專(zhuān)利名稱：C+l帶多波長(zhǎng)光纖激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖激光器領(lǐng)域，尤其是C+L帶多波長(zhǎng)光纖激光器。
背景技術(shù)：
多波長(zhǎng)光纖激光器具有與光纖及光纖器件兼容、線寬窄、輸出功率高、低強(qiáng)度噪音、 穩(wěn)定性優(yōu)良、可以同時(shí)輸出兩個(gè)以上波長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，在光纖通信、光傳感和高分辨率光學(xué)測(cè) 試等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用。尤其近年來(lái)隨著光纖通信中密集波分復(fù)用(DTOM)系統(tǒng)的迅猛 發(fā)展,多波長(zhǎng)光纖激光器作為波長(zhǎng)路由網(wǎng)絡(luò)中的重要光源可以有效地避免信道沖突，更是 成為研究熱點(diǎn)。
就目前實(shí)際商用的產(chǎn)品而言，多波長(zhǎng)激光器主要是通過(guò)使用多個(gè)獨(dú)立的分布反饋激 光器二極管(DFB — LD)或者單片集成的多波長(zhǎng)激光陣列而得到的，其主流產(chǎn)品主要是4、 8、 16、 32信道。半導(dǎo)體多波長(zhǎng)光源在體積、集成度和價(jià)格等方面易于實(shí)現(xiàn)商品化，但是 制造難度較大而且輸出波長(zhǎng)不可能與所要求的信道對(duì)應(yīng)，存在一定的誤差。半導(dǎo)體多波 長(zhǎng)光源存在一個(gè)難以克服的缺陷，即它的輸出功率和發(fā)射波長(zhǎng)對(duì)環(huán)境穩(wěn)定和注入電流的 變化敏感，這樣很難實(shí)現(xiàn)多個(gè)波長(zhǎng)的均衡功率輸出和滿足ITU規(guī)定的波長(zhǎng)間隔。為此， 需要一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)來(lái)防止波長(zhǎng)誤差和功率波動(dòng)。從而使整個(gè)激光器變得十分復(fù)雜和 昂貴。此外，目前波分復(fù)用系統(tǒng)的信道間隔在200GHz (1.6n m)或lOOGHz (0.8n m)， 當(dāng)采用密集波分復(fù)用方式時(shí)，信道間隔僅為50GHz (0.4nm)，這對(duì)激光器的材料生長(zhǎng)和 器件制作工藝都提出了極高的要求。
研究得最早的一類(lèi)是多波長(zhǎng)摻鉺光纖激光器，其直接利用摻鉺光纖(EDF)的增益特 性構(gòu)成直線腔或環(huán)形腔光纖激光器,在腔內(nèi)插入光纖光柵、F—P標(biāo)準(zhǔn)具等器件提供光反 饋并選擇激射波長(zhǎng)，在C帶、L帶獲得激光輸出。但是由于EDF均勻加寬特性的限制，在 波長(zhǎng)間隔較小時(shí)，激光波長(zhǎng)的穩(wěn)定性隨著均勻增益加寬EDF的交叉增益飽和而降低，為了 提高多波長(zhǎng)輸出的穩(wěn)定性，需要有效地抑制增益競(jìng)爭(zhēng),但這些方法提高了激光器的復(fù)雜程 度和成本。與EDF相比，半導(dǎo)體光放大器(SOA)在室溫下的均勻加寬線寬在1550 rim附近 僅有O. 6 nra ，這使得利用SOA構(gòu)成光纖激光器可以更為輕松地獲得符合波分復(fù)用(WDM) ITU-T網(wǎng)格的多波長(zhǎng)輸出。
由于SOA普遍存在增益偏振相關(guān)特性，高增益軸對(duì)應(yīng)較長(zhǎng)波長(zhǎng)而低增益軸對(duì)應(yīng)短波 長(zhǎng)，因此，當(dāng)激光器腔內(nèi)只有一只SOA時(shí)，得到的多波長(zhǎng)輸出偏離SOA的增益峰而向長(zhǎng) 波長(zhǎng)方向移動(dòng)，結(jié)果得到的多波長(zhǎng)輸出均在L帶或C帶與L帶的交界處，限制了所能獲 得的波長(zhǎng)數(shù)量，并在C帶產(chǎn)生了空缺。另外單一SOA所能提供的增益有限，限制了輸出
