[發明專利]一種雙波長單縱模光纖環行激光器

無效

• 申請號: 200710052745.2
• 申請日: 2007-07-13
• 公開（公告）號: CN101132109A
• 公開（公告）日: 2008-02-27
• 發明（設計）人: 黃德修;陳國杰;張新亮
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H01S3/098
• 分類號: H01S3/098;H01S3/10;H01S3/0941;H01S3/083;H01S3/067
• 代理公司: 華中科技大學專利中心
• 代理人: 曹葆青

技術領域

本發明涉及一種光纖環行激光器，特別是涉及一種雙波長單縱模光纖環形激光器，可廣泛用于光纖無線通信ROF(Radio?Over?Fiber)、波分復用光通信、衛星通信、雷達及光纖傳感技術等領域。

背景技術

光纖激光器是高速、大容量光通信系統的關鍵器件，具有結構簡單、散熱好、閾值低、線寬窄以及易與光纖高效耦合等優點。

隨著光纖骨干網數據傳輸速率的不斷提高，接入網已成為限制用戶通信帶寬的主要瓶頸。目前，寬帶接入技術主要有光纖到戶和寬帶無線接入網絡兩大發展趨勢。與有線接入方式相比，無線接入網絡具有可移動性、靈活性高、建網方便、覆蓋能力強等優點。隨著無線接入網絡的發展，需要提高無線通信的載波頻率以增加通信帶寬，其中非常有前途的寬帶接入方案是采用60GHz頻率的電磁波作為載波，具有無線通信頻帶寬、頻率重復利用率高、用戶間串擾低、保密性好等優點。在未來的第四代無線網絡中，有可能實現數據帶寬為100Mb/s的高速移動接入和1000Mb/s的靜止接入，比即將推出的3G系統中最高2Mb/s的數據帶寬提高約3個量級。

對于高頻(如60GHz頻段)微波信號，若采用傳統電域方法產生和處理，由于電子器件速度的限制，則成本高、實現困難。采用光學方法產生微波信號，不僅容易實現，而且用光學技術可以實現數據信號的加載和傳輸，從而有效地降低無線接入系統的復雜度和成本。用光學方法進行微波信號的產生、處理和傳輸，不但在光纖-無線接入網絡(ROF)中有重要應用，而且對于雷達控制與數據信號傳輸等應用也具有重要意義。

用光學方法產生微波信號主要包括光調制法和光學差拍法。光調制法需要高頻微波源和高速調制器，成本高。光差拍法是將兩束頻率差等于所需微波頻率的激光在高速光電探測器中進行差頻，得到微波電信號，成本低，性能穩定。用光差拍技術產生高頻(如60GHz)微波信號的關鍵是得到頻率差為所需微波頻率的具有兩個波長的微波光源；其中最具應用前景的微波光源是雙波長單縱模光纖環行激光器，它產生的微波信號相位噪聲小，結構簡單，性能穩定。但是，光纖環行激光器一般用摻鉺光纖做增益介質，存在由于摻鉺光纖增益均勻展寬而導致的波長競爭問題，多波長激光難以在室溫下穩定運行。為了得到單縱模激光，必須采用高性能選模技術，如采用多重超窄帶濾波器進行選模。目前國內外學術論文報道了多種光學方法產生微波信號的雙波長單縱模光纖環行激光器。最近，清華大學陳向飛博士等人采用等相移技術制作的超窄雙透射譜光纖布拉格光柵做激光模式濾波器，用半導體放大器做增益介質，提出了一種雙波長單縱模光纖環行激光器，實驗上得到了最高為40.95GHz微波信號(X.F.Chen，Z.C.Deng，and?J.P.Yao，“Photonic?generation?of?microwave?signal?using?adual-wavelength?single-longitudinal-mode?fiber?ring?laser，”IEEE?Trans.Microw.Theory?Tech.vol.54，pp.804-809，Feb.2006)。但是，用等相移技術制作超窄雙透射譜光纖布拉格光柵，工藝較復雜，波長間隔難以控制，而且頻率間隔難以高于40GH。華中科技大學孫軍強教授采用基于光纖布拉格光柵的法布里-珀羅(F-P)濾波器和摻鉺光纖飽和吸收體進行激光選模，用摻鉺光纖做增益介質，提出了一種雙波長單縱模全光纖環行激光器，實驗上得到了最高為25.4GHz的微波信號(J.Q.Sun，and?L.Huang，“Photonic?generation?offrequency-switchable?microwave?signals?exploiting?polarization-inducedspectrum?splitting?in?fiber?grating-based?Fabry-Perot?filters，”Opt.Commun.Vol.273，pp.482-487，May.2007)。但是，這種方法得到的微波信號頻率較低，小于26GHz。國內外專利和非專利文獻的檢索結果表明，目前還沒有光學方法產生高達60GHz微波信號的雙波長單縱模光纖環行激光器的報道。

綜上所述，目前用光差拍法獲得微波信號的雙波長單縱模光纖環行激光器，存在產生的微波頻率較低(小于41GHz)、雙波長光纖激光器的關鍵元件雙透射峰窄帶濾波器制作難度大、單縱模激光選頻困難以及摻鉺光纖激光器存在較強模式競爭而導致多波長激光難以在室溫下穩定工作等問題。

發明內容