專(zhuān)利名稱(chēng)：波長(zhǎng)鎖定器穩(wěn)定腔長(zhǎng)偏振不敏感主動(dòng)鎖模光纖環(huán)形激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種主動(dòng)鎖模光纖環(huán)形激光器，特別是一種波長(zhǎng)鎖定器穩(wěn)定腔長(zhǎng)偏振不敏感主動(dòng)鎖模光纖環(huán)形激光器。
背景技術(shù)：
進(jìn)入21世紀(jì)后，人們對(duì)通信需求的不斷發(fā)展，推動(dòng)了光纖通信系統(tǒng)速率的不斷提高。高速光通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一就是超窄脈沖光信號(hào)源技術(shù)。該技術(shù)目前主要有三種方式增益開(kāi)關(guān)高速半導(dǎo)體激光器，連續(xù)半導(dǎo)體激光器+電吸收光調(diào)制器和主動(dòng)鎖模光纖激光器。其中尤以“主動(dòng)鎖模光纖環(huán)形激光器”可輸出具有“變換極限”的光脈沖并具有重復(fù)速率高、波長(zhǎng)可調(diào)諧、易于同步、輸出光功率大等特性而倍受關(guān)注。盡管如此，它仍然存在著噪聲較大、易受環(huán)境干擾、工作不夠穩(wěn)定等問(wèn)題。這種不穩(wěn)定性主要有以下幾個(gè)來(lái)源1、激光器腔長(zhǎng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性問(wèn)題由于腔長(zhǎng)(即構(gòu)成激光器的光纖長(zhǎng)度)比較長(zhǎng)，腔長(zhǎng)容易受環(huán)境溫度和應(yīng)力的影響而變化，相應(yīng)的鎖模激光器基頻將產(chǎn)生相應(yīng)改變。在這種情況下，若外調(diào)制頻率不變，則激光器的工作模式將偏離最佳鎖模狀態(tài)。若腔長(zhǎng)改變超過(guò)一定限度，原模式將失鎖。2、光纖的偏振態(tài)的不穩(wěn)定而帶來(lái)的偏振噪聲問(wèn)題由于LiNbO3光調(diào)制器是偏振敏感的，光纖環(huán)路受環(huán)境溫度和應(yīng)力的改變都會(huì)帶來(lái)光偏振態(tài)的變化，在調(diào)制器上反映為調(diào)制深度的隨機(jī)變化，從而形成鎖模激光器的偏振噪聲。
經(jīng)過(guò)多年的不懈努力，各國(guó)科技人員提出了許多方案，這些問(wèn)題已得到初步的解決。國(guó)外的光纖通信實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)已經(jīng)開(kāi)始采用了鎖模光纖激光器作為光信號(hào)源。近年來(lái)，日本、瑞典等國(guó)家還分別在現(xiàn)有的商業(yè)線路中，以主動(dòng)鎖模光纖激光器作為光源進(jìn)行了高速光纖通信系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)。但現(xiàn)有的方案多采用昂貴的保偏器件，并且腔長(zhǎng)穩(wěn)定裝置都很復(fù)雜，成本較高，難以推廣。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是由主動(dòng)鎖模環(huán)形光纖激光器和腔長(zhǎng)穩(wěn)定反饋回路構(gòu)成的波長(zhǎng)鎖定器穩(wěn)定腔長(zhǎng)偏振不敏感主動(dòng)鎖模光纖環(huán)形激光器。在主動(dòng)鎖模環(huán)形光纖激光器中設(shè)有可抑制偏振噪聲的功率穩(wěn)定型摻鉺光纖放大器、起偏器、保偏光纖，具體結(jié)構(gòu)是由色散補(bǔ)償光纖(DCF)、可調(diào)光帶通濾波器、起偏器、保偏光纖、M-Z型LiNbO3電光調(diào)制器、光耦合器A、光隔離器、光耦合器B、功率穩(wěn)定型摻鉺光纖放大器、電控可變光延時(shí)線級(jí)聯(lián)組成環(huán)形激光器。
