全光纤波分复用可调谐单频光纤阵列激光器及其测试系统技术方案

本实用新型专利技术公开了全光纤波分复用可调谐单频光纤阵列激光器及其测试系统。旨在解决半导体激光器发射过程伴随有源区内自由载流子浓度变化，导致啁啾效应使谱线展宽，不能满足高速率波分复用系统发展的问题。激光器包含泵浦源（１）、光纤耦合器（２）、可调谐基质（３）与峰值波长分别为λ↓［１］，λ↓［２］，…，λ↓［ｎ］的光纤光栅Ｆ－Ｐ腔分布布拉格反射激光器（４，５，…，Ｎ＋３）。测试系统由光纤激光器（１）、调制器（２）、驱动模块（３）、误码分析仪（４）、示波器或误码分析仪（５）、接收模块（６）与光衰减器（７）组成。激光器用于高速光通信及光纤传感领域，满足超高精度超远距离的传输要求；测试系统可对激光器的高速率电光调制特性测试分析。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及全光纤通信领域的一种激光发射装置和一种性能检验装置，更具体的说, 是涉及一种全光纤波分复用可调谐单频光纤阵列激光器及其测试系统。
技术介绍
近年来，国际上光电子领域研究及应用进程发展迅速。各种高速无源和有源全光纤通信 器件不断出现，如高速率光调制器、光纤光栅等产品已经商品化，这些器件的发展为开展这 项研究创造了十分有利的条件。随着国内泵源制作技术及光纤制作技术(如材料掺杂)等的发 展，特别是光纤光栅实用化技术的成熟，为全光纤波分复用可调谐单频光纤阵列激光器的研 究创造了十分有利的技术条件。适时开展此项研究，可以占领光纤传感高科技领域的前沿， 掌握自主知识产权，为未来大规模产业化打下坚实基础。开展此项研究对新一代高速率大容 量光通信技术的发展具有重要的科学意义和应用价值。经最新的文献检索，迄今尚未见有关 可调谐单频光纤阵列激光器的专利报道。国内有对掺铒光纤激光器的研究报道，铒镱共掺的光纤激光器报道较少。中国科技大学物理系黄文财利用铒镱共^t参光纤制作的单频窄线宽分布 布拉格反射(DBR)光纤激光器，在980nm半导体激光器抽运下，当抽运功率为75mW时，获得 了输出功率为2. 3禱的单频激光，其中心波长为1557. 524nm,线宽小于5MHz,未见专利申 请及授权。目前光纤通信系统中的载波光源通常采用分布反馈(DFB)半导体激光器，但其发射过程 伴随着有源区内自由载流子的浓度变化，导致啁啾效应使i普线展宽，不能满足高速率波分复 用系统的发展要求，成为阻碍现代光通信向高速率大容量发展的重要障碍。光纤激光技术是 近年来迅速发展起来的新型激光技术，1550nm光通信波段单频光纤激光器更是近年来国际热 点前沿课题。这是由于这种单频光纤激光器在未来光通信及高性能光纤传感系统等领域具有 极广阔的应用前景，是未来产业升级的重要基础元器件。在未来的密集波分复用(DWDM)动态 全光通信网络中，所有的器件都将集成化且其波长间隔都将固定在0. 8nm的整数倍，以符合 国际电信联盟ITU-T的标准。在网络中仅需要使用一个信道去检测总局(CO)和远程节点 (Remote Node)之间的波长失配(Wavelength Misalignment),用 一反馈环进行调谐使所有的 器件的波长匹配(alignment)以弥补环境变化对器件造成的影响。超短腔高掺杂光纤激光器 的线宽可以做得很窄。因此，为本技术的提出也提供了一个契机。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是克服现有技术中所存在的技术问题,提供一种单频低 噪声的全光纤波分复用可调谐单频光纤阵列激光器。同时也提供一种测试全光纤波分复用可 调谐单频光纤阵列激光器的测试系统。参阅附图说明图1，为解决上述技术问题，本技术采用如下技术方案予以实现。所述的全光 纤波分复用可调谐单频光纤阵列激光器主要由泵浦源、光纤耦合器、可调谐基质与峰值波长 分别为、，X2, 、的标记为4, 5,…，N+3的光纤光栅F-P腔分布布拉格反射激光器组成，其中n与N为大于零的自然数，以下相同。泵浦源的输出端与光纤耦合器的输入端光纤连接，光纤耦合器的N个输出端分别与峰值 波长分别为M, X2,…，入。的标记为4， 5,…，N+3的光纤光栅F-P腔分布布拉格反射激光 器的一端光纤连接,峰值波长分别为、，&，…，X。的标记为4， 5,…，N+3的光纤光栅F-P 腔分布布拉格反射激光器的另一端作为全光纤波分复用可调谐单频光纤阵列激光器的输出 端，然后，将峰值波长分别为、，X2，…，人 的标记为4， 5，…，N+3的光纤光栅F-P腔分布 布拉格反射激光器并排等间隔的固定在可调谐基质上，形成由峰值波长分别为、，、，…，、 的标记为4， 5，…，N+3的光纤光栅F-P腔分布布拉格反射激光器组成的激光器组。