基于并行非线性偏振旋转结构的多波长掺铒光纤激光器。包括：泵浦源、波分复用器、掺铒光纤、偏振相关隔离器、第一光耦合器、第一偏振控制器、第二光耦合器、第二偏振控制器、普通单模光纤和保偏光纤；该结构基于偏振旋转效应，利用并行结构的偏振控制器组成非线性偏振旋转结构，实现了多波长窄线宽光纤激光器。相对于其它掺铒光纤激光器来说，非线性偏振旋转效应的结构，抑制了由掺铒光纤的均匀展宽效应所致的模式竞争，使得多波长激光输出稳定；本发明专利技术采用并行结构，使得光信号在谐振腔中每运行一次，就会发生两次偏振态的旋转，提高了泵浦源的利用率，增加了输出激光的数量和功率，且具有结构紧凑，成本低，且能够在常温下稳定工作等优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高速光纤通信和激光
，具体涉及一种多波长掺铒光纤激光器的设计。
技术介绍
多波长光纤激光器是当前波分复用高速通信系统领域研究的热点。目前，在波分复用网络中，一般采用半导体分布反馈激光器作为光源。然而，每一个波分复用支路需要一个稳定的分布反馈激光器光源，这导致了系统的复杂性，增加了系统的成本，而且无法满足稳定性的要求。在小规模的波分复用网络中(一般小于10个支路)，减小光源的成本和复杂性显得尤为重要。因此，多波长激光器增加了波分复用技术的经济效益。多波长掺铒光纤激光器以结构紧凑、成本低、与光通信网络兼容、能够在室温下稳定工作等优势而成为研究热点。实现多波长掺铒光纤激光器的技术手段有很多种，但大多输出波长数目有限，且难以维持稳定性。非线性偏振旋转诱导的强度相关非均勻损耗能有效地抑制掺铒光纤中的模式竞争，从而使光纤激光器在室温下产生稳定的多波长输出而受到了研究人员的青睐。目前国内外研究人员应用到的非线性偏振旋转的结构均为串行结构，即利用两个偏振控制器分别置于起偏器两侧，组成环形激光谐振腔，使得光信号在腔中运转时仅发生一次偏振态的旋转，该串行结构在光信号的每次循环中只有一个偏振态旋转的过程，使得泵浦光产生强度相关损耗，很大部分的光信号都被损耗掉，对产生激光并没有做出贡献，泵浦转化效率低。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决现有技术中采用串行结构存在输出波长数目有限且难以维持稳定性的问题，提供一种基于并行非线性偏振旋转结构的多波长掺铒光纤激光器，实现低成本、结构紧凑、窄线宽、多波长的新型掺铒光纤激光器。采用此并行结构，上下两路同时发生偏振旋转，且通过耦合器耦合后正交存在于单模光纤中，独立的进行偏振态旋转，最后特定偏振态的光可以通过偏振相关隔离器，实现了对掺铒光纤均勻展宽所产生的模式竞争的抑制。当源源不断的泵源激励时，会不断地谐振放大和偏振旋转，从而实现输出多波长激光。本专利技术提供的基于并行非线性偏振旋转结构的多波长掺铒光纤激光器包括 泵源、波分复用器、掺铒光纤、偏振相关隔离器、第一光耦合器、第一偏振控制器、第二光耦合器、第二偏振控制器、普通单模光纤和保偏光纤；泵源输出端接波分复用器的第一端口 ；波分复用器的第三端口接掺铒光纤的输入端； 掺铒光纤的输出端接偏振相关隔离器的输入端；偏振相关隔离器的输出端接第一光耦合器的第一端口 ；第一光耦合器的第二端口与第一偏振控制器相连，第一偏振控制器的另一端与第二光耦合器的第一端口相连；第一光耦合器的第三端口与第二偏振控制器相连，第二偏振控制器的另一端与第二光耦合器的第二端口相连；第二光耦合器的第三端口作为激光器的输出端口 ；第二光耦合器的第四端口与一段普通单模光纤相连接；普通单模光纤的另一端与保偏光纤相连；保偏光纤的另一端口再接入波分复用器的第二端口。所述的保偏光纤的长度为10米 50米，用于增加系统的非线性偏振旋转效应；普通单模光纤的长度2knT5Km，用于增加非线性效应。本专利技术的优点和有益效果本专利技术通过使用并行非线性偏振旋转结构，使得光信号在谐振腔中每运行一次，就会发生两次偏振态旋转，从而实现多波长激光信号的输出；一个光耦合器，将偏振相关隔离器出来的线偏振光分为上下两路，两路光分别经过偏振控制器调制，合路后系统中存在两种偏振态的光，再一次经过偏振相关隔离器，对光谱进行了整形作用，只有光谱中心强度高的部分可以通过偏振相关隔离器，边缘频谱部分会被吸收，从而起到压窄线宽作用。偏振相关隔离器输出的光再一次进入光耦合器，前一次循环中上支路的光在下一次循环中进入下支路，在偏振控制器的作用下发生偏振态的旋转；同样，前一次循环中下支路的光在下一次循环中进入上支路，在偏振控制器的作用下发生偏振态的旋转；这样一来，光在环中运行一周就相当于经过了两次偏振旋转，提高了泵浦光的转化效率，增加了激光器波长的输出数目。