本發(fā)明通過(guò)在鎖模激光器中采用功率穩(wěn)定型摻鉺光纖放大器并在電光調(diào)制器前端串接起偏器與保偏光纖的方法，可以有效地抑制偏振噪聲，克服鎖模光纖激光器的偏振敏感問(wèn)題；同時(shí)，利用波長(zhǎng)鎖定器檢測(cè)激光器腔長(zhǎng)的變化，反饋到“腔長(zhǎng)控制模塊”來(lái)穩(wěn)定腔長(zhǎng)。本發(fā)明將偏振噪聲和腔長(zhǎng)漂移等影響光纖鎖模激光器的多個(gè)因素作為一個(gè)整體進(jìn)行考慮，從總體上對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化。同時(shí)，由于采用了部分保偏腔的方案，與采用全保偏腔的方案相比，在保證穩(wěn)定的向時(shí)，降低了成本，具有很好的商用前景。工作穩(wěn)定的主動(dòng)鎖模光纖激光器將主要作為高速光纖通信系統(tǒng)的光發(fā)射機(jī)，可提供高速率、高質(zhì)量、高功率、脈沖寬度為皮秒級(jí)的光脈沖，可主要應(yīng)用于高速干線光纖通信和其它對(duì)通信性能有嚴(yán)格要求的場(chǎng)合。本技術(shù)的研究對(duì)于全光網(wǎng)絡(luò)中的3R(Retiming，Reshaping，Regeneration)技術(shù)、全光處理技術(shù)也有潛在的應(yīng)用前景。它也可應(yīng)用在其它要求窄光脈沖的領(lǐng)域。
主動(dòng)鎖模環(huán)形光纖激光器部分由色散補(bǔ)償光纖1、可調(diào)光帶通濾波器2、起偏器7、保偏光纖8、M-Z型LiNbO3電光調(diào)制器3、光耦合器4、光隔離器6、光耦合器5、功率穩(wěn)定型摻鉺光纖放大器10、電控可變光延時(shí)線9級(jí)聯(lián)組成環(huán)形激光器。該環(huán)路形成具有較大正色散的主動(dòng)鎖模環(huán)形光纖激光器。其中光從光耦合器4輸出。
腔長(zhǎng)穩(wěn)定反饋回路由波長(zhǎng)鎖定器11和與之相連的控制電路12組成。波長(zhǎng)鎖定器接收來(lái)自光耦合器5的光信號(hào)，然后輸出誤差電信號(hào)至控制電路12，誤差信號(hào)經(jīng)控制電路12轉(zhuǎn)化后輸出正比于誤差信號(hào)的直流電壓，此直流電壓驅(qū)動(dòng)電控可變光延時(shí)線9用以穩(wěn)定腔長(zhǎng)。
本實(shí)施例中電控可變光延時(shí)線9的型號(hào)是ODL-610，波長(zhǎng)鎖定器11的型號(hào)是OWL-10或SWL-1549。
通過(guò)在鎖模激光器中采用“功率穩(wěn)定型摻鉺光纖放大器10”并在電光調(diào)制器3前端串接“起偏器7+保偏光纖8”的方法克服了鎖模激光器的偏振噪聲。圖中微波信號(hào)源輸出的電信號(hào)經(jīng)過(guò)放大器放大后加到一個(gè)電光調(diào)制器3上，用來(lái)穩(wěn)定環(huán)形腔激光器脈沖頻率。一個(gè)功率穩(wěn)定型摻鉺放大器10可穩(wěn)定腔內(nèi)的脈沖功率，隔離器6用來(lái)保證腔內(nèi)光脈沖單向行進(jìn)以避免光反射引起腔內(nèi)寄生振蕩。色散補(bǔ)償光纖1引入較大的正色散補(bǔ)償。一個(gè)寬帶的可變光學(xué)濾波器2作為波長(zhǎng)調(diào)諧器件用以控制功率穩(wěn)定型摻鉺光纖放大器10的增益峰。由于LiNbO3電光調(diào)制器3是偏振敏感的，因此在LiNbO3調(diào)制器3的前面使用一個(gè)起偏器7和一段保偏光纖8，以克服環(huán)行腔內(nèi)由于外界條件的變化而導(dǎo)致的偏振態(tài)的不穩(wěn)定性。
大色散腔具有提高主動(dòng)鎖模環(huán)形光纖激光器穩(wěn)定性的功能。在某一固定腔長(zhǎng)情況下，我們得到鎖模光纖環(huán)形激光器的波長(zhǎng)變化與腔長(zhǎng)變化之間的關(guān)系為dλdL=neffcDeffL]]>其中c為光速，L為腔長(zhǎng)，Deff和neff為腔內(nèi)光纖等效色散和等效折射率。
由上式可以看出，在主動(dòng)鎖模光纖激光器中，腔長(zhǎng)的變化將引起激光器波長(zhǎng)的變化，從而可能導(dǎo)致模式失鎖。但大色散腔的主動(dòng)鎖模環(huán)形光纖激光器所導(dǎo)致的波長(zhǎng)變化小于小色散腔，因此穩(wěn)定性也好得多。
