[發(fā)明專利]一種半導(dǎo)體激光器線寬壓縮裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310321072.1
• 申請(qǐng)日: 2013-07-26
• 公開（公告）號(hào): CN103441426A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 柯昌劍;劉亞萍;潘登
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H01S5/0687
• 分類號(hào): H01S5/0687;G02F1/35
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 朱仁玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光通信及激光技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種半導(dǎo)體激光器線寬壓縮裝置。

背景技術(shù)

窄線寬半導(dǎo)體激光器在光通信和光傳感領(lǐng)域具有重要的用途，特別是相干光通信和高級(jí)調(diào)制格式的廣泛使用，對(duì)半導(dǎo)體激光器的線寬提出了更高的要求。實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體激光器線寬壓縮的技術(shù)途徑有很多種。Firooz?Aflatouni和Hossein?Hashemi等人提出了一種電光前饋壓縮方案（參見“Light?Source?Independent?Linewidth?Reduction?of?Lasers,”Proc.OFC’12,OW1G.6,2012），該方案將半導(dǎo)體激光器的頻率噪聲通過(guò)延時(shí)干涉后轉(zhuǎn)換成為強(qiáng)度噪聲并經(jīng)光電轉(zhuǎn)換后變?yōu)殡妷盒盘?hào)；接著由壓控振蕩器將該電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成含有激光器相位噪聲成分的電信號(hào)；然后激光器輸出的光信號(hào)和壓控振蕩器輸出的電信號(hào)經(jīng)過(guò)電光強(qiáng)度調(diào)制后得到含有相位噪聲相加和相抵消的頻譜分量；最后通過(guò)單邊帶調(diào)制消除相位噪聲相加的頻譜分量而僅得到相位噪聲相抵消的頻譜分量從而達(dá)到壓縮線寬的目的。該方案最大的不足是需要光電轉(zhuǎn)換和強(qiáng)度調(diào)制，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

美國(guó)專利US7620081B2公開了一種實(shí)時(shí)壓縮半導(dǎo)體激光器線寬的方案，利用電負(fù)反饋方法將半導(dǎo)體激光器的頻率噪聲轉(zhuǎn)化為反饋電流信號(hào)，通過(guò)負(fù)反饋回路調(diào)制激光器的注入電流，實(shí)時(shí)補(bǔ)償半導(dǎo)體激光器的頻率變化，從而實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體激光器的線寬壓縮。該方案需要光電轉(zhuǎn)換，能夠消除噪聲的帶寬有限。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體激光器線寬壓縮裝置，其目的在于通過(guò)超長(zhǎng)環(huán)形腔壓縮激光器中每個(gè)縱模的線寬，并結(jié)合SBS超窄帶增益譜以及組合光纖環(huán)、可飽和吸收體等多重選模結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)單縱模運(yùn)轉(zhuǎn)和輸出，從而在此基礎(chǔ)上完成實(shí)對(duì)半導(dǎo)體激光器的線寬壓縮。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種半導(dǎo)體激光器線寬壓縮裝置，包括第一環(huán)形器、SBS發(fā)生介質(zhì)、第一偏振控制器、組合光纖環(huán)單元、以及可飽和吸收體單元，第一環(huán)形器與SBS發(fā)生介質(zhì)、第一偏振控制器順次相連，組合光纖環(huán)單元與可飽和吸收體單元、第一偏振控制器順次相連，第一環(huán)形器、SBS發(fā)生介質(zhì)、第一偏振控制器、組合光纖環(huán)單元、以及可飽和吸收體單元構(gòu)成一個(gè)超長(zhǎng)環(huán)形腔，第一環(huán)形器用于輸入待壓縮激光，并將待壓縮激光耦合到SBS發(fā)生介質(zhì)，SBS發(fā)生介質(zhì)用于在待壓縮激光的泵浦下發(fā)生SBS效應(yīng)，產(chǎn)生與待壓縮激光傳輸方向相反的Stokes光，并將Stokes光耦合進(jìn)第一環(huán)形器，同時(shí)將待壓縮激光耦合進(jìn)第一偏振控制器，待壓縮激光經(jīng)第一偏振控制器傳輸?shù)娇娠柡臀阵w單元，可飽和吸收體單元的第二環(huán)形器用于通過(guò)對(duì)光束傳輸方向性的限制，阻斷待壓縮激光，第一環(huán)形器還用于將來(lái)自SBS發(fā)生介質(zhì)的Stokes光與待壓縮激光分離，將Stokes光耦合進(jìn)入組合光纖環(huán)單元，組合光纖環(huán)單元用于將壓縮后的激光耦合輸出，并將部分Stokes光耦合到可飽和吸收體單元，可飽和吸收體單元的寬譜高反鏡用于反射Stokes光，第二環(huán)形器還用于將Stokes光耦合到第一偏振控制器，第一偏振控制器用于控制Stokes光的偏振態(tài)，使之與待壓縮激光的偏振態(tài)相匹配，Stokes光通過(guò)第一偏振控制器回到SBS發(fā)生介質(zhì)，構(gòu)成循環(huán)。

優(yōu)選地，組合光纖環(huán)單元包括第一耦合器和第二耦合器，第一耦合器的第一端口用作組合光纖環(huán)單元的輸入端口，第一耦合器的第二端口與第二耦合器的第四端口通過(guò)光纖相連，第一耦合器的第三端口與第二耦合器的第一端口通過(guò)光纖相連構(gòu)成環(huán)路，第一耦合器的第四端口用作組合光纖環(huán)單元的第一輸出端口，第二耦合器的第三端口用作組合光纖環(huán)單元的第二輸出端口。

優(yōu)選地，可飽和吸收體單元包括第二環(huán)形器、摻雜光纖、第二偏振控制器和寬譜高反鏡，第二環(huán)形器的第一端口用作可飽和吸收體單元的輸入端口，第二環(huán)形器的第二端口與摻雜光纖、第二偏振控制器、以及寬譜高反鏡順次相連，第二環(huán)形器的第三端口用作可飽和吸收體單元的輸出端口。

優(yōu)選地，組合光纖環(huán)單元構(gòu)成等效的F-P濾波器，實(shí)現(xiàn)單縱模運(yùn)轉(zhuǎn)，其自由光譜范圍在SBS增益譜-3dB帶寬的0.5-1倍之間，且F-P濾波器透射譜的每個(gè)透射峰的-3dB帶寬在環(huán)形腔的自由光譜范圍的1-2倍之間。

優(yōu)選地，摻雜光纖在Stokes光的作用下形成自適應(yīng)光柵，所形成的自適應(yīng)光柵的-3dB帶寬小于組合光纖環(huán)單元形成的F-P濾波器的自由光譜范圍。