基于半导体光放大器的多波长光纤激光器制造技术

本发明专利技术涉及光纤激光器领域，涉及一种基于半导体光放大器的多波长光纤激光器，包括：光纤环形腔和高双折射光纤环形镜；光纤环形腔由输出耦合器、两端带有光隔离器的半导体光放大器、光纤环形器、第一光纤偏振控制器依次连接组成，所述高双折射光纤环形镜包括３ｄＢ耦合器、高双折射光纤和第二光纤偏振控制器，所述的３ｄＢ耦合器的一端连接到所述的光纤环形器，另外两端之间依次连接第二光纤偏振控制器和高双折射光纤。本发明专利技术在室温下，就能获得Ｌ带内多波长的稳定输出，波长间隔为满足ＷＤＭ　ＩＴＵ标准的１００ＧＨｚ，并整体在５０ＧＨｚ范围内连续可调，激光器输出波长线宽小于０．１ｎｍ，输出各信道功率均衡，各波长功率差小于６ｄＢ，信噪比大于２５ｄＢ。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种适用于波分复用(WDM)系统的基于半导体光放大器的多波长光纤 激光器，应用于光纤通信、光传感和高分辨率光学测试等领域。
技术介绍
多波长激光器可以同时输出波长间隔小、线宽窄、功率谱平坦的多个波长，因此能 够有效利用DWDM网络特征，便于动态分配波长信道、有效避免网络冲突和充分使用 网络容量，减少运营商的波长备份，显著降低成本。当前，多波长光纤光源已成为热点，它包括基于多个独立的分布反馈激光器二极管 (DFB—LD)或者单片集成的多波长激光阵列的多波长激光器,基于谱切片技术的多波长 光源、多波长掺铒光纤激光器、拉曼多波长光纤激光器以及基于半导体光放大器(SOA) 的多波长光源等。首先就目前实际商用的多波长激光器产品而言，主要是通过使用多个独立的分布反 馈激光器二极管(DFB—LD)或者单片集成的多波长激光阵列得到的，其主流产品主要 是4、 8、 16、 32信道。半导体多波长光源体积小、集成度高，但是输出波长不可能与所 要求的信道对应且制造难度较大。此外它的输出功率和发射波长对环境稳定和注入电流 的变化敏感，难以实现满足ITU规定的波长间隔和均衡的功率输出。其次，基于谱切片技术的多波长光纤光源可以提供一个较宽的带宽，而且分割的路 数和信道宽度可以自行调节，从而大大降低了系统的复杂性和成本。近年，利用锁模激 光器输出的超短脉冲泵浦光纤，利用光纤中的非线性效应得到超连续光源进行谱切片成 为研究的一个热点，但提高脉冲信号在时域和频域的稳定性亦是一个很大的难点。.再次，在掺铒光纤激光器腔内插入梳状滤波器或千涉仪滤波器是获得多波长输出的 简便方法，在C带、L带均得到了多波长输出。但是，铒光纤的均匀展宽特性对输出结 果的限制是个难点。在室温下，铒光纤均匀展宽的线宽超过10nm，使其不能在普通条件 下实现稳定的多波长输出。目前通过利用液氮冷却EDF，使用多芯或椭圆EDF，在谐振 腔内插入频移器等方法去解决，这就提高了激光器的复杂程度和成本。此外,拉曼多波长光纤激光器获得多波长输出时所需的泵浦功率很高，而国内生产高 功率半导体泵浦管的技术还很不成熟，鲜有产品。利用拉曼效应产生多波长输出还需要 由前级stokes频移量激发后级频移量，因此能获得的波长数量较少(一般只有3 4个)， 功率谱均匀性差，且激光器的制备成本高。
技术实现思路
为克服现有技术的上述不足，本专利技术采用基于半导体光放大器(SOA)的研究方案。 以SOA作为增益介质,构建成环形腔光纤激光器,利用高双折射光纤环形镜(Hi-Bi FLM) 作为滤波器放置于该环形腔光纤激光器内用于滤波。本专利技术采用的技术方案是一种基于半导体光放大器的多波长光纤激光器，包括光纤环形腔和高双折射光纤 环形镜；光纤环形腔由输出耦合器、两端带有光隔离器的半导体光放大器、光纤环形器、 第一光纤偏振控制器依次连接组成，所述高双折射光纤环形镜包括3dB耦合器、高双折 射光纤和第二光纤偏振控制器，所述的3dB耦合器的一端连接到所述的光纤环形器，另 外两端之间依次连接第二光纤偏振控制器和高双折射光纤。作为优选实施方式，高双折射光纤的长度为5. 9m，在1310醒处的拍长为3mm;输 出耦合器的分束比为90: 10。SOA在室温下的均匀加宽线宽在1550nm附近仅有0. 6nm，在常温下容易得到符合WDM ITU网格的多波长输出，且各个波长的信道间隔和输出功率几乎一致。此外，这种多波长 光源对环境温度和SOA驱动电流的变化不敏感，可以得到稳定的输出，且结构简单、成 本较低。