[發明專利]光控觸發激光器

有效

• 申請號: 201310501966.9
• 申請日: 2013-10-23
• 公開（公告）號: CN103545703A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: 楊中民;甘久林;楊小平;徐善輝;姜中宏
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H01S3/081
• 分類號: H01S3/081;H01S3/115
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

技術領域

本發明涉及到用光學的方法控制觸發產生和關閉激光輸出的技術，具體涉及可光控觸發開啟和關閉的激光器。

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背景技術

集成電路經過幾十年的發展，目前已經制備出各種高集成度、高頻寬、高容量的集成芯片，并已在工業界得到了廣泛的應用，但其進一步發展存在很多的技術瓶頸，針對于此，本質上具備超高速度、超高容量的全光網絡、集成光路以及光計算等領域得到了一些初步的探討和研究，目前利用全光學的技術已實現了分光、合束、合波、濾波、邏輯門等基本集成光學基本單元，對光源的全光控制是其中最重要的關鍵技術之一，但目前仍未能有很好的實現方案。

目前已有的實現控制激光器開啟和關閉的技術，有幾種非光學的方式，一是直接開啟和關閉激光器的泵源，使得激光器增益介質的放大特性產生和消失，從來實現控制；二是通過電學或者機械控制的手段，調節激光器輸出的耦合角度，使得激光器的輸出功率可以在最大值和零之間實現有效切換（中國專利201110043634）；三是通過控制激光器諧振腔某一反射腔鏡的角度或者反射率，實現有效控制激光諧振腔振蕩的建立；四是在激光器諧振腔內插入損耗可控的器件，通過調節諧振腔內的損耗，實現控制激光器諧振條件的建立，從而實現控制激光的開啟和關閉（中國專利：201010142103）。這幾種技術均是在激光諧振腔內通過機械調節或者電學控制的辦法，實現控制激光器的開啟和關閉，這些技術的使用增加了激光器的復雜性和不穩定性，且開啟和關閉速度一般均是毫秒量級，響應時間完全無法滿足全光網絡的應用需求。

相關領域，前沿研究中還有通過激光器加腔外光控開關的組合技術手段，實現激光器信號的通斷，這是一種間接控制的技術方案，本質上，激光器一直保持連續輸出狀態，而通過級聯的光控開關來控制激光器輸出信號的傳輸通斷（中國專利：201010135631，201210285905），這種組合技術方案能量浪費嚴重，特別是在光開關控制實現輸出信號斷開的時候，激光器一直保持連續輸出，且激光器腔外組合器件的架構也造成了系統的不穩定性。

發明內容

本發明的目的是克服在先技術的缺點，更好地滿足全光控制激光器和全光網絡的實際需求，本發明提供一種全光控制觸發激光器，觸發光脈沖波長與激光器輸出波長完全無關，可實現由單個光脈沖完全觸發激光器的開啟和關閉狀態。

本發明的目的至少通過如下技術方案之一實現。

光控觸發激光器，其包括觸發關閉光源模塊、觸發開啟光源模塊、光纖耦合器、可飽和吸收體、第一光纖環行器、光纖光柵、光放大器、泵浦模塊、第二光纖環行器和激光輸出端；光纖耦合器、可飽和吸收體、第一光纖環行器、光放大器順次連接閉合形成一個逆時針方向的諧振環路；光纖耦合器還分別與觸發開啟光源模塊和第二光纖環行器的第二端口連接，第二光纖環行器第一與觸發關閉光源模塊連接；光纖光柵與第一光纖環行器連接，泵浦模塊與光放大器連接，第二光纖環行器的第三端口作為激光輸出端。

進一步地，觸發開啟光源模塊的尾纖輸出和光纖耦合器的第一端口相連，光纖耦合器的第四端口與可飽和吸收體的輸入端口相連，可飽和吸收體的輸出端口與光纖環行器的第一端口相連，光纖環行器的第二端口與光纖光柵相連，光纖環行器的第三端口與光放大器的輸入端口相連，光放大器與泵浦模塊相連，光放大器的輸出端口與光纖耦合器的第二端口相連；光纖耦合器的第三端口與光纖環行器的第二端口相連，光纖環行器的第三端口作為整個激光器的輸出，光纖環行器的第一端口與觸發關閉光源模塊的尾纖輸出相連。

進一步地，所述可飽和吸收體采用通信波段的半導體可飽和吸收體、電吸收調制器或者泵浦不充分的半導體光放大器；當可飽和吸收體為電吸收調制器時，可飽和吸收體還與控制模塊連接，可飽和吸收體的初始工作狀態由所述控制模塊調節，所述控制模塊為電壓輸出控制器；當可飽和吸收體為半導體光放大器時，可飽和吸收體還與控制模塊連接，可飽和吸收體的初始工作狀態由所述控制模塊調節，所述控制模塊為電流驅動電路。

進一步地，所述觸發關閉光源模塊和觸發開啟光源模塊是所述光控觸發激光器的觸發光源，觸發關閉光源模塊和觸發開啟光源模塊的工作波長在光放大器增益譜和可飽和吸收體吸收譜的范圍內。

進一步地，所述光纖光柵為布拉格短周期光纖光柵，其反射中心波長在光放大器增益譜和可飽和吸收體吸收譜的綜合范圍內。可通過溫度或應變施加在所述光纖光柵上，進行反射中心波長的調諧。

進一步地，所述光纖光柵由窄帶濾波器替代，實現起振波長的有效選擇。