專利名稱：一種多波長輸出光纖激光器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種光纖光源，特別是一種具有多波長輸出的光纖光源，適合于使用放大的自發(fā)輻射(ASE)光作為輔助泵源。
背景技術：
對寬波段光源已經(jīng)進行了持續(xù)研究，原因在于它們具有許多應用，如擴展到陀螺傳感器、用于測試光學元件的光源以及用于普通接入網(wǎng)絡的調(diào)制光譜。特別地利用來自摻雜稀土金屬(比如說餌)的光纖的ASE光的光源是比較優(yōu)良的寬波段光源，原因是它們表現(xiàn)為寬波段、高功率以及低損耗特性，對于這種摻餌光纖(EDF)寬波段光源所作的所有研究努力都是關于從1520到1560納米波段的即C波段(C-Band)單個波段的，現(xiàn)有大多數(shù)的光通訊元件和傳統(tǒng)的摻餌光纖放大器EDFA都工作在此波段。然而隨著密集波分復用(DWDM——DensedWavelength Devided Multiples)光傳輸系統(tǒng)的發(fā)展，結(jié)構(gòu)簡單、易實現(xiàn)的多波長輸出激光光源有著特別重要的意義，多通道的光源結(jié)構(gòu)不但可以實現(xiàn)多波長激光的同時輸出，而且也可以很容易地通過選擇通道達到波長快速可調(diào)的目的。但目前還沒有比較成熟的多通道多波長輸出結(jié)構(gòu)，普遍的方法是將單波長(DBR——Distributed Bragg Reflector)激光器或光纖激光器做成陣列封裝在一起，其存在結(jié)構(gòu)復雜，性能不穩(wěn)定的問題，且每個波長需要單獨的驅(qū)動電壓或溫度控制等。近期基于模式鎖定的可調(diào)激光器得到了很大的關注，但是這種方法對傳輸速率有特殊的限制，近幾年，陣列波導光柵(AWG——Arrayed Waveguide Grating)技術發(fā)展很快，其性能、價格已達到了商用化的程度，陣列波導光柵AWG可以用做集成光濾波器陣列，但將陣列波導光柵AWG應于光纖激光器尚未發(fā)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種可有效簡化結(jié)構(gòu)、縮小器件尺寸、提高器件結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的多波長輸出光纖激光器，所述多波長輸出光纖激光器包括一個泵浦源，用于為光耦合器提供泵浦光，作為輸入泵浦光；一個光耦合器，耦合在泵浦源與光纖放大器之間，用于將泵浦源的泵浦光及光輸入信號傳輸至光纖放大器；一個光纖放大器，由泵浦源的泵浦光光激勵，用于產(chǎn)生各種波長和方向的自發(fā)輻射光；一個偏振控制器，連接在光纖放大器后面，用于調(diào)整光纖放大器產(chǎn)生的自發(fā)輻射光的偏振態(tài)；一個分光器，連接在偏振控制器與第一陣列波導光柵之間，用于將調(diào)整偏態(tài)后的自發(fā)輻射光分成具有不同波長的多束光作為第一陣列波導光柵的輸入光；一個第一陣列波導光柵，適合于作為腔內(nèi)光陣列濾波器實現(xiàn)一組共振波長的選擇和放大輻射的建立，用于選擇需要被放大的波長并將濾波后的一組等頻率間隔的光合波；一個光分束器，連接在第一陣列波導光柵的輸出端，用于將第一陣列波導光柵合波后的光分為兩部分，一部分光作為光輸出信號輸出，一部分光作為反饋返回到環(huán)路中作為輸入光信號通過光纖放大器繼續(xù)被放大。
為使本發(fā)明可滿足不同應用條件下的要求，可以使不同波長的光通過不同的通道分別輸出，本發(fā)明的另一種實現(xiàn)方案是包括一個泵浦源，用于為光耦合器提供泵浦光，作為輸入泵浦光；一個光耦合器，耦合在泵浦源與光纖放大器之間，用于將泵浦源的泵浦光及光輸入信號傳輸至光纖放大器；一個光纖放大器，由泵浦源的泵浦光光激勵，用于產(chǎn)生各種波長和方向的自發(fā)輻射光；一個偏振控制器，連接在光纖放大器后面，用于調(diào)整光纖放大器產(chǎn)生的自發(fā)輻射光的偏振態(tài)；一個陣列波導光柵，適合于作為腔內(nèi)光陣列濾波器實現(xiàn)一組共振波長的選擇和放大輻射的建立，用于選擇需要被放大的波長和解復用，解復用后不同波長的光通過該陣列波導光柵的不同的臂輸出；若干個光分束器，分別連接在陣列波導光柵的每一個臂上，用于將陣列波導光柵的每一個臂上的不同波長的光分別分為兩部分，其中一部分光作為光輸出信號輸出，一部分光輸入到波分復用解復用器。
