專利名稱：低抖動(dòng)雙波長(zhǎng)超短光脈沖的產(chǎn)生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明低抖動(dòng)雙波長(zhǎng)超短光脈沖的產(chǎn)生裝置屬于光通信和超快現(xiàn)象研究領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
用增益開關(guān)(電調(diào)制)方法產(chǎn)生半導(dǎo)體激光脈沖，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、價(jià)格低、脈沖重復(fù)頻率連續(xù)可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)，故目前在光通信系統(tǒng)和超快現(xiàn)象的研究中多用增益開關(guān)半導(dǎo)體激光器作為激光脈沖源。但是由于這種光脈沖是在激光器腔內(nèi)自發(fā)輻射的基礎(chǔ)上建立起來(lái)的，所以自發(fā)輻射的起伏將造成光脈沖產(chǎn)生時(shí)間的隨機(jī)性，從而導(dǎo)致光脈沖重復(fù)頻率的瞬時(shí)變化，造成脈沖的時(shí)間抖動(dòng)。光脈沖的時(shí)間抖動(dòng)將直接影響光通信系統(tǒng)的誤碼率，成為限制光通信向更高速發(fā)展的一個(gè)瓶頸。
抖動(dòng)也會(huì)對(duì)超短光脈沖的其它應(yīng)用產(chǎn)生限制，例如在基于超短光脈沖的電光取樣系統(tǒng)中，抖動(dòng)的存在降低了測(cè)量系統(tǒng)的時(shí)間分辨率，在基于激光脈沖探針的泵浦一探測(cè)測(cè)量中，抖動(dòng)的存在會(huì)降低測(cè)量系統(tǒng)的信噪比。
降低光脈沖的時(shí)間抖動(dòng)可采用光注入法來(lái)實(shí)現(xiàn)。其原理是利用注入光來(lái)抑制自發(fā)輻射所造成的光脈沖建立時(shí)光子數(shù)的波動(dòng)，從而減小光脈沖的時(shí)間抖動(dòng)。目前的降低抖動(dòng)技術(shù)可分為自種子注入技術(shù)和外光注入技術(shù)，前者要求精密調(diào)節(jié)自種子脈沖在外反饋腔的往返時(shí)間，使其等于光脈沖周期的整數(shù)倍，這使得光脈沖的重復(fù)頻率不能任意調(diào)節(jié)，限制了其應(yīng)用范圍。外光注入技術(shù)使用波長(zhǎng)可調(diào)諧的單色激光器作為種子源，成本較高。目前，兩種技術(shù)降低抖動(dòng)后所得的光脈沖均為單一波長(zhǎng)。
而在波分復(fù)用(WDM)以及密集波分復(fù)用(DWDM)光通信系統(tǒng)中卻需要多波長(zhǎng)的光脈沖源?；谠鲆骈_關(guān)F-P半導(dǎo)體激光器產(chǎn)生多波長(zhǎng)超短光脈沖正在成為人們研究的一個(gè)熱點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明低抖動(dòng)雙波長(zhǎng)超短光脈沖的產(chǎn)生裝置的目的是實(shí)現(xiàn)一種可同時(shí)產(chǎn)生低抖動(dòng)的雙波長(zhǎng)超短光脈沖源，從而公開一種能夠?qū)崿F(xiàn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輸出穩(wěn)定且邊模抑制比大的低抖動(dòng)雙波長(zhǎng)超短光脈沖的產(chǎn)生裝置的技術(shù)方案。
本發(fā)明低抖動(dòng)雙波長(zhǎng)超短光脈沖的產(chǎn)生裝置，其特征在于由主激光器系統(tǒng)、外部種子源注入系統(tǒng)和光脈沖雙波長(zhǎng)分離系統(tǒng)組成，主激光器系統(tǒng)由直流偏置源1、信號(hào)源2、T型連接器3、F-P半導(dǎo)體激光器4和溫度控制器5組成，直流偏置源1和信號(hào)源2通過(guò)5-10cm的高頻電纜連接到T型連接器3上，F(xiàn)-P半導(dǎo)體激光器4焊接在T型連接器3上，溫度控制器5的輸出電路和F-P半導(dǎo)體激光器4的相應(yīng)引腳焊接；外部種子源注入系統(tǒng)由