[發明專利]自注入式多模傾斜光纖光柵外腔皮秒脈沖激光器

無效

• 申請號: 201110044057.8
• 申請日: 2011-02-24
• 公開（公告）號: CN102136675A
• 公開（公告）日: 2011-07-27
• 發明（設計）人: 劉云啟;蔡同健;陳劍峰;王廷云
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: H01S5/14
• 分類號: H01S5/14;H01S5/06
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

技術領域

本發明述及一種自注入式多模傾斜光纖光柵外腔皮秒脈沖激光器，尤其是一種多波長輸出和波長可調諧的皮秒脈沖激光器。

背景技術

多波長和波長可調的短脈沖光源在光纖通信系統和光纖傳感系統中有著重要的應用。在光通信領域，光時分復用（OTDM）技術與波分復用（WDM）相結合則可以大大提高光通信系統單信道的速率，減少波長信道數目，被認為是實現未來T?bit/s光通信的優選方案。因此，高重復率的超短光脈沖、多波長和波長可調諧光源的產生是高速OTDM和WDM系統中的關鍵技術之一。并且隨著光纖入戶（FTTH）概念的提出，人們也正在尋求一種全新的尋址技術來實現高速接入網。目前看來，全光碼分多址（OCDMA）技術是一個很好的解決方案，高重復速率的超短脈沖源是OCDMA技術在高速狀態下進行路由尋址和幾十G?bit/s帶寬的高速局域網的必要的物質基礎。因此，作為產生短脈沖的裝置—短脈沖激光器，就越來越受到人們的關注。而在傳感領域，光纖激光器應用于傳感能夠體現光纖激光器和光纖傳感器的共同優勢，并且具有效率高、可調諧、穩定性好、光束質量好等優點，使得傳感器的性能提高，應用更廣泛。

對商用的法布里—珀羅（F-P）半導體激光器進行增益開關調制是一種簡單、可靠的超短光脈沖產生技術。但是增益開關激光器存在著定時抖動和頻率啁啾大的問題，這一問題可以采用種子光注入鎖定的方式來解決。種子光注入的方式可以分為外注入和自注入兩種，雖然這兩種方式都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，?但外注入式增益開關激光器通常需要一種波長可調諧的窄譜線寬連續波（CW）光源作為外部注入的種子光源，這樣就導致增益開關激光器成本增加、結構復雜且體積增大。而自注入式激光器通常只需在外腔加入選頻器件對增益開關的F-P半導體激光器輸出的多縱模進行選模，選出單一縱模反饋回F-P半導體激光器中，結構簡單，成本低廉。

當F-P半導體激光器被直接調制在其腔長的基頻或正整數倍于基頻的諧波頻率時，即外加信號頻率f滿足：

式中，m為諧波的次數，當m=1時激光器諧振在基頻狀態下；c為真空中光速；n為構成外腔的光纖的有效折射率；L為諧振腔長度。經光纖光柵反射，重新注入腔內的光與從F-P半導體激光器發射的光達到同步，腔內形成諧振而使所選波長的光在腔內成為優勢模，在輸出端可以獲得這一波長的光脈沖，并且優勢模的光相對于其它模式的光來說，也具有較大的邊模抑制比（SMSR）。

實現多波長輸出和波長調諧的自注入系統的外腔選頻器件通常有級聯的光纖Bragg光柵、可調諧濾波器等，但這些器件要么增加了外腔的復雜，操作難以實現，要么增加了系統的成本。因此，選擇一種合適的外腔選頻器件來實現多波長輸出和波長調諧是非常有價值的。

發明內容

本發明的目的在針對已有多波長激光器的不足，提出一種自注入式多模傾斜光纖光柵外腔皮秒脈沖激光器。該激光器能夠輸出多個波長的皮秒脈沖激光，并可實現波長調諧，具有結構簡單、操作簡便、成本低廉等優點，可用于光纖通信和光纖傳感等領域。

為達到上述目的，本發明采用下述技術方案：一種自注入式多模傾斜光纖光柵外腔皮秒脈沖激光器，包括一個增益開關激光器本體、一個偏振控制器、一個耦合器和一個外腔選頻器，其特征在于：所述偏振控制器、耦合器和外腔選頻器依次通過光纖串連在所述增益開關激光器本體的信號輸出端。

上述增益開關激光器本體是由一個F-P半導體激光器、一個溫度控制器、一個半導體激光器驅動電源、一個射頻信號發生器、一個射頻信號放大器和一個偏置器構成的增益開關激光器，所述射頻信號發生器依次經所述射頻信號放大器和偏置器后連接所述F-P半導體激光器，所述半導體激光器驅動電源連接所述偏置器，所述溫度控制器連接所述F-P半導體激光器。

上述外腔選腔器由在多模光纖上寫入的傾斜光柵和模式擾頻器組成。傾斜光柵對F-P半導體激光器輸出的多縱模激光進行選頻，并部分反饋形成自注入。

上述耦合器通過單模光纖與寫有傾斜光柵的多模光纖熔接相連，形成單模對多模的結構。

上述模式擾頻器作用于多模光纖，對多模光纖造成微彎而導致光纖內傳輸光的低階模能量向高階模耦合，使傾斜光柵具有多個反射波長，并且微彎作用越大，反射波長數目也越多。