3多波長(zhǎng)的數(shù)量、功率和功率均勻性。同時(shí)做為WDM網(wǎng)絡(luò)光源還必須考慮到多波長(zhǎng)光源的 波長(zhǎng)間隔和線寬問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有的基于單只S0A的多波長(zhǎng)光纖激光器輸出在C帶產(chǎn)生了空缺和輸出波 長(zhǎng)數(shù)量較少的不足，本發(fā)明提供一種基于兩只S0A級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)的多波長(zhǎng)光纖激光器，利用 兩只S0A級(jí)聯(lián)的結(jié)構(gòu)將光纖激光器輸出波長(zhǎng)范圍從L帶拓展到C+L帶，輸出波長(zhǎng)數(shù)目也 有所增加，輸出波長(zhǎng)間隔滿足100GHz，并整體在50GHz范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，輸出波長(zhǎng)線寬 小于0. lnm，各波長(zhǎng)功率差小于3dB。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是
一種C+L帶多波長(zhǎng)光纖激光器，包括光纖環(huán)形腔，光纖環(huán)形鏡，高雙折射光纖環(huán) 形鏡和反饋腔，光纖環(huán)形腔由第一輸出耦合器、第一半導(dǎo)體光放大器、第一光隔離器、 第二半導(dǎo)體光放大器、第二光隔離器、光纖環(huán)形器、第一 3dB耦合器兩端、第一光纖偏 振控制器依次相連組成，輸出耦合器的輸出端接反饋腔；所述的光纖環(huán)形器經(jīng)第二 3dB 耦合器與未泵浦的摻鉺光纖相連，構(gòu)成光纖環(huán)形鏡；所述的第一 3dB耦合器的另外兩端 之間依次連接高雙折射光纖和第二光纖偏振控制器，構(gòu)成高雙折射光纖環(huán)形鏡。
作為優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的C+L帶多波長(zhǎng)光纖激光器，所述反饋腔由依次相連的 第三光偏振控制器、第二輸出耦合器以及設(shè)置在光路上的可變光衰減器和法拉第旋轉(zhuǎn)鏡 構(gòu)成；相互級(jí)聯(lián)的兩個(gè)半導(dǎo)體光放大器具有不同的峰值增益；所述的高雙折射光纖的長(zhǎng) 度為5.9m，在1310 nm處的拍長(zhǎng)為3mm;所述的未泵浦的摻鉺光纖長(zhǎng)度為1. 5米；第一
輸出耦合器的分束比為50: 50;第二輸出耦合器的分束比為80: 20。 本發(fā)明可以帶來(lái)如下效果
多波長(zhǎng)光纖激光器充分利用光纖的帶寬資源，能在C+L帶的帶寬內(nèi)輸出多波長(zhǎng)，輸
出波長(zhǎng)數(shù)目也有所增加，由于產(chǎn)生不同波長(zhǎng)的個(gè)體光源為同一激光器，安裝、使用、升
級(jí)簡(jiǎn)單易行。光纖激光器輸出波長(zhǎng)間隔為滿足WDM ITU標(biāo)準(zhǔn)的00GHz，并整體在50GHz 范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，當(dāng)信道發(fā)生沖突、堵塞時(shí)，可以迅速啟用備用波長(zhǎng)，使系統(tǒng)的維護(hù)效 率和使用壽命得以提高。激光器輸出波長(zhǎng)線寬小于O. lnm，輸出各信道功率均衡，各波長(zhǎng) 功率差小于3dB。


