[發明專利]外注入式增益開關激光器超短脈沖的產生方法

無效

• 申請號: 200710017577.3
• 申請日: 2007-03-28
• 公開（公告）號: CN101276982A
• 公開（公告）日: 2008-10-01
• 發明（設計）人: 張建國;趙衛;劉元山
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: H01S3/00
• 分類號: H01S3/00
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司
• 代理人: 徐平

技術領域

本發明涉及一種增益開關激光器的激光信號的產生方法，具體涉及一種外注入式增益開關激光器產生超短脈沖的方法。

背景技術

超短光脈沖源是實現超高速、大容量全光通信系統與網絡的核心部件之一，它在超寬帶光信號采樣、光存儲、超高速光子模-數轉換等方面也有著重要的應用價值。在實際應用中，要求超短光脈沖源具有體積小、結構簡單、重復頻率高、抖動低、通用性好、成本低和可靠性高等特點。電訊應用中，為實現結構緊湊、可批量生產的超高速光發射機及其陣列，還要求超短光脈沖源具有能與其它光學器件集成在一起的特點。

半導體激光器的增益開關是一種簡單、可靠的超短光脈沖技術，可以方便地應用于現有的商用化半導體激光器中，能夠靈活地輸出可變重復頻率的皮秒級光脈沖信號，適應不同通信接口速率或網絡升級換代，對不同數據率信號進行超快采樣和波形監測等。雖然增益開關激光器存在著定時抖動和頻率啁啾大的問題，但可以采用光注入鎖定和光濾波等方式解決。

增益開關激光器的光注入鎖定方式可分為外注入和自注入兩種方法。雖然采用外注入和自注入方法可以解決增益開關的光脈沖信號的波長可調諧和抑制抖動的問題，但是自注入方法要求增益開關激光器的外腔環路長度L與所產生的超短光脈沖周期序列的重復頻率f_r嚴格滿足公式①的關系：

fr=mτ]]>①

其中m為正整數，τ為一個超短光脈沖信號通過該外腔環路所需要的傳輸時間。若光脈沖信號在外腔環路中的傳輸速率為v，則τ=Lv]]>。外腔環路設計完成，外腔環路長度L值即固定，自注入式增益開關激光器所產生的超短光脈沖周期序列的重復頻率f_r就可由公式①確定出，而增益開關就失去了可靈活改變光脈沖信號重復頻率f_r之特性。實際應用中，受環境溫度變換等影響，工程上難以確保通信系統和網絡的接口數據速率始終是公式①所確定的重復頻率f_r，這就使得自注入式增益開關激光器的應用范圍受到很大限制。雖然外注入方法可以解決該問題，但是外注入式增益開關激光器通常又需要額外使用一個波長可調諧的窄譜線寬度連續波(CW)光源作外部注入的種子光源，結果將導致增益開關激光器成本增加、結構復雜且體積增大。

發明內容

本發明的目的在于提供一種外注入式增益開關激光器超短脈沖的產生方法，其解決了背景技術中出現的重復頻率固定、應用范圍受限，結構復雜、體積大、成本高的技術問題。

本發明的技術解決方案是：

一種外注入式增益開關激光器超短脈沖的產生方法，其包括以下實現步驟：

(i)將增益開關激光器2產生的具有多縱模光譜特性的超短光脈沖序列信號輸至光學放大器3進行放大；

(ii)通過光譜分量信號選擇器4篩選出光學放大器3輸出的位于自發輻射ASE噪聲頻段內的、中心波長與增益開關激光器2的其中一個縱模相同的窄光譜分量信號；

(iii)以光譜分量信號選擇器4輸出的窄光譜分量信號，一路作為外來的種子光，經光譜分量信號反饋回路6回注至增益開關激光器2，使增益開關激光器2腔內被選中的單縱模震蕩增強，形成外部光注入鎖定；光譜分量信號選擇器4輸出的另一路即是所需要的超短光脈沖序列。

上述光譜分量信號選擇器4，當改變該光譜分量信號選擇器4的輸出波長值，且每次都對應于增益開關激光器2的某個不同縱模，則增益開關激光器2腔內被選中的單縱模運行的中心波長隨之改變，可以實現增益開關激光器2波長的可調諧。

上述增益開關激光器2可采用F-P半導體激光器。

上述光學放大器3可采用覆蓋所需波段、且是寬光譜的半導體光放大器或摻鉺光纖放大器。

上述光譜分量信號選擇器4根據F-P半導體激光器輸出縱模間隔確定光譜分量信號選擇器的輸出光譜寬度，所述的光譜分量信號選擇器4可采用窄帶濾波器或可調光纖光柵。

本發明具有以下優點：