一個波分復用解復用器，用于將每一個光分束器的一部分光合波并將其反饋到環(huán)路中作為光輸入信號通過光纖放大器被繼續(xù)放大。
本發(fā)明由于巧妙地利用目前已成熟的陣列波導光柵AWG技術，將陣列波導光柵AWG串接在帶有摻雜光纖的光纖回路中，通過陣列波導光柵AWG作為腔內(nèi)光濾波器實現(xiàn)一組共振波長的選擇和放大輻射的建立，陣列波導光柵AWG的復用端經(jīng)合波后或再通過波分復用解復用器解復用后與泵浦光一起通過光纖耦合器耦合進入摻雜光纖，從而實現(xiàn)單泵浦源對多波長的放大，簡化了器件的結(jié)構(gòu)，同時由于陣列波導光柵AWG的波導集成結(jié)構(gòu)，可以縮小器件的尺寸，提高器件結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。而且由于輸出的光波長和波長之間的間隔由陣列波導光柵AWG的結(jié)構(gòu)決定，因此可以方便地通過改變陣列波導光柵AWG的結(jié)構(gòu)參數(shù)實現(xiàn)不同的波長和波長間隔的光源，可靠地實現(xiàn)ITU-T的C-Band和L-Band標準波長和波長間隔，有效擴展本發(fā)明的波段應用范圍；同時還可以通過改變陣列波導光柵AWG的連接方向來根據(jù)需要選擇所有波長同一通道輸出或不同波長不同通道輸出等兩種光源輸出方式，以滿足不同應用條件下的要求；而且本發(fā)明還可以方便地通過調(diào)節(jié)泵浦光的強度來實現(xiàn)輸出光強的調(diào)節(jié)，以及可根據(jù)相應的光路是否連通，方便容易地實現(xiàn)光源的波長選擇；同時本發(fā)明還可以通過在環(huán)路中增加增益平坦濾波器來改善摻雜光纖放大器的增益平坦特性，可靠地實現(xiàn)單泵浦對C-Band或L-Band多個波長的放大，進一步擴展本發(fā)明的應用范圍。
以下結(jié)合附圖和實施例詳細描述本發(fā)明的基本組成與工作原理


圖1是本發(fā)明實施例1的結(jié)構(gòu)組成示意圖；圖2是本發(fā)明實施例1的進一步實施方案的結(jié)構(gòu)組成示意圖；圖3是本發(fā)明實施例1的另一實施方案的組成示意圖；圖4是本發(fā)明實施例2的結(jié)構(gòu)組成示意圖；具體實施方式
實施例1如圖1～圖3所示，本實施例包括一個泵浦源，用于為光耦合器1提供泵浦光Pp，圖示中未畫出泵浦源，只給出泵浦光Pp的圖示，作為輸入泵浦光Pp；一個光耦合器(FC——Fiber Coupler)1，耦合在泵浦源與光纖放大器2之間，用將泵浦源的泵浦光及光輸入信號傳輸至光纖放大器2；一個光纖放大器2，由泵浦源的泵浦光光激勵，用于產(chǎn)生各種波長和方向的自發(fā)輻射光，本實施中，光纖放大器2選用摻餌光纖(EDF——Erbium Doped Fiber)放大器，即用摻餌光纖EDF作為增益介質(zhì)；一個偏振控制器(PC——Polarization Controller)3，連接在光纖放大器2后面，用于調(diào)整光纖放大器2產(chǎn)生的自發(fā)輻射光的偏振態(tài)；在本實施例中，為進一步改善摻餌光纖放大器的增益平坦特性，以可靠地實現(xiàn)單泵浦對C-Band或L-Band多個波長的放大，如圖2所示，本實施例的摻餌光纖放大器與偏振控制器3之間設置有增益平坦濾波器(GFF——Gain Flat Filter)8。