圖1是本發(fā)明C+L帶多波長(zhǎng)光纖激光器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖l中1.輸出耦合器，2.半導(dǎo)體光放大器，3.光隔離器,4.另一個(gè)半導(dǎo)體光放大 器,5.光隔離器,6.光纖環(huán)形器,7. 3dB耦合器，8.光纖偏振控制器，9.另一個(gè)3dB耦合 器，IO.未泵浦的摻鉺光纖，ll.第三個(gè)光纖偏振控制器，12.高雙折射光纖，13.第二個(gè)
4光纖偏振控制器；14.輸出耦合器，15.可變光衰減器，16.法拉第旋轉(zhuǎn)鏡。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。本發(fā)明C+L帶多波長(zhǎng)光纖激光器的結(jié)構(gòu)，如圖1所示。
包括輸出耦合器1，半導(dǎo)體光放大器S0A1,光隔離器，另一個(gè)半導(dǎo)體光放大器S0A2，光纖環(huán)形器6， 3dB耦合器,光纖偏振控制器，未泵浦的摻鉺光纖，Hi-Bi光纖，可變光衰減器,16.法拉第旋轉(zhuǎn)鏡。調(diào)節(jié)高雙折射光纖環(huán)形鏡內(nèi)的偏振控制器PC2，可以控制此光纖環(huán)形鏡內(nèi)光的偏振狀態(tài)從而實(shí)現(xiàn)輸出波長(zhǎng)的整體可調(diào)諧，調(diào)節(jié)激光器腔內(nèi)的偏振控制器PC1，可以調(diào)整腔內(nèi)的整體增益。本發(fā)明工作時(shí)
當(dāng)激光器腔內(nèi)只有一只SOA存在，由于SOA的增益偏振相關(guān)性，振蕩波長(zhǎng)與高增益軸對(duì)應(yīng)而偏向于長(zhǎng)波長(zhǎng)一側(cè)，結(jié)果導(dǎo)致輸出波長(zhǎng)通常在L帶或C帶與L帶的交界處。當(dāng)激光器腔內(nèi)有兩只不同峰值增益的SOA存在，可以將信號(hào)同時(shí)耦合到兩個(gè)增益軸上，將振蕩帶寬拓展到短波長(zhǎng)一側(cè)，將激光器的振蕩帶寬和輸出功率進(jìn)一步提高。
高雙折射光纖構(gòu)成的高雙折射光纖環(huán)形鏡起到濾波作用，其工作原理是(為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，考慮偏振控制器將光旋轉(zhuǎn)90°的情況)在光纖環(huán)形鏡內(nèi)相向傳輸?shù)膬墒猓?一束先沿光纖快軸傳輸，在接近耦合器處被偏振控制器PC2旋轉(zhuǎn)到慢軸；而逆時(shí)針傳輸?shù)囊皇缺黄窨刂破鱌C2旋轉(zhuǎn)到慢軸，然后在光纖的慢軸上傳輸?shù)今詈咸?。這樣相向傳輸兩
束光在耦合器處耦合，二者之間存在由于光纖快慢軸折射率差引起的相位差^GO，而高雙折射光纖環(huán)形鏡的反射率i (;i)正是這個(gè)相位差的函數(shù)，即
=2《(1 —《)[l + cos(5W)] ， 5 (" = 2;r丄("。-"e)/義
其中，《為耦合器的分束比，A為光波長(zhǎng)，￡為光纖長(zhǎng)度，"。和 分別為光纖慢軸和快
軸的折射率。從式中可以看出，及(;i)是波長(zhǎng)的函數(shù)，其濾波周期與高雙折射光纖的長(zhǎng)度
有關(guān)，因此通過(guò)計(jì)算選擇合適的光纖參數(shù)，就可以輕松獲得符合WDMITU標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)間隔的濾波效果。
未泵浦的摻鉺光纖構(gòu)成的光纖環(huán)形鏡用來(lái)壓窄激光器輸出線寬，其中一段未泵浦的摻鉺光纖等效為一個(gè)飽和吸收體，通過(guò)摻鉺光纖中的駐波引起的周期性空間燒孔可以產(chǎn)生窄帶濾波的效果。