光環(huán)形器6、光纖耦合器9、光纖偏振控制器10及11、DFB半導(dǎo)體激光器12及14、溫度控制器13及15組成，光環(huán)形器6和光纖耦合器9利用長(zhǎng)0.3-1.0m的FC/PC光纖跳線連接，光纖偏振控制器10、11的輸出端為FC/PC，光纖偏振控制器10的一端連接光纖耦合器9，另一端和DFB半導(dǎo)體激光器12的尾纖連接，光纖偏振控制器11的一端連接光纖耦合器9，另一端連接DFB半導(dǎo)體激光器14，溫度控制器13、15分別和DFB半導(dǎo)體激光器12、14焊接；光脈沖雙波長(zhǎng)分離系統(tǒng)由光環(huán)形器7和光纖光柵8組成，光環(huán)形器7的II端與光纖光柵8的I端利用長(zhǎng)03-1.0m的FC/PC光纖跳線連接。
外部種子源注入系統(tǒng)對(duì)主激光器系統(tǒng)提供適當(dāng)?shù)碾p波長(zhǎng)的光種子，以實(shí)現(xiàn)注入鎖定從而獲得雙波長(zhǎng)模式選擇輸出；同時(shí)，光種子注入主激光器系統(tǒng)后，提供了半導(dǎo)體激光器4振蕩閾值處光子密度的激勵(lì)，可以有效減小光脈沖的時(shí)間抖動(dòng)；輸出的光脈沖經(jīng)過(guò)光環(huán)形器7和光纖光柵8后，雙波長(zhǎng)實(shí)現(xiàn)分離，最終產(chǎn)生低抖動(dòng)、雙波長(zhǎng)超短光脈沖。
本發(fā)明提出的低抖動(dòng)雙波長(zhǎng)超短光脈沖的產(chǎn)生裝置和已見報(bào)導(dǎo)的超短光脈沖的產(chǎn)生裝置比較有以下優(yōu)點(diǎn)1、種子源注入系統(tǒng)無(wú)須EDFA、可調(diào)諧濾波器等光學(xué)原件。
2、利用溫度調(diào)諧技術(shù)，精確控制注入光種子的波長(zhǎng)，使鎖定選模效率高、運(yùn)行穩(wěn)定，所得邊模抑制比大。
3、利用光注入技術(shù)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了增益開關(guān)光脈沖的抖動(dòng)降低和雙波長(zhǎng)選擇輸出。
4、光脈沖雙波長(zhǎng)分離系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，僅利用一個(gè)光纖光柵配合一個(gè)光環(huán)形器有效地將兩個(gè)波長(zhǎng)實(shí)現(xiàn)了分離。
總之，本發(fā)明輸出光脈沖穩(wěn)定、抖動(dòng)低、雙波長(zhǎng)邊模抑制比高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)。


圖1、本發(fā)明低抖動(dòng)雙波長(zhǎng)超短光脈沖的產(chǎn)生裝置實(shí)施方式一的結(jié)構(gòu)示意圖1直流偏置源，2信號(hào)源，3T型連接器，4F-P半導(dǎo)體激光器，5溫度控制器，6、7光環(huán)形器，8光纖光柵，9光纖耦合器，10、11光纖偏振控制器，12、14DFB半導(dǎo)體激光器，13、15溫度控制器。
圖2、本發(fā)明低抖動(dòng)雙波長(zhǎng)超短光脈沖的產(chǎn)生裝置實(shí)施方式二的結(jié)構(gòu)示意圖1直流偏置源，2信號(hào)源，3T型連接器，4F-P半導(dǎo)體激光器，5溫度控制器，6光纖耦合器，7、8、10光纖光柵，9光環(huán)形器。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施方式一直流偏置源1利用一端為SMA(male)長(zhǎng)10cm的軟電纜與T型連接器3連接，T型連接器3的帶寬為5GHz、連接端為SMA(female)；信號(hào)源2利用兩端為SMA(male)長(zhǎng)6cm的半剛性高頻電纜與T型連接器3連接；F-P半導(dǎo)體激光器4為調(diào)制帶寬2.5GHz、中心波長(zhǎng)1550nm、縱模間隔1.0nm、內(nèi)置致冷器、無(wú)內(nèi)置光隔離器的多模半導(dǎo)體激光器，其引腳焊接在T型連接器3上；溫度控制器5緊靠于F-P半導(dǎo)體激光器4的下方與其焊接；F-P半導(dǎo)體激光器4的輸出尾纖通過(guò)