技术方案中所述的泵浦源是通过光纤耦合器为峰值波长分别为X,,人2,…，、的标记为 4, 5,…，N+3的光纤光栅F-P腔分布布拉格反射激光器提供泵浦光的大功率激光泵浦源； 所述的光纤耦合器是将泵浦源的泵浦光传输给峰值波长分别为、，人2,,人n的标记为4, 5,...， N+3的光纤光栅F-P腔分布布拉格反射激光器的lxN光纤耦合器，其上有一个输入端口， N 个输出端口；所述的山奪值波长分别为、，人2,…，Xn的标记为4， 5，…，N+3的光纤光栅F-P 腔分布布拉格反射激光器的F-P腔均由一段优化长度的铒镱共掺光纤与一对制作在光纤两端 的中心工作波长相等的光纤光栅构成。本技术主要技术构思是在线形腔激光器的基础上，基于速率方程理论，提出全新的 单频窄线宽分布布拉格反射光纤激光器的设计方法。利用耦合模式理论和数值方法对激光器 的特性进行分析，并结合OptiAmplifier光纤激光设计软件建立原理模型对其进行数值模拟。 使用不同的抽运功率分别计算不同掺杂浓度和长度的铒镱共掺光纤，比较激光阈值增益和纵 模谦，优化其谐振腔以给出激光单频运转的最佳腔长。9S0nm半导体激光器同时泵浦短腔光 纤激光器，激光经光隔离器从铒镱共掺光纤尾端输出，以消除光反馈对激光器的影响。采用 对光纤光栅施加轴向应变改变其反射波长的方法调谐激光的输出波长。整个光纤激光模块经 仔细调节谐振腔并进行防震隔音处理后，使得输出激光具有良好的单频特性，封装到一起构 成基于光纤光4册F-P腔的一維光子集成激光源，可用于WDM全光通信系统。输出激光光谱 由分辨率0. 07nm的光纤光i普分析仪检测，用高精度激光扫描F-P干涉仪结合数字存储示波 器进行单频检测和线宽测量。提出实现单频激光输出的有效技术方法，分析影响其模式稳定 性的原因并给出解决方法。通过实验验证和理论分析结果，对其激射波长、阈值抽运功率、最大输出功率等激光功率输出特性，斜率效率、纵模分布特性、频宽等参量作测试研究，并 对其与各相关技术参数的内在关系展开研究以优化激光阵列激光器的结构参量。与以往的光纤激光器相比，本技术的有益效果是(1) 该全光纤波分复用可调谐单频光纤阵列激光器及其测试系统具有单路、双路或多路 激光输出系列产品，输出激光信道间隔0. 8nra,每路激光输出波长为1. 55一，调谐范围为4咖；(2) 作为一种新型高性能的光信号源，可用于高速光通信及光纤传感领域，可以满足超高精度、超远距离传输的要求；(3) 该全光纤波分复用可调谐单频光纤阵列激光器特别适用于WDM系统，其良好的性能完全可以满足系统的要求；(4) 由于全光纤波分复用可调谐单频光纤阵列激光器具有天然良好的散热方式，所以，全光纤波分复用可调谐单频光纤阵列激光器的输出功率是稳定的；(5) 由于采用全光纤结构方式，可实现真正的低插入损耗的光纤耦合；(6) 该全光纤波分复用可调谐单频光纤阵列激光器采用结构紧凑的^f莫块化设计，最大限 度的降低了其制作成本。以下结合附图对本技术作进一步的详细说明图l是全光纤波分复用可调谐单频光纤阵列激光器的光路原理图中1,泵浦源，2.光纤耦合器，3.可调谐基质，4, 5，…，N+3.峰值波长分别为、，入2，…，、n的光纤光栅F-P腔分布布拉格反射(DBR)激光器。图2是对全光纤波分复用可调谐单频光纤阵列激光器的多速率电光外调制特性实际测试的测本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全光纤波分复用可调谐单频光纤阵列激光器，其特征在于，所述的全光纤波分复用可调谐单频光纤阵列激光器主要由泵浦源（１）、光纤耦合器（２）、可调谐基质（３）与峰值波长分别为λ↓［１］，λ↓［２］，…，λ↓［ｎ］的光纤光栅Ｆ－Ｐ腔分布布拉格反射激光器（４，５，…，Ｎ＋３）组成，其中ｎ与Ｎ为大于零的自然数，以下相同；　　　　泵浦源（１）的输出端与光纤耦合器（２）的输入端光纤连接，光纤耦合器（２）的Ｎ个输出端分别与峰值波长分别为λ↓［１］，λ↓［２］，…，λ↓［ｎ］的光纤光栅Ｆ－Ｐ腔分布布拉格反射激光器（４，５…，Ｎ＋３）的一端光纤连接，峰值波长分别为λ↓［１］，λ↓［２］，…，λ↓［ｎ］的光纤光栅Ｆ－Ｐ腔分布布拉格反射激光器（４，５，…，Ｎ＋３）的另一端作为全光纤波分复用可调谐单频光纤阵列激光器的输出端，然后，将峰值波长分别为λ↓［１］，λ↓［２］，…，λ↓［ｎ］的光纤光栅Ｆ－Ｐ腔分布布拉格反射激光器（４，５，…，Ｎ＋３）并排等间隔的固定在可调谐基质（３）上，形成由峰值波长分别为λ↓［１］，λ↓［２］，…，λ↓［ｎ］的光纤光栅Ｆ－Ｐ腔分布布拉格反射激光器（４，５，…，Ｎ＋３）组成的激光器组。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郭玉彬，王天枢，霍佳雨，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：实用新型
国别省市：82[中国|长春]