反饋腔提供單程的反饋信號(hào)，利用這部分反饋結(jié)構(gòu)，將激光腔輸出的信號(hào)經(jīng)過(guò)3dB耦合器提取出其中的1/2，經(jīng)過(guò)法拉第旋轉(zhuǎn)鏡(FRM)和一個(gè)20: 80耦合器后反饋回激光腔內(nèi)。反饋回激光腔內(nèi)的光只單程通過(guò)S0A2 —次就會(huì)被隔離器擋住。當(dāng)S0A2工作在飽和狀態(tài)時(shí)，反饋回來(lái)的信號(hào)中強(qiáng)的激光譜線將使S0A2在該波長(zhǎng)處飽和程度深，而弱的激光譜線使S0A2的飽和程度淺，從而使激光器腔內(nèi)振蕩的強(qiáng)激光譜線得到的增益低而弱譜線得到的增益高，實(shí)現(xiàn)在整個(gè)輸出帶寬內(nèi)各個(gè)波長(zhǎng)的功率均勻。
在圖1中輸出耦合器1的一端與半導(dǎo)體光放大器2的一端相連，半導(dǎo)體光放大器2的另一端與光隔離器3的一端連接，光隔離器3的另一端與另一個(gè)半導(dǎo)體放大器4的一端連接，另一個(gè)半導(dǎo)體放大器4的另一端與另一個(gè)光隔離器5的一端相連接，另一個(gè)光隔離器5的另一端與光纖環(huán)形器6的一端相連接，光纖環(huán)形器6的另一端與3dB耦合器7的1端相連接，3dB耦合器7的4端與光纖偏振控制器8的一端相連接，光纖偏振控制器8的另一端與輸出耦合器1的另一端相連接，光纖環(huán)形器6的第三端與3dB耦合器9的1端相連接，3dB耦合器9的2端與未泵浦的摻鉺光纖10的一端相連接，未泵浦的摻鉺光纖10的另一端與3dB耦合器9的3端相連接，3dB耦合器7的2端與與高雙折射光纖12的一端相連接，高雙折射光纖12的另一端與光纖偏振控制器11的一端相連接，光纖偏振控制器11的另一端與3dB耦合器9的3端相連接，輸出耦合器1的輸出端與光纖偏振控制器13的一端相連接，光纖偏振控制器13的另一端與輸出耦合器14的一端相連接，輸出耦合器14的另一端和可變光衰減器15的一端相連接，可變光衰減器15的另一端與法拉第旋轉(zhuǎn)鏡的一端相連接。三個(gè)偏振控制器8、 11和13、輸出耦合器1和14、光環(huán)形器6、隔離器3和5、高雙折射光纖12及未泵浦的摻鉺光纖10之間都是通過(guò)光纖連接器進(jìn)行連接。調(diào)節(jié)高雙折射光纖環(huán)形鏡內(nèi)的偏振控制器PC2，可以控制此光纖環(huán)形鏡內(nèi)光的偏振狀態(tài)從而實(shí)現(xiàn)輸出波長(zhǎng)的整體可調(diào)諧，調(diào)節(jié)激光器腔內(nèi)的偏振控制器PC1，可以調(diào)整腔內(nèi)的整體增益。
一個(gè)實(shí)施例如下在實(shí)驗(yàn)中使用兩只不同峰值增益I叩henix的半導(dǎo)體光放大器，輸出耦合器1的分束比為50: 50和在實(shí)驗(yàn)中使用的Hi-Bi光纖在1310 nm處的拍長(zhǎng)約為3誦，經(jīng)過(guò)計(jì)算和實(shí)驗(yàn)，取Hi-Bi光纖的長(zhǎng)度為5. 9m，未泵浦的的EDF (Lucent普通摻雜鉺纖MP980)長(zhǎng)度為1.5米，輸出耦合器14的分束比為80: 20。用高雙折射光纖環(huán)形鏡內(nèi)的偏振控制器(PC2)控制光纖環(huán)形鏡內(nèi)光的偏振狀態(tài)從而實(shí)現(xiàn)輸出波長(zhǎng)的整體可調(diào)諧，用激光器腔內(nèi)的偏振控制器(PC1)調(diào)節(jié)腔內(nèi)的整體增益。激光器輸出結(jié)果送入Ando的AQ-6315A光譜儀進(jìn)行測(cè)量和分析。半導(dǎo)體光放大器、偏振控制器、光纖環(huán)形器、可變光衰減器、隔離器和耦合器的尾纖均為普通單模光纖。此多波長(zhǎng)光纖激光器輸出波長(zhǎng)范圍在C+L帶，輸出波長(zhǎng)數(shù)目隨著兩只半導(dǎo)體光放大器的偏置電流大小改變而變化，輸出波長(zhǎng)間隔滿足WDM ITU標(biāo)準(zhǔn)的100GHz，壓縮后的線寬約為0. 19 nm，輸出各信道功率均衡，各波長(zhǎng)功率差小于3dB。
