一种可调谐多波长掺铒光纤激光器制造技术

本发明专利技术提供了一种可调谐多波长掺铒光纤激光器及其方法，其包括：可调谐泵浦光源、掺铒光纤、偏振控制器、光隔离器、可调谐梳状滤波器、非线性光纤环镜和输出耦合器。通过调节M-Z干涉滤波器的入射光偏振态，实现不同波长间隔的切换和波峰位置在单个波长间隔内的调谐；通过调节非线性光纤环镜的工作状态，实现波长数目和光谱范围的调节；通过调节泵浦功率，实现准确的波长数目的控制。本发明专利技术采用全光学器件构成，有很好兼容性、调谐方便、成本低，能实现室温下稳定的多波长输出，可满足波分复用系统/光时分复用通信技术对多波长激光光源的需求。

【技术实现步骤摘要】
-种可调谐多波长掺铒光纤激光器
本专利技术涉及光纤激光器领域，尤其涉及一种多波长掺铒光纤激光器。
技术介绍
多波长光纤激光器具有与光纤及光纤器件兼容、线宽窄、输出功率高、低强度噪 音、稳定性优良、可同时为多个信道提供所需要的光源等优点，在光纤通信、光纤传感和高 分辨率光学调试等领域有着重要的应用。尤其近年来随着光纤通信中密集波分复用（DWDM) 技术的迅速发展，在要求得到多波长输出的同时还要求实现波长间隔和光谱位置等的调节 功能。显然激光器仅实现多波长输出已经满足不了光通信、光传感等技术的需求。所以可 调谐多波长掺铒光纤激光器作为重要的光源，其功能的完备性，更成为了研究的热点。 多波长掺铒光纤激光器的构建往往需要一个梳状滤波器作为波长选频器件。目前 广泛应用的有F-P (法布里-泊罗）滤波器，取样光栅，Lyot双折射光纤滤波器以及各种干 涉型滤波器等。比如Sagnac干涉仪型梳状滤波器（参见2009年10月7日公开的中国专 利CN101551490A)，虽然实现了与波长无关的梳状滤波，但其并不具备在特定的波长下的光 谱间隔可调谐的功能。并且其在结构上需要特制的光子晶体双折射光纤，这大大的增加的 系统的成本和制作难度。此外在多波长激光器中常用的滤波器还有传统的M-Z干涉仪（参 见2012年07月25日公开的中国专利CN102610987A);双通道M-Z干涉仪（参见非专利文 献Ai-Ping Luo, et al. Tunable and switchable multiwavelength erbium-doped fiber ring laser based on a modified dual-pass Mach - Zehnder interferometer. Optics L etters, Vol. 34, Issuel4, pp. 2135-2137 (2009)) ;Lyot 双折射光纤滤波器（参见 2009 年 9 月30日公开的中国专利CN101546886A) ;F-P (法布里-泊罗）滤波器（参见2009年10月 14日公开的中国专利CN101557071A)等。 上述的技术，虽然能够实现室温条件下多波长输出且具有一定的调谐功能，但这 些方法的局限在于或者波长间隔难以改变；或者波长数目、光谱位置不能准确控制，并不能 满足多种调谐功能的多波长激光器的需求。又如（参见非专利文献《多波长掺铒光纤激光 器及宽带光源的理论和实验研究》，田佳峻，2010年，博士学位论文，哈尔滨工业大学以及 2009年公开的中国专利CN101557071A)采用了 F-P滤波器作为梳状滤波器，虽然可以实现 了多波长激光光谱范围和波长数目的调节，但其不具备波长间隔的调谐功能，且所用F-P 滤波器并不是由全光纤器件，成本高，兼容性比较差。 为此如要获得一种可调谐的的多波长掺铒光纤激光器。不仅需要一种可调谐的滤 波器，而且还需要采取合理的方法来抑制掺铒光纤的均匀展宽特性所引起的模式竞争。如 (非专利文献Daru Chen, et al. Channel-spacing-tunable multi-wavelength fiber ring laser with hybrid Raman and Erbium-doped fiber gains. Optics Express, Vol. 15, Is sue3，pp. 930-935 (2007))，虽然能够改变波长间隔，但需要在M-Z干涉仪的一臂引入光学 相位延迟线，而且还需要控制设备，这使得结构十分复杂且成本很高。又有（非专利文献 Ai-Ping Luo, et al. Tunable and switchable multiwavelength erbium-doped fiber ring laser based on a modified dual-pass Mach - Zehnder interferometer. Optics Letter s，Vol. 34, Issuel4, pp. 2135-2137 (2009))虽然实现了一定的可调谐特性，但其采用缠绕单 模光纤的压电陶瓷作为相位调制器来抑制掺铒光纤的均匀展宽特性所导致的模式竞争，这 种方法很容易受到外界电磁干扰，降低了系统的稳定性。 由此可知目前获得可调谐多波长激光器的相关技术已经很多，但是在如何获取 性能稳定、功能全面的可调谐的多波长光纤激光器的问题上，还没有获得理想的解决 方案。如果能将具有不同调谐功能的机制有效地结合起来，实现对多波长光纤激光器多方 位调谐的功能，这对光通信技术的发展将能起到关键性的作用。
技术实现思路
本专利技术针对高速、大容量的光时分复用/波分复用通信技术对多波长激光光源的 需求，并考虑现有技术的不足，提出了一种全光纤的多种调谐功能的多波长掺铒光纤激光 器。 为了解决现有技术中问题，本专利技术采用以下技术方案： -种可调谐多波长掺铒光纤激光器，包括：波分复用器、掺铒光纤、偏振控制器1、 非线性光纤环镜、光隔离器、偏振控制器2、梳状滤波器以及输出耦合器；上述器件顺时针 依次连接构成了激光环形腔，且泵浦光源与波分复用器的输入端相接为所述多波长掺铒光 纤激光器提供持续的能量，所述光隔离器通光方向为顺时针方向；所述梳状滤波器为双通 道可调谐M-Z干涉滤波器，其包括：50:50的定向耦合器、非50:50的定向耦合器以及偏 振控制器3,所述50:50的定向耦合器的两个输出端与所述非50:50的定向耦合器的两个 输入端相连，构成了滤波器的两个干涉臂，并在其中一臂内接入所述偏振控制器3,所述非 50:50的定向f禹合器的输出端相互烙接；所述多波长掺铒光纤激光器实现的功能为：波长 数目，波长间隔，波峰位置，以及光谱范围的调谐。 进一步地，所述输出耦合器为90:10的定向耦合器，其10%输出端为所述多波长 掺铒光纤激光器的输出端，所述输出端与频谱分析仪相连。 进一步地，所述非线性光纤环镜的连接方式为：一定长度的单模光纤与50:50的 2X2定向f禹合器的同侧两输出端相连，并在所述单模光纤与所述定向f禹合器的一输出端中 插入一可调光纤双折射器件。 进一步地，所述可调光纤双折射器件为四分之一波长波片。 进一步地，所述多波长掺铒光纤激光器的实现所述功能的具体方法为：输出波长 数目在固定光谱区域内可调特性是通过调整不同泵浦功率能够精细地控制谐振腔内非线 性光纤环镜引入的强度相关损耗的大小，从而实现在固定光谱区域内波长数目的控制。 输出波长间隔、波峰位置可调特性是通过调节偏振控制器2和偏振控制器3控制 进入M-Z干涉滤波器的入射光和传输光的偏振态，能够使滤波器的工作状态在单通道和双 通道之间进行切换，从而实现波长间隔的调整；通过进一步调节偏振控制器2改变入射光 的偏振态，实现峰值位置在单个波长间隔内的调节。 输出光谱范围可调特性是通过调节偏振控制器1和波片改变非线性光线环镜引 入的强度相关损耗效应的不同工作状态，实现光谱范围的控制。 本专利技术的有益效果是：本专利技术的可调谐多波长掺铒光纤激光器实现了波长输出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可调谐多波长掺铒光纤激光器，其特征在于，所述多波长掺铒光纤激光器包括：波分复用器、掺铒光纤、偏振控制器1、非线性光纤环镜、光隔离器、偏振控制器2、梳状滤波器以及输出耦合器；上述器件顺时针依次连接构成了激光环形腔，且泵浦光源与波分复用器的输入端相接为所述多波长掺铒光纤激光器提供持续的能量，所述光隔离器通光方向为顺时针方向；所述梳状滤波器为双通道可调谐M‑Z干涉滤波器，其包括:50:50的定向耦合器、非50:50的定向耦合器以及偏振控制器3，所述50:50的定向耦合器的两个输出端与所述非50:50的定向耦合器的两个输入端相连，构成了滤波器的两个干涉臂，并在其中一臂内接入所述偏振控制器3，所述非50:50的定向耦合器的输出端相互熔接；所述多波长掺铒光纤激光器实现的功能为：波长数目，波长间隔，波峰位置，以及光谱范围的调谐。

