C+L带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Ｃ＋Ｌ带多波长光纤激光器，包括：光纤环形腔，光纤环形镜，高双折射光纤环形镜和反馈腔，光纤环形腔由第一输出耦合器、第一半导体光放大器、第一光隔离器、第二半导体光放大器、第二光隔离器、光纤环形器、第一３ｄＢ耦合器两端、第一光纤偏振控制器依次相连组成，输出耦合器的输出端接反馈腔；所述的光纤环形器经第二３ｄＢ耦合器与未泵浦的掺铒光纤相连，构成光纤环形镜；第一３ｄＢ耦合器的另外两端之间依次连接高双折射光纤和第二光纤偏振控制器，构成高双折射光纤环形镜。本发明专利技术输出波长范围从Ｌ带拓展到Ｃ＋Ｌ带，输出波长数目也有所增加，输出波长间隔满足１００ＧＨｚ，并整体在５０ＧＨｚ范围内连续可调。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光纤激光器领域，尤其是C+L带多波长光纤激光器。
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、可以同时输出两个以上波长等优点，在光纤通信、光传感和高分辨率光学测 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(DTOM)系统的迅猛 发展,多波长光纤激光器作为波长路由网络中的重要光源可以有效地避免信道冲突，更是 成为研究热点。就目前实际商用的产品而言，多波长激光器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而得到的，其主流产品主要是4、 8、 16、 32信道。半导体多波长光源在体积、集成度和价格等方面易于实现商品化，但是 制造难度较大而且输出波长不可能与所要求的信道对应，存在一定的误差。半导体多波 长光源存在一个难以克服的缺陷，即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，这样很难实现多个波长的均衡功率输出和满足ITU规定的波长间隔。为此， 需要一个自动控制系统来防止波长误差和功率波动。从而使整个激光器变得十分复杂和 昂贵。此外，目前波分复用系统的信道间隔在200GHz (1.6n m)或lOOGHz (0.8n m)， 当采用密集波分复用方式时，信道间隔仅为50GHz (0.4nm)，这对激光器的材料生长和 器件制作工艺都提出了极高的要求。研究得最早的一类是多波长掺铒光纤激光器，其直接利用掺铒光纤(EDF)的增益特 性构成直线腔或环形腔光纤激光器,在腔内插入光纤光栅、F—P标准具等器件提供光反 馈并选择激射波长，在C带、L带获得激光输出。但是由于EDF均匀加宽特性的限制，在 波长间隔较小时，激光波长的稳定性随着均匀增益加宽EDF的交叉增益饱和而降低，为了 提高多波长输出的稳定性，需要有效地抑制增益竞争,但这些方法提高了激光器的复杂程 度和成本。与EDF相比，半导体光放大器(SOA)在室温下的均匀加宽线宽在1550 rim附近 仅有O. 6 nra ，这使得利用SOA构成光纤激光器可以更为轻松地获得符合波分复用(WDM) ITU-T网格的多波长输出。由于SOA普遍存在增益偏振相关特性，高增益轴对应较长波长而低增益轴对应短波 长，因此，当激光器腔内只有一只SOA时，得到的多波长输出偏离SOA的增益峰而向长 波长方向移动，结果得到的多波长输出均在L带或C带与L带的交界处，限制了所能获 得的波长数量，并在C带产生了空缺。另外单一SOA所能提供的增益有限，限制了输出3多波长的数量、功率和功率均匀性。同时做为WDM网络光源还必须考虑到多波长光源的 波长间隔和线宽问题。
技术实现思路
为了克服现有的基于单只S0A的多波长光纤激光器输出在C带产生了空缺和输出波 长数量较少的不足，本专利技术提供一种基于两只S0A级联结构的多波长光纤激光器，利用 两只S0A级联的结构将光纤激光器输出波长范围从L带拓展到C+L带，输出波长数目也 有所增加，输出波长间隔满足100GHz，并整体在50GHz范围内连续可调，输出波长线宽 小于0. lnm，各波长功率差小于3dB。本专利技术采用的技术方案是一种C+L带多波长光纤激光器，包括光纤环形腔，光纤环形镜，高双折射光纤环 形镜和反馈腔，光纤环形腔由第一输出耦合器、第一半导体光放大器、第一光隔离器、 第二半导体光放大器、第二光隔离器、光纤环形器、第一 3dB耦合器两端、第一光纤偏 振控制器依次相连组成，输出耦合器的输出端接反馈腔；所述的光纤环形器经第二 3dB 耦合器与未泵浦的掺铒光纤相连，构成光纤环形镜；所述的第一 3dB耦合器的另外两端 之间依次连接高双折射光纤和第二光纤偏振控制器，构成高双折射光纤环形镜。