FC/PC連接法蘭與光環(huán)形器6的II端連接；光環(huán)形器6的III端利用長(zhǎng)0.5m光纖跳線與光環(huán)形器7的I端連接；光環(huán)形器7的II端利用FC/PC連接法蘭與光纖光柵8的I端連接；光環(huán)形器6的I端與光纖耦合器9利用FC/PC連接法蘭相連；光纖偏振控制器10、11分別置于DFB半導(dǎo)體激光器12、14與光纖耦合器9的中間，通過(guò)光纖跳線相互連接，DFB半導(dǎo)體激光器12、14為中心波長(zhǎng)1550nm、內(nèi)置致冷器、內(nèi)置光隔離器的量子阱單模半導(dǎo)體激光器；溫度控制器13、15分別焊接在DFB半導(dǎo)體激光器12、14上。
直流偏置源1和信號(hào)源2通過(guò)T型連接器3來(lái)驅(qū)動(dòng)F-P半導(dǎo)體激光器4產(chǎn)生增益開關(guān)半導(dǎo)體激光脈沖，溫度控制器5用來(lái)控制F-P半導(dǎo)體激光器4的工作溫度；兩個(gè)DFB半導(dǎo)體激光器12、14作為注入光種子源，利用兩個(gè)溫度控制器13、15分別控制兩者的工作溫度，調(diào)節(jié)它們的輸出波長(zhǎng)接近于主激光器4的對(duì)應(yīng)縱模，光纖偏振控制器10、11用來(lái)調(diào)節(jié)注入光種子的偏振狀態(tài)，經(jīng)過(guò)光纖耦合器9后種子光注入光環(huán)形器6的I端；種子光注入主激光器4后，同時(shí)實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)選擇和降低光脈沖抖動(dòng)兩項(xiàng)功能，從光環(huán)形器6的III端輸出低抖動(dòng)雙波長(zhǎng)的超短光脈沖；光脈沖注入光環(huán)形器7的I端，經(jīng)光環(huán)形器7的II端入射到一個(gè)光纖光柵8中，光纖光柵8對(duì)雙波長(zhǎng)中的某一波長(zhǎng)反射而對(duì)另一波長(zhǎng)透射，透射的波長(zhǎng)從光纖光柵8的II端出射，而反射的波長(zhǎng)經(jīng)光環(huán)形器7的II端輸入從其III端出射，光脈沖的雙波長(zhǎng)被有效的分離；可通過(guò)改變種子源DFB半導(dǎo)體激光器的工作溫度而調(diào)節(jié)其輸出波長(zhǎng)，這樣可選擇主激光器4的不同模式輸出，從而實(shí)現(xiàn)雙波長(zhǎng)的可調(diào)諧輸出。該低抖動(dòng)雙波長(zhǎng)超短光脈沖的產(chǎn)生裝置的優(yōu)點(diǎn)是輸出穩(wěn)定、邊模抑制比大、時(shí)間抖動(dòng)小、與光脈沖重復(fù)頻率無(wú)關(guān)、全光纖光路結(jié)構(gòu)、易于實(shí)現(xiàn)等。
實(shí)施方式二直流偏置源1利用一端為SMA(male)長(zhǎng)8cm的軟電纜與T型連接器3連接，T型連接器3的帶寬為4.5GHz、連接端為SMA(female)；信號(hào)源2利用兩端為SMA(male)長(zhǎng)5cm的剛性高頻電纜與T型連接器3連接；F-P半導(dǎo)體激光器4為調(diào)制帶寬2.0GHz、中心波長(zhǎng)1555nm、縱模間隔0.8nm、內(nèi)置致冷器、無(wú)內(nèi)置光隔離器的多模半導(dǎo)體激光器，其引腳焊接在T型連接器3上；溫度控制器5緊靠于F-P半導(dǎo)體激光器4的下方與其焊接；F-P半導(dǎo)體激光器4的輸出尾纖通過(guò)FC/PC連接法蘭與光纖耦合器6連接；光纖耦合器6的另外兩端分別與光纖光柵7和光環(huán)形器9的I端相連接；光纖光柵7利用FC/PC法蘭與光纖光柵8串接；光環(huán)形器9的II端與光纖光柵10的I端連接，光纖光柵10為對(duì)F-P半導(dǎo)體激光器4的某一縱模波長(zhǎng)反射，另一縱模波長(zhǎng)透射的光纖布拉格光柵。