【技术特征摘要】
1. 一种可调谐多波长掺铒光纤激光器，其特征在于，所述多波长掺铒光纤激光器包括： 波分复用器、掺铒光纤、偏振控制器1、非线性光纤环镜、光隔离器、偏振控制器2、梳状滤波 器以及输出耦合器；上述器件顺时针依次连接构成了激光环形腔，且泵浦光源与波分复用 器的输入端相接为所述多波长掺铒光纤激光器提供持续的能量，所述光隔离器通光方向为 顺时针方向；所述梳状滤波器为双通道可调谐M-Z干涉滤波器，其包括：50:50的定向耦合 器、非50:50的定向耦合器以及偏振控制器3,所述50:50的定向耦合器的两个输出端与所 述非50:50的定向耦合器的两个输入端相连，构成了滤波器的两个干涉臂，并在其中一臂 内接入所述偏振控制器3,所述非50:50的定向耦合器的输出端相互熔接；所述多波长掺铒 光纤激光器实现的功能为：波长数目，波长间隔，波峰位置，以及光谱范围的调谐。2. 根据权利要求1所述的多波长掺铒光纤激光器，其特征在于，所述非线性光纤环镜 的连接方式为：一定长度的单模光纤与50:50的2X2定向f禹合器的同侧两输出端相连，并在 所述单模光纤与所述定向f禹合器的一输出端中插入一可调光纤双折射器件。3. 根据权利要求1所述的多波长掺铒光纤激光器，其特征在于，所述非线性光纤环镜 的...

【专利技术属性】
技术研发人员：田佳峻，李苑，全明冉，姚勇，肖君军，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳研究生院，
类型：发明
国别省市：广东;44