針對(duì)腔內(nèi)光偏振態(tài)變化的影響，在環(huán)形腔內(nèi)調(diào)制器前加入一個(gè)起偏器7使光信號(hào)變?yōu)榫€偏振光，然后通過(guò)一段保偏光纖8將此穩(wěn)定的線偏振光傳輸至LiNbO3電光調(diào)制器3。光信號(hào)偏振態(tài)的穩(wěn)定使調(diào)制器的消光比保持穩(wěn)定。外界環(huán)境的擾動(dòng)所導(dǎo)致的偏振態(tài)的變化比較慢，從而引起光功率的慢變化，使用增益穩(wěn)定型EDFA可以克服環(huán)形腔內(nèi)光功率的慢變化。
通過(guò)采用上述措施，可以明顯的減小偏振態(tài)變化引起的噪聲，使得主動(dòng)鎖模環(huán)行光纖激光器對(duì)偏振態(tài)的變化不敏感。
腔長(zhǎng)穩(wěn)定反饋回路B使激光器的波長(zhǎng)鎖定在ITU-T所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)中心波長(zhǎng)上。波長(zhǎng)鎖定器11將激光器的發(fā)射波長(zhǎng)與基準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)中心波長(zhǎng)相比較，得到誤差信號(hào)。此誤差信號(hào)送到控制電路12后被轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)電壓，用來(lái)驅(qū)動(dòng)電控光可變延時(shí)線9以調(diào)整系統(tǒng)腔長(zhǎng)，從而將波長(zhǎng)調(diào)整至標(biāo)準(zhǔn)中心波長(zhǎng)。
使用該技術(shù)可使激光器的長(zhǎng)期波長(zhǎng)穩(wěn)定精度達(dá)到±0.01nm的水平。
權(quán)利要求
1.一種波長(zhǎng)鎖定器穩(wěn)定腔長(zhǎng)偏振不敏感主動(dòng)鎖模光纖環(huán)形激光器，是由主動(dòng)鎖模環(huán)形光纖激光器和腔長(zhǎng)穩(wěn)定反饋回路構(gòu)成，其特征在于主動(dòng)鎖模環(huán)形光纖激光器中設(shè)有可抑制偏振噪聲的功率穩(wěn)定型摻鉺光纖放大器、起偏器、保偏光纖，具體結(jié)構(gòu)是由色散補(bǔ)償光纖(DCF)、可調(diào)光帶通濾波器、起偏器、保偏光纖、M-Z型LiNbO3電光調(diào)制器、光耦合器A、光隔離器、光耦合器B、功率穩(wěn)定型摻鉺光纖放大器、電控可變光延時(shí)線級(jí)聯(lián)組成環(huán)形激光器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波長(zhǎng)鎖定器穩(wěn)定腔長(zhǎng)偏振不敏感主動(dòng)鎖模光纖環(huán)形激光器，其特征在于腔長(zhǎng)穩(wěn)定反饋回路是由波長(zhǎng)鎖定器和與之相連的控制電路構(gòu)成，其中波長(zhǎng)鎖定器與主動(dòng)鎖模環(huán)形光纖激光器中的一個(gè)光耦合器相連，控制電路與主動(dòng)鎖模環(huán)形光纖激光器中的電控可變延時(shí)線相連。
全文摘要
一種波長(zhǎng)鎖定器穩(wěn)定腔長(zhǎng)偏振不敏感主動(dòng)鎖模光纖環(huán)形激光器,是由主動(dòng)鎖模環(huán)形光纖激光器和腔長(zhǎng)穩(wěn)定反饋回路構(gòu)成,其中主動(dòng)鎖模環(huán)形光纖激光器中設(shè)有功率穩(wěn)定型摻鉺光纖放大器、起偏器、保偏光纖。具體結(jié)構(gòu)是:由色散補(bǔ)償光纖(DCF)、可調(diào)光帶通濾波器、起偏器、保偏光纖、M－Z型LiNbO
文檔編號(hào)H01S3/00GK1343029SQ01141968
公開(kāi)日2002年4月3日 申請(qǐng)日期2001年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月26日
發(fā)明者于晉龍 申請(qǐng)人:天津大學(xué)