一個分光器4，連接在偏振控制器3與第一陣列波導光柵AWG6之間，用于將調(diào)整偏態(tài)后的自發(fā)輻射光分成具有不同波長的多束光作為第一陣列波導光柵AWG6的輸入光；其中分光器4的結(jié)構(gòu)多種多樣，根據(jù)不同的要求可以選用不同結(jié)構(gòu)類型的分光器4，如果對能量損失的要求不高，如圖1所示，可以簡單地選用功分器(PS——Power Splitter)；如果考慮減小能量損失，可以選用波分復用(WDM——Wavelength Devided multiplex)解復用器，既可以減小有用的能量的損失，又由于通過兩次濾波，將減小輸出激光的線寬，如圖3所示，本實施方案中增加一個第二陣列波導光柵做為波分復用解復用器替代功分器PS，其中第二陣列波導光柵AWG的結(jié)構(gòu)與第一陣列波導光柵AWG6的結(jié)構(gòu)完全一樣，即有相同的輸出波長和波長間隔，這樣，環(huán)路中的光經(jīng)過了兩次光柵濾波，透射率更加銳利，從而壓窄每路輸出激光的線寬。
一個第一陣列波導光柵(AWG——Arrayed Waveguide Grating)6，適合于作為腔內(nèi)光陣列濾波器實現(xiàn)一組共振波長的選擇和放大輻射的建立，用于選擇需要被放大的波長并將濾波后的一組等頻率間隔的光合波。
一個光分束器(BS——Beam Splitter)7，連接在第一陣列波導光柵AWG6的輸出端，用于將第一陣列波導光柵AWG6合波后的光分為兩部分，一部分光作為光輸出信號輸出，一部分光作為反饋返回到環(huán)路中作為光輸入信號通過光纖放大器2繼續(xù)被放大。
實施例2如圖4所示，本實施例與實施例1的區(qū)別在于光源的輸出方式，本實施例中不同波長的光通過不同通道分別輸出，本實施例包括一個泵浦源，用于為光耦合器1提供泵浦光Pp，圖中也未畫出泵浦源，只給出泵浦光Pp的圖示，作為輸入泵浦光Pp；一個光耦合器(FC——Fiber Coupler)1，耦合在泵浦源與光纖放大器2之間，用于將泵浦源的泵浦光及光輸入信號傳輸至光纖放大器2；一個光纖放大器2，由泵浦源的泵浦光光激勵，用于產(chǎn)生各種波長和方向的自發(fā)輻射光；本實施中，光纖放大器2同樣選擇摻餌光纖(EDF——Eribum DopedFiber)放大器；一個偏振控制器(PC——Polarization Controller)3，連接在光纖放大器2后面，用于調(diào)整光纖放大器2產(chǎn)生的自發(fā)輻射光的偏振態(tài)；在本實施例中，為進一步改善摻餌光纖放大器2的增益平坦特性，以可靠地實現(xiàn)單泵浦對C-Band或L-Band多個波長的放大，本實施例的摻餌光纖放大器2與偏振控制器3之間也可根據(jù)需要選擇設置有增益平坦濾波器(GFF——Gain Flat Filter)。
一個陣列波導光柵(AWG——Arrayed Waveguide Grating)6，適合于作為腔內(nèi)光陣列濾波器實現(xiàn)一組共振波長的選擇和放大輻射的建立，用于選擇需要被放大的波長和解復用，解復用后不同波長的光通過該陣列波導光柵AWG6的不同的臂5輸出；若干個光分束器(BS——Beam Splitter)7，分別連接在陣列波導光柵AWG6的每一個臂5上，用于將陣列波導光柵AWG6每一個臂5上的不同波長的光分別分為兩部分，其中一部分光作為光輸出信號輸出，一部分光輸入到波分復用解復用器9；其中光分束器BS7的數(shù)目與所述陣列波導光柵AWG6輸出的波長數(shù)目相等。
一個波分復用(WDM——Wavelength Devided multiplex)解復用器9，用于將每一個光分束器BS7的一部分光合波并將其反饋到環(huán)路中作為光纖放大器2的光輸入信號而被光纖放大器2繼續(xù)放大。
權利要求
1.一種多波長輸出光纖激光器，其特征在于包括一個泵浦源，用于為光耦合器(1)提供泵浦光作為輸入泵浦光；一個光耦合器(1)，耦合在泵浦源與光纖放大器(2)之間，用于將泵浦源的泵浦光及光輸入信號傳輸至光纖放大器(2)；一個光纖放大器(2)，由泵浦源的泵浦光光激勵，用于產(chǎn)生各種波長和方向的自發(fā)輻射光；一個偏振控制器(3)，連接在光纖放大器(2)后面，用于調(diào)整光纖放大器(2)產(chǎn)生的自發(fā)輻射光的偏振態(tài)；一個分光器(4)，連接在偏振控制器(3)與第一陣列波導光柵(6)之間，用于將調(diