[發(fā)明專利]一種可調(diào)諧多波長穩(wěn)定窄線寬光纖激光器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410111639.7
• 申請日: 2014-03-25
• 公開（公告）號: CN103840359A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張明江;李嵐;劉毅;王鵬;柴晶
• 申請（專利權(quán)）人: 太原理工大學(xué)
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067;H01S3/08;H01S3/136
• 代理公司: 太原市科瑞達(dá)專利代理有限公司 14101
• 代理人: 李富元

技術(shù)領(lǐng)域：

本專利涉及一種環(huán)形結(jié)構(gòu)多波長光纖激光器，尤其是可調(diào)諧多波長光纖激光器，屬于激光技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著高容量光纖通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，波分復(fù)用技術(shù)已經(jīng)成為長距離通信干線和光網(wǎng)絡(luò)的主流技術(shù)。多波長光纖激光器作為波長路由網(wǎng)絡(luò)中的重要光源可以有效地避免信道沖突，更是成為研究熱點(diǎn)。同時多波長光纖激光器具有線寬窄、輸出功率高、穩(wěn)定性好、易于與光纖通信系統(tǒng)兼容等優(yōu)點(diǎn)，使其在光纖傳感系統(tǒng)，光學(xué)測試，光譜學(xué)等方面均有著廣泛的應(yīng)用前景。

傳統(tǒng)的多波長信號源由一系列單波長DFB半導(dǎo)體激光器組成，技術(shù)相對簡單，缺點(diǎn)是系統(tǒng)龐大、成本高，在考慮帶有光交叉節(jié)點(diǎn)的光網(wǎng)絡(luò)時問題就更加突出。且從簡化結(jié)構(gòu)、降低成本、便于維護(hù)的角度考慮，能夠?qū)崿F(xiàn)通道間隔、通道數(shù)量可調(diào)的多波長光纖激光器有著明顯的應(yīng)用優(yōu)勢。

針對這一應(yīng)用目標(biāo)，已經(jīng)做了大量研究工作。Rie?Hayashi等人2003年12月在光子技術(shù)快報（IEEE?PTL）上發(fā)表的題為“16-Wavelength?10-GHz?Actively?Mode-Locked?Fiber?Laser?With?Demultiplexed?Outputs?Anchored?on?the?ITU-T?Grid”的文章中，采用冷卻到液氮溫度（77K）的摻餌光纖作為增益介質(zhì)，采用環(huán)形器、鈮酸鋰外調(diào)制器等構(gòu)成的反饋環(huán)作為諧振腔的一端，一個反射率為90%的波導(dǎo)陣列作為諧振腔的另一端同時也作為波長選擇器，實(shí)現(xiàn)了16個波長、波長間隔100GHz的鎖模脈沖輸出。但由于通常摻鉺光纖增益在常溫下的均勻展寬特性?,只有在很低的溫度下才可能實(shí)現(xiàn)多波長同時穩(wěn)定輸出,這在實(shí)際應(yīng)用中是一個很大的問題。

實(shí)現(xiàn)常溫下輸出波長可調(diào)，輸出波長間隔可調(diào)和輸出通道數(shù)可調(diào)一直是多波長激光器研究得的重點(diǎn)。近年來已經(jīng)有多種方法如：引入頻移反饋機(jī)制、雙芯摻鉺光纖、橢圓摻鉺光纖、聲光移頻器、正弦相位調(diào)制器、四波混頻效應(yīng)等，但這些方法結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜并且有的需要對增益光纖進(jìn)行特殊處理，有的需要特殊的設(shè)備，有不利于低成本化和集成化。

2005年，Young-?Geun?Han?和?Gilhwan?Kim?在Photonics?Technology?Letters，IEEE上發(fā)表的題為“Lasing?Wavelength?and?Spacing?Switchable?Multiwavelength?Fiber?Laser?From?1510?to?1620?nm”的文章報道了他們獲得的在1510nm~1620nm間的輸出波長可調(diào)，波長間隔可調(diào)，輸出通道數(shù)可調(diào)的常溫下穩(wěn)定工作的多波長光纖激光器。其實(shí)驗(yàn)裝置的主體是由混合增益介質(zhì)（SOA，C波段EDFA，L波段EDFA）和可調(diào)PMF?Lyot-?Sagnac濾波器組成。利用半導(dǎo)體光放大器的自飽和效應(yīng)獲得穩(wěn)定的高信噪比的多波長激光輸出，SOA的非線性增益壓制也能被用來調(diào)整輸出波長。但是，?SOA不是全光器件，耦合損耗偏大，輸出功率受到很大限制。

基于布里淵散射的多波長摻鉺光纖激光器也是近年來研究的熱點(diǎn)，這類激光器結(jié)合了摻鉺光纖的線性增益和布里淵散射的非線性增益，是在室溫下產(chǎn)生多波長輸出的有效方法，然而，由于受激布里淵散射的非線性增益系數(shù)較小，一般要求較長的光纖長度和較大的泵浦功率，這對輸出特性的改善也有很大的限制。

另一種常見的實(shí)現(xiàn)多波長輸出的結(jié)構(gòu)是利用Mach-Zehnder干涉儀，2007年，Chen,Daru等人在OPTICS?EXPRES上發(fā)表的題“Channel-spacing-tunable?multi-wavelength?fiber?ring?laser?with?hybrid?Raman?and?Erbium-doped?fiber?gains”的文章中對Mach-Zehnder干涉儀進(jìn)行改進(jìn)，使用可變光延遲線Mach-Zehnde干涉儀，在室溫下實(shí)現(xiàn)信道間隔可變的多波長光纖激光器，但需要用計算機(jī)控制可變光延遲線，不利于系統(tǒng)的整體封裝，而且此類激光器通常是不可調(diào)的。