直流偏置源1和信號(hào)源2通過(guò)T型連接器3來(lái)驅(qū)動(dòng)一個(gè)F-P半導(dǎo)體激光器4產(chǎn)生增益開關(guān)半導(dǎo)體激光脈沖，溫度控制器5用來(lái)控制F-P半導(dǎo)體激光器4的工作溫度；光脈沖經(jīng)過(guò)光纖耦合器6后分兩路輸出，其中一路入射到光纖光柵7和光纖光柵8中，兩個(gè)光纖光柵分別對(duì)主激光器4的某兩個(gè)縱模波長(zhǎng)反射，被反射的兩個(gè)波長(zhǎng)的光脈沖成為自種子源，通過(guò)光纖耦合器6注入到主激光器4中，從而在主激光器4中實(shí)現(xiàn)注入鎖定選擇波長(zhǎng)輸出并同時(shí)降低光脈沖的時(shí)間抖動(dòng)；輸出的雙波長(zhǎng)光脈沖經(jīng)光環(huán)形器9的的II端入射到一個(gè)光纖光柵10中，光纖光柵10對(duì)雙波長(zhǎng)中的某一波長(zhǎng)反射而對(duì)另一波長(zhǎng)透射，透射的波長(zhǎng)從光纖光柵10的II端出射，而反射的波長(zhǎng)經(jīng)光環(huán)形器9的II端輸入從其III端出射，這樣光脈沖的雙波長(zhǎng)被有效的分離。該低抖動(dòng)雙波長(zhǎng)超短光脈沖的產(chǎn)生裝置的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、時(shí)間抖動(dòng)低、全光纖光路結(jié)構(gòu)、可實(shí)現(xiàn)集成化等。
權(quán)利要求
1.一種低抖動(dòng)雙波長(zhǎng)超短光脈沖的產(chǎn)生裝置，其特征在于由主激光器系統(tǒng)、外部種子源注入系統(tǒng)和光脈沖雙波長(zhǎng)分離系統(tǒng)組成；主激光器系統(tǒng)由直流偏置源(1)、信號(hào)源(2)、T型連接器(3)、F-P半導(dǎo)體激光器(4)和溫度控制器(5)組成，直流偏置源(1)和信號(hào)源(2)通過(guò)5-10cm的高頻電纜連接到T型連接器(3)上，F(xiàn)-P半導(dǎo)體激光器(4)焊接在T型連接器(3)上，溫度控制器(5)的輸出電路和F-P半導(dǎo)體激光器(4)的相應(yīng)引腳焊接；外部種子源注入系統(tǒng)由光環(huán)形器(6)、光纖耦合器(9)、光纖偏振控制器(10)(11)、DFB半導(dǎo)體激光器(12)(14)和溫度控制器(13)(15)組成，光環(huán)形器(6)和光纖耦合器(9)利用長(zhǎng)0.3-1.0m的FC/PC光纖跳線連接，光纖偏振控制器(10)(11)的輸出端為FC/PC，光纖偏振控制器(10)的一端連接光纖耦合器(9)，另一端和DFB半導(dǎo)體激光器(12)的尾纖連接，光纖偏振控制器(11)的一端連接光纖耦合器(9)，另一端連接DFB半導(dǎo)體激光器(14)，溫度控制器(13)、(15)分別和DFB半導(dǎo)體激光器(12)、(14)焊接；雙波長(zhǎng)光脈沖分離系統(tǒng)由光環(huán)形器(7)和光纖光柵(8)組成，光環(huán)形器(7)的II端與光纖光柵(8)的I端利用長(zhǎng)0.5-1.0m的FC/PC光纖跳線連接。
全文摘要
一種低抖動(dòng)雙波長(zhǎng)超短光脈沖的產(chǎn)生裝置，屬于光通信和超快現(xiàn)象研究領(lǐng)域。其特征在于利用一個(gè)溫度控制調(diào)諧的增益開關(guān)F－P半導(dǎo)體激光器作為主激光器；采用兩個(gè)DFB半導(dǎo)體激光器作為外部種子源對(duì)主激光器提供光注入，在主激光器中實(shí)現(xiàn)模式選擇輸出并有效降低光脈沖的抖動(dòng)；利用光環(huán)形器和光纖光柵實(shí)現(xiàn)雙波長(zhǎng)的分離輸出，從而獲得低抖動(dòng)雙波長(zhǎng)超短光脈沖。本發(fā)明同時(shí)實(shí)現(xiàn)了增益開關(guān)超短光脈沖的低抖動(dòng)和雙波長(zhǎng)可調(diào)諧輸出，具有輸出穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)和適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G02B6/27GK1738221SQ20051001279
公開日2006年2月22日 申請(qǐng)日期2005年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月6日
發(fā)明者王云才, 張明江 申請(qǐng)人:太原理工大學(xué)