器隔离度的理论分析. 葛文萍，殷宗敏，周正利，刘惊惊.上海交通大学. 2002

[3] 波分复用系统使用手册，烽火通信科技股份有限公司.2000

[4] 光无源器件. 林学煌.北京：人民邮电出版社 . 1998