本专利技术的基于半导体光放大器的多波长光纤激光器充分利用光纤的带宽资源， 在室温下，就能获得L带内多波长的稳定输出，波长间隔为满足WDMITU标准的lOOGHz， 并整体在50GHz范围内连续可调，激光器输出波长线宽小于0. lnm，输出各信道功率均衡， 各波长功率差小于6dB，信噪比大于25dB。当信道发生冲突、堵塞时，可以迅速启用备 用波长，使系统的维护效率和使用寿命得以提高，且安装、使用、升级简单易行。附图说明图1是本专利技术基于SOA的多波长光纤激光器的结构示意图。图l中1.输出耦合器，2.光隔离器，3.半导体光放大器，4.光隔离器,5.光纤环 形镜，6.偏振控制器，7. 3dB耦合器,8.光纤偏振控制器，9.高双折射光纤 图2是本专利技术输出的多波长结果(由光谱仪测量并输出的图)。 图3是对本专利技术重复扫描的结果(由光谱仪测量并输出的图)。 图4是本专利技术整体调谐的输出结果'(由光谱仪测量并输出的图)。具体实施例方式下面结合附图和实施例进一步说明本专利技术。本专利技术基于半导体光放大器的多波长光 纤激光器的结构，如图l所示。包括输出耦合器，光隔离器，半导体光放大器,另一个光隔离器，光纤环形器，光纤偏振控制器，3dB耦合器，另一个光纤偏振控制器，高双折射(Hi-Bi)光纤。调节高双折射光纤环形镜内的偏振控制器8，可以控制此光纤环形镜内光的偏振状态从而实现输 出波长的整体可调谐，调节激光器腔内的偏振控制器6，可以调整腔内的整体增益。 本专利技术工作时由于半导体光放大器(S0A)在室温下的均匀加宽线宽在1550nm附近仅有0. 6nm，且 SOA的增益饱和效应对模式竞争有显著的抑制作用，因此基于SOA的多波长激光器在常温 下就可得到符合WDM ITU网格的多波长输出，且各个波长的输出功率小于6dB。高双折射光纤构成的高双折射光纤环形镜起到滤波作用，其工作原理是(为简单 起见，考虑偏振控制器将光旋转9(f的情况)在光纤环形镜内相向传输的两束光， 一束先 沿光纤快轴传输，在接近耦合器处被偏振控制器旋转到慢轴；而逆时针传输的一束先被 偏振控制器旋转到慢轴，然后在光纤的慢轴上传输到耦合处。这样相向传输两束光在耦合器处耦合，二者之间存在由于光纤快慢轴折射率差引起的相位差^(^，而高双折射光纤环形镜的反射率i (义)正是这个相位差的函数，即其中，《为耦合器的分束比，；i为光波长，丄为光纤长度， 和 分别为光纤慢轴和快轴的折射率。从式中可以看出，i (义)是波长的函数，其滤波周期与高双折射光纤的长度有关，因此通过计算选择合适的光纤参数，就可以轻松获得符合W面ITU标准波长 间隔的滤波效果。在图1中输出耦合器1的一端与光隔离器2的一端相连，光隔离器2的另一端与半 导体光放大器3的一端相连，半导体光放大器3的另一端与光隔离器4的一端连接，光 隔离器4的另一端与光纤环形器5的1端连接，光纤环形器5的2端与光纤偏振控制器6 的一端相连接，光纤偏振控制器6的另一端与输出耦合器1的另一端相连。光纤环形器5 的3端与3dB耦合器7的1端相连接，3dB耦合器7的2端与光纤偏振控制器8的一端相 连，光纤偏振控制器8的另一端与Hi-Bi光纤的一端相连，Hi-Bi光纤的另一端与3dB 耦合器7的3端相连。调节高双折射光纤环形镜内的偏振控制器8，可以控制此光纤环形 镜内光的偏振状态从而实现输出波长的整体可调谐，调节激光器腔内的偏振控制器6，可 以调整腔内的整体增益。一个实施例如下输出耦合器l的分束比为90: 10，实验中使用的高双折射(Hi-Bi) 光纤9在1310 nm处的拍长约为3咖，长度为5. 9m，用高双折射光纤环形镜内的偏振控 制器8控制光纤环形镜内光的偏本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于半导体光放大器的多波长光纤激光器，包括：光纤环形腔和高双折射光纤环形镜；光纤环形腔由输出耦合器、两端带有光隔离器的半导体光放大器、光纤环形器、第一光纤偏振控制器依次连接组成，所述高双折射光纤环形镜包括３ｄＢ耦合器、高双折射光纤和第二光纤偏振控制器，所述的３ｄＢ耦合器的一端连接到所述的光纤环形器，另外两端之间依次连接第二光纤偏振控制器和高双折射光纤。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郭以平，贾东方，王永福，王肇颖，张蕾，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]