權(quán)利要求
1. 一種C+L帶多波長(zhǎng)光纖激光器，包括光纖環(huán)形腔，光纖環(huán)形鏡，高雙折射光纖環(huán)形鏡和反饋腔，光纖環(huán)形腔由第一輸出耦合器、第一半導(dǎo)體光放大器、第一光隔離器、第二半導(dǎo)體光放大器、第二光隔離器、光纖環(huán)形器、第一3dB耦合器兩端、第一光纖偏振控制器依次相連組成，輸出耦合器的輸出端接反饋腔；所述的光纖環(huán)形器經(jīng)第二3dB耦合器與未泵浦的摻鉺光纖相連，構(gòu)成光纖環(huán)形鏡；所述的第一3dB耦合器的另外兩端之間依次連接高雙折射光纖和第二光纖偏振控制器，構(gòu)成高雙折射光纖環(huán)形鏡。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的C+L帶多波長(zhǎng)光纖激光器，其特征在于所述反饋腔由依次相連的第三光偏振控制器、第二輸出耦合器以及設(shè)置在光路上的可變光衰減器和法拉第 旋轉(zhuǎn)鏡構(gòu)成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的C+L帶多波長(zhǎng)光纖激光器，其特征在于，相互級(jí)聯(lián)的兩個(gè)半導(dǎo) 體光放大器具有不同的峰值增益。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的C+L帶多波長(zhǎng)光纖激光器，其特征在于，所述的高雙折射光纖 的長(zhǎng)度為5.9m，在1310 nm處的拍長(zhǎng)為3腿。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的C+L帶多波長(zhǎng)光纖激光器，其特征在于，所述的未泵浦的摻鉺 光纖長(zhǎng)度為1.5米。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的C+L帶多波長(zhǎng)光纖激光器，其特征在于，第一輸出耦合器的分 束比為50: 50
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的C+L帶多波長(zhǎng)光纖激光器，其特征在于，第二輸出耦合器的分 束比為80: 20。
全文摘要
本發(fā)明涉及光纖激光器領(lǐng)域，涉及一種C+L帶多波長(zhǎng)光纖激光器，包括光纖環(huán)形腔，光纖環(huán)形鏡，高雙折射光纖環(huán)形鏡和反饋腔，光纖環(huán)形腔由第一輸出耦合器、第一半導(dǎo)體光放大器、第一光隔離器、第二半導(dǎo)體光放大器、第二光隔離器、光纖環(huán)形器、第一3dB耦合器兩端、第一光纖偏振控制器依次相連組成，輸出耦合器的輸出端接反饋腔；所述的光纖環(huán)形器經(jīng)第二3dB耦合器與未泵浦的摻鉺光纖相連，構(gòu)成光纖環(huán)形鏡；第一3dB耦合器的另外兩端之間依次連接高雙折射光纖和第二光纖偏振控制器，構(gòu)成高雙折射光纖環(huán)形鏡。本發(fā)明輸出波長(zhǎng)范圍從L帶拓展到C+L帶，輸出波長(zhǎng)數(shù)目也有所增加，輸出波長(zhǎng)間隔滿足100GHz，并整體在50GHz范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。
文檔編號(hào)H01S3/067GK101483306SQ20091006775
公開(kāi)日2009年7月15日 申請(qǐng)日期2009年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月20日
發(fā)明者蕾 張, 王永福, 王肇穎, 賈東方, 郭以平 申請(qǐng)人:天津大學(xué)