偏振相关隔离器的引入，不仅起到了隔离器和起偏器的作用，而且在经过偏振态旋转之后的光在腔内运行一周再次回到偏振相关隔离器时，边缘频谱部分会被吸收，起到压窄线宽的作用。该专利技术实现了输出波长数量多、成本较低、结构紧凑、室温下稳定工作的多波长掺铒光纤激光器。附图说明附图1是基于并行非线性偏振旋转结构的多波长掺铒光纤激光器结构示意图。图中1泵源、2波分复用器、3掺铒光纤、4偏振相关隔离器、5第一光耦合器、6第一偏振控制器、7第二光耦合器、8第二偏振控制器、9普通单模光纤、10保偏光纤。下面结合附图对本专利技术作进一步的具体说明。具体实施例方式实施例1如图所示，本专利技术提供的基于并行非线性偏振旋转结构的多波长掺铒光纤激光器包括1泵源、2波分复用器、3掺铒光纤、4偏振相关隔离器、5第一光耦合器、6第一偏振控制器、7第二光耦合器、8第二偏振控制器、9普通单模光纤、10保偏光纤。泵源1输出端接波分复用器2的第一端口 a ；波分复用器2的第三端口 c接掺铒光纤3的输入端；掺铒光纤3的输出端接偏振相关隔离器4的输入端；偏振相关隔离器4的输出端接第一光耦合器5的第一端口 a ；第一光耦合器5的第二端口 b与第一偏振控制器 6相连，第一偏振控制器6的另一端与第二光耦合器7的第一端口 a相连；第一光耦合器5 的第三端口 c与第二偏振控制器二 8相连，第二偏振控制器8的另一端与第二光耦合器7 的第二端口 b相连；第二光耦合器7的第三端口 c作为激光器的输出端口 ；第二光耦合器7的第四端口 d与一段5km的普通单模光纤9相连接；普通单模光纤9的另一端与保偏光纤 10相连；保偏光纤10的另一端口再接入波分复用器2的第二端口 b。 工作原理及过程如图所示，泵浦光经波分复用器2的第三端口 c注入掺铒光纤3得到了增益，在进入偏振相关隔离器4后成为线偏振光，进而由1 X 2第一光耦合器5将偏振相关隔离器过来的线偏振光被分为上下两路，分别经过第一偏振控制器6和第二偏振控制器8调谐，改变其偏振态，再经2X2第二光耦合器7耦合到一起，第二光耦合器7的第三端口 c作为激光器的输出端口接到光谱仪，检测输出激光。调谐第一偏振控制器6和第二偏振控制器8，使得上下两路光分别具有不同的偏振态，合路后系统中存在两种偏振态的光，再经过偏振相关隔离器4，对光谱进行了整形作用，只有光谱中心强度高的部分可以通过，光谱边缘被阻挡。由于第一偏振控制器6和第二偏振控制器8分别并行位于上下两路，这就使得光在光路中每循环一次，就同时进行了 “第一偏振控制器6—偏振相关隔离器4一第二偏振控制器8”和 “第二偏振控制器8—偏振相关隔离器4一第一偏振控制器6”两次偏振旋转作用，有效地提高了波长转换效率。偏振相关隔离器4作为该结构的关键器件，不仅起到了隔离器和起偏器的作用， 使得光路单向运转和将自然光转变为线偏振光，而且在经过偏振态旋转之后的光信号在腔内运行一周再次回到偏振相关隔离器4时，光信号的边缘部分会被吸收，此过程不断重复， 使得光谱宽度不断变窄，因此偏振相关隔离器4还起到了空间滤波作用。为了增强系统的偏振旋转效应，系统中引入了 IOm的保偏光纤10。线偏振光沿着两个主轴入射，在保偏光纤10中能保持其线性偏振态，从而改变腔中的双折射强度；另一方面，保偏光纤10与第一偏振控制器6和第二偏振控制器8构成了里奥滤波器，能够完成进一步的滤波作用，保证了系统的本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种基于并行非线性偏振旋转结构的多波长掺铒光纤激光器，其特征在于该激光器包括：泵源、波分复用器、掺铒光纤、偏振相关隔离器、第一光耦合器、第一偏振控制器、第二光耦合器、第二偏振控制器、普通单模光纤和保偏光纤；泵源输出端接波分复用器的第一端口；波分复用器的第三端口接掺铒光纤的输入端；掺铒光纤的输出端接偏振相关隔离器的输入端；偏振相关隔离器的输出端接第一光耦合器的第一端口；第一光耦合器的第二端口与第一偏振控制器相连，第一偏振控制器的另一端与第二光耦合器的第一端口相连；第一光耦合器的第三端口与第二偏振控制器相连，第二偏振控制器的另一端与第二光耦合器的第二端口相连；第二光耦合器的第三端口作为激光器的输出端口；第二光耦合器的第四端口与一段普通单模光纤相连接；普通单模光纤的另一端与保偏光纤相连；保偏光纤的另一端口再接入波分复用器的第二端口。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杨秀峰，魏芳芳，童峥嵘，曹晔，
申请(专利权)人：天津理工大学，
类型：发明
国别省市：12
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