作为优选实施方式，本专利技术的C+L带多波长光纤激光器，所述反馈腔由依次相连的 第三光偏振控制器、第二输出耦合器以及设置在光路上的可变光衰减器和法拉第旋转镜 构成；相互级联的两个半导体光放大器具有不同的峰值增益；所述的高双折射光纤的长 度为5.9m，在1310 nm处的拍长为3mm;所述的未泵浦的掺铒光纤长度为1. 5米；第一输出耦合器的分束比为50: 50;第二输出耦合器的分束比为80: 20。 本专利技术可以带来如下效果多波长光纤激光器充分利用光纤的带宽资源，能在C+L带的带宽内输出多波长，输出波长数目也有所增加，由于产生不同波长的个体光源为同一激光器，安装、使用、升级简单易行。光纤激光器输出波长间隔为满足WDM ITU标准的00GHz，并整体在50GHz 范围内连续可调，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。激光器输出波长线宽小于O. lnm，输出各信道功率均衡，各波长 功率差小于3dB。附图说明图1是本专利技术C+L带多波长光纤激光器的结构示意图。图l中1.输出耦合器，2.半导体光放大器，3.光隔离器,4.另一个半导体光放大 器,5.光隔离器,6.光纤环形器,7. 3dB耦合器，8.光纤偏振控制器，9.另一个3dB耦合 器，IO.未泵浦的掺铒光纤，ll.第三个光纤偏振控制器，12.高双折射光纤，13.第二个4光纤偏振控制器；14.输出耦合器，15.可变光衰减器，16.法拉第旋转镜。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C+L带多波长光纤激光器的结构，如图1所示。包括输出耦合器1，半导体光放大器S0A1,光隔离器，另一个半导体光放大器S0A2，光纤环形器6， 3dB耦合器,光纤偏振控制器，未泵浦的掺铒光纤，Hi-Bi光纤，可变光衰减器,16.法拉第旋转镜。调节高双折射光纤环形镜内的偏振控制器PC2，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PC1，可以调整腔内的整体增益。本专利技术工作时当激光器腔内只有一只SOA存在，由于SOA的增益偏振相关性，振荡波长与高增益轴对应而偏向于长波长一侧，结果导致输出波长通常在L带或C带与L带的交界处。当激光器腔内有两只不同峰值增益的SOA存在，可以将信号同时耦合到两个增益轴上，将振荡带宽拓展到短波长一侧，将激光器的振荡带宽和输出功率进一步提高。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90°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PC2旋转到慢轴；而逆时针传输的一束先被偏振控制器PC2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^GO，而高双折射光纤环形镜的反射率i (;i)正是这个相位差的函数，即=2《(1 —《) ， 5 (" = 2;r丄("。-"e)/义其中，《为耦合器的分束比，A为光波长，￡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，及(;i)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WDMITU标准波长间隔的滤波效果。未泵浦的掺铒光纤构成的光纤环形镜用来压窄激光器输出线宽，其中一段未泵浦的掺铒光纤等效为一个饱和吸收体，通过掺铒光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Ｃ＋Ｌ带多波长光纤激光器，包括：光纤环形腔，光纤环形镜，高双折射光纤环形镜和反馈腔，光纤环形腔由第一输出耦合器、第一半导体光放大器、第一光隔离器、第二半导体光放大器、第二光隔离器、光纤环形器、第一３ｄＢ耦合器两端、第一光纤偏振控制器依次相连组成，输出耦合器的输出端接反馈腔；所述的光纤环形器经第二３ｄＢ耦合器与未泵浦的掺铒光纤相连，构成光纤环形镜；所述的第一３ｄＢ耦合器的另外两端之间依次连接高双折射光纤和第二光纤偏振控制器，构成高双折射光纤环形镜。

【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]