[發明專利]一種基于保偏啁啾相移光纖光柵的多波長可調諧激光器

在審

• 申請號: 201610261970.6
• 申請日: 2016-04-25
• 公開（公告）號: CN105703208A
• 公開（公告）日: 2016-06-22
• 發明（設計）人: 吳良英;裴麗;王建帥
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067;H01S3/10
• 代理公司: 北京衛平智業專利代理事務所(普通合伙) 11392
• 代理人: 董琪

技術領域

本發明涉及光纖通信、儀器儀表領域，具體地講是一種基于保偏啁啾相移 光纖光柵的多波長可調諧激光器。

背景技術

波分復用技術是目前光纖通信網普遍采用的技術，為了進一步提高通信容 量，波分復用通信系統正朝著信道數越來越多的方向發展。信道數增加必將帶 來波分復用系統中光源的增加，為了降低系統運行成本與復雜性、提高系統整 體可靠性與一致性，具有結構簡單、波長選擇相對容易、與光纖系統相兼容等 優點的連續波多波長光纖激光器引起了越來越多研究者的關注。

近年來，人們已經提出了很多的研究方案實現多波長激光器的穩定輸出。 方案一是根據不同摻雜光纖的不同增益來實現多波長激光器的輸出，該方案中 的系統搭建繁瑣且多激射波長的控制不易。方案二是使用多個激光諧振腔，但 是該方案的激光器系統結構太過復雜，且制作成本太高。方案三是在諧振腔中 插入各種梳狀濾波器，利用液氮冷卻摻鉺光纖的方式來獲得多波長激光輸出， 但是由于液氮的溫度難以長期保持，該方案不實用。方案四是使用移頻器或可 調諧光衰減器實現多波長激光器的輸出，但是該方案需要對參數的精細調控且 波長數目不多。方案五是使用特殊結構的摻鉺光纖，但是利用該方案實現的波 長數目以及波長間隔都不易控制，且特殊結構的摻鉺光纖制作工藝比較復雜。 方案六是利用高非線性光纖的四波混頻、非均勻損耗機制、非線性光纖環鏡、 非線性偏振旋轉等機理得到穩定的多波長激光輸出，雖然該方案能在一定條件 下實現部分波長的開關或是調諧，但是諧振腔較長且腔內需要較高的功率。方 案七是引入偏振依賴器件實現多波長激光器的穩定輸出，該方案獲得的多波長 激光器能夠實現的波長數目較少且激射波長不易控制。方案八利用光纖中的布 里淵散射效應獲得多波長激光輸出，但是布里淵效應需要可調諧半導體分布式 反饋激光器泵浦才能產生，導致整個激光器系統的成本較高。方案九是利用光 纖拉曼放大器、半導體光放大器或者摻鉺光纖放大器與半導體光放大器混合增 益，獲得的多波長激光器功率均衡且輸出穩定，但是成本較高。

發明內容

本發明是提供激光器系統穩定、波長調諧范圍寬、波長數目可控的一種基 于保偏啁啾相移光纖光柵的多波長可調諧激光器。方案采用壓電陶瓷作用保偏 啁啾光纖光柵，形成基于壓電陶瓷的保偏啁啾相移光纖光柵型濾波器，該濾波 器在引入π相移后，保偏啁啾光纖光柵的兩個偏振透射帶中均會出現與之對應的 極窄的狹縫。通過改變引入π相移的位置可以改變狹縫在帶寬范圍內出現的位 置，從而改變該多波長激光器的激射波長。改變引入π相移的個數m，可以改變 該濾波器的濾波數目，從而改變該多波長激光器的激射波長的數目，本方案可 以實現的調節相移個數m的范圍是1≤m≤4。

本發明的技術方案是：

該激光器包括泵浦光源、波分復用器、長度為2米的摻雜光纖、偏振控制 器、保偏啁啾光纖光柵、壓電陶瓷、電信號發生器、光環形器、保偏均勻光纖 光柵、光纖90:10耦合器。具體鏈接方式為：

泵浦光源與波分復用器左邊的第一個端口相連，波分復用器右邊的端口與 長度為2米的摻雜光纖的一端相連，長度為2米的摻雜光纖的另一端與偏振控 制器的其中一端相連，偏振控制器的另一端與保偏啁啾光纖光柵相連。

壓電陶瓷的其中一個側面粘在保偏啁啾光纖光柵上，且壓電陶瓷片的兩個 正、負電極分別與電信號發生器的正、負電極相連，形成了一種基于壓電陶瓷 的保偏啁啾相移光纖光柵型濾波器。

保偏啁啾光纖光柵的另一端與光環形器右邊的一號端口相連，光環形器的 二號端口與保偏均勻光纖光柵相連，且保偏均勻光纖光柵的另一端懸空，光環 形器左邊的三號端口與光纖90:10耦合器下面的端口相連，光纖90:10耦合器的 上面的90％的輸出端口與波分復用器左邊的第二個端口相連，形成一個光環路， 光纖90:10耦合器的上面的10％的輸出端口作為該多波長可調諧激光器的輸出 端。

基于壓電陶瓷的保偏啁啾相移光纖光柵型濾波器，其頻譜在未引入相移時 的具有兩個相互對稱的偏振透射帶分別對應保偏啁啾光纖光柵的兩個偏振態。 在引入π相移后，保偏啁啾光纖光柵的兩個偏振透射帶中均會出現與之對應的極 窄的狹縫。通過改變引入π相移的位置可以改變狹縫在帶寬范圍內出現的位置， 從而改變該多波長激光器的激射波長。改變引入π相移的個數m，可以改變該濾 波器的濾波數目，從而改變該多波長激光器的激射波長的數目。