[發(fā)明專利]一種支持多種橫向模式同時輸出的多波長光纖激光器

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• 申請日: 2022-03-24
• 公開（公告）號: CN114744472A
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發(fā)明（設計）人: 胡貴軍;王爽;劉曉;王海燕
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067;H01S3/094
• 代理公司: 北京睿智保誠專利代理事務所(普通合伙) 11732
• 代理人: 杜娟

本發(fā)明公開了一種支持多種橫向模式同時輸出的多波長光纖激光器，涉及光纖通信技術領域，包括依次連接的光束輸入模塊、三層環(huán)形腔、光束輸出模塊，通過三層環(huán)形腔中不同少模長周期光纖光柵獲得LP₀₁、LP₁₁、LP₂₁模式，通過不同少模布拉格光纖光柵實現(xiàn)各個模式的反射，在相同波長輸出狀態(tài)下實現(xiàn)各個模式的同時激射，利用少模布拉格光纖光柵作為離散濾波器，調節(jié)偏振控制器，實現(xiàn)單波長、雙波長、三波長激射之間的切換輸出，三個波長分別對應LP₀₁模式、LP₀₁和LP₁₁混合模式、LP₁₁模式。本發(fā)明的激光器在多波長輸出的同時，實現(xiàn)了不同橫向模式的同時輸出，能夠應用于模分復用?波分復用光纖通信系統(tǒng)中，擴展傳輸容量。

技術領域

本發(fā)明涉及光纖通信技術領域，更具體的說是涉及一種支持多種橫向模式同時輸出的多波長光纖激光器。

背景技術

為了應對光接入網(wǎng)在帶寬擴展方面的巨大需求，基于多種物理維度復用的光纖通信系統(tǒng)應運而生，由于傳統(tǒng)波分復用光纖通信系統(tǒng)面臨光纖通信波段帶寬有限的問題，模式這一物理維度被加入其中，從而構成模分復用-波分復用光纖通信系統(tǒng)，能夠產(chǎn)生不同橫向模式和波長的激光源可以應用于其中。實現(xiàn)全光纖高階模式激光器的關鍵是可以選擇性地激發(fā)特定高階模式的全光纖模式轉換器件。目前提出的幾種模式轉換技術包括纖芯錯位熔接、布拉格光纖光柵、長周期光纖光柵、光纖模式選擇耦合器。基于這些模式轉換器件的全光纖高階模式激光器可分為兩類。第一類：采用單模增益介質，諧振腔內為基模振蕩，通過模式轉換器件激發(fā)高階模式。第二類：采用少模增益介質，諧振腔內為高階模式振蕩，通過模式轉換器件激發(fā)高階模式。然而，實現(xiàn)高階模式選擇性放大的少模稀土摻雜光纖的設計和制造具有挑戰(zhàn)性，因此采用少模增益介質的激光器的推廣和應用存在較大困難。

目前，高階模式光纖激光器一般是以切換的方式輸出不同橫向模式的激光，切換輸出可以通過控制光開關、模式選擇耦合器、空間光調制器等實現(xiàn)，但是對于能夠同時輸出不同橫向模式的光纖激光器的研究較少。對于多波長光纖激光器，其形成多波長激射的關鍵是濾波器。濾波器一般被分為兩類，一類是以馬赫曾德爾干涉儀、賽格耐克干涉儀等為代表的梳狀濾波器，其可以實現(xiàn)波長的調諧，但是由于此類濾波器具有整體改變特性，導致其波長切換能力相對較弱。另一類是以布拉格光纖光柵為代表的離散濾波器，光纖光柵的使用數(shù)量決定了激射波長的數(shù)量，其波長切換能力較強，但是多個光纖光柵的使用會造成系統(tǒng)的插入損耗和復雜度的增加。

因此，如何低成本地實現(xiàn)不同模式不同波長的激光同時輸出，是本領域技術人員亟需解決的問題。

發(fā)明內容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種支持多種橫向模式同時輸出的多波長光纖激光器。本發(fā)明利用三層環(huán)形腔中不同少模長周期光纖光柵獲得LP₀₁、LP₁₁、LP₂₁模式，通過不同少模布拉格光纖光柵實現(xiàn)LP₀₁、LP₁₁、LP₂₁模式的反射，在相同波長輸出狀態(tài)下實現(xiàn)LP₀₁、LP₁₁、LP₂₁模式的同時激射，利用單個少模布拉格光纖光柵作為離散濾波器，通過調節(jié)偏振控制器，實現(xiàn)單波長、雙波長、三波長激射之間的切換輸出，并且三個波長分別對應LP₀₁模式、LP₀₁和LP₁₁混合模式、LP₁₁模式。本發(fā)明的激光器在多波長輸出的同時，實現(xiàn)了不同橫向模式的同時輸出，其能夠應用于模分復用-波分復用光纖通信系統(tǒng)中，實現(xiàn)傳輸容量的擴展。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：

一種支持多種橫向模式同時輸出的多波長光纖激光器，包括依次連接的光束輸入模塊、三層環(huán)形腔、光束輸出模塊；

所述光束輸入模塊用于將光束分為三路，包括第一光束、第二光束、第三光束，分別輸入到三層環(huán)形腔中；