摘 要

固定波长激光器生产成本高，管理复杂，而且利用效率很低，已经严重影响了通信系统的发展；因此，众多科学家开始了对可调激光器的研究，并取得重大突破，与固定波长激光器相比，可调谐激光器的生产成本相对较低，规模小，可以在通信系统中灵活运用，并且提供了实现易升级和重构的网络结构的可能性。

本论文对比了对各种可调谐激光器的性能，阐述了可调谐半导体激光器的基本原理，并进行公式推导。分析了可调激光器的研发背景、特点、已经应用模式和意义。调研了目前国内外提出的各种外腔可调谐半导体激光器结构，在此基础上总结了外腔可调谐半导体激光器的常用元件。对比了对各种可调谐激光器的性能，分析了可调激光器在光通信中的应用利弊，针对可调激光器在光通信中的几种具体应用做了详细研究，并分析了可调激光器存在的问题，提出了可行的解决方案。

通过对该课题的研究，我得出每种可调激光器结构都有其鲜明的优势，同时也有不可忽视的缺点，没有哪一种结构占据绝对的主导地位，在应用过程中，我们要结合整个系统的特点和其对波长调谐的不同要求来选择不同结构的可调激光器。

关键词：可调谐激光器；光通信；应用

Abstract

Fixed-wavelength lasers of high production costs, management complexity and low efficiency, has seriously affected the development of the communication system; therefore, many scientists began a study of tunable lasers, and a major breakthrough compared to a fixed wavelength laser, tunable laser production costs are relatively low, small scale, can be utilized in a communication system, and offers the possibility to implement and easy to upgrade and reconstruct the network structure.

This paper compares the performance of a variety of tunable lasers, describes the basic principles of tunable diode lasers, and derivation. Analysis of the tunable laser R amp; D background, characteristics, application mode and has meaning. The proposed research at home and abroad a variety of tunable external cavity semiconductor laser structure, on this basis, summarizes the common element tunable external cavity semiconductor laser. Compared to the performance of a variety of tunable lasers, tunable lasers analyzes the pros and cons of optical communication, several specific applications for tunable lasers in optical communications of a detailed study and analysis of the presence of tunable lasers problem, possible solutions.

Through research on this subject, I have come to each tunable laser structure has its distinct advantages, but also disadvantages can not be ignored, there is no structure which occupies a dominant position in the application process, we want to combine the entire characteristics of the system and its requirements for different wavelength tunable laser tuned to select different structures.

Keywords: tunable lasers; optical communications; application

目 录

第1章 绪论 1

第2章 可调谐激光器的原理及应用分析 3

2.1半导体激光器工作原理分析 3

2.2应用分析 5

2.2.1背景 5

2.2.2技术特点 5

2.2.3应用模式 6

2.3小结 7

第3章 各种可调谐激光器的特点和对比 8

3.1可调谐光纤激光器 8

3.1.1稀土掺杂光纤激光器 8

3.1.2受激拉曼散射光纤激光器 8

3.2可调谐半导体激光器 9

3.2.1外腔可调谐激光器 9

3.2.2可调谐分布反馈激光器 10

3.2.3可调谐分布布拉格反射激光器 11

3.2.4可调谐垂直腔面发射激光器 11

3.3小结 12

第4章 可调谐激光器在光通信中的具体应用 14

4.1可调激光器在相干光通信系统中的应用 14

4.2可调谐激光器在DWDM技术中的应用 15

4.3可调谐激光器在光通信应用中的问题及解决方案 15

4.4可调谐激光器的其它应用 16

4.5小结 17

第5章 总结与展望 18

5.1总结 18

5.2展望 18

参考文献 19

致 谢 21

第1章 绪论

灵活性超高的可调谐激光器显著提高了通信网络的效率，而且使系统成本大幅降低，因此受到了业内的广泛关注。随着可调谐激光器技术的发展，可调谐激光器的应用渐渐由光通信领域延伸至光学计量仪器、激光干涉式、光栅、编码器以及光纤式等光学传感器及仪器，光电技术与机械测量结合的测量技术，已及医院设施维护等领域。要实现可调谐激光器有多种方案可选，目前常见的类型有分布反馈半导体激光器（DFB－LD）、分布布拉格反射器半导体激光器（DBR－LD）、垂直腔面发射激光器（Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser）以及外腔式激光器等。

上世纪 80 年代初，科学家就开始对可调谐激光器进行研究。到现在已经有许多结构不同、工作机理各异的可调谐激光器产品被投入到商业生产当中，例如可调谐阵列分布反馈半导体激光器、可调谐分布布拉格反射器半导体激光器、基于 MEMS 的外ECL等等。包括 Intel、JDSU、Oclaro、Santur、Santec、Iolon 等器件商都在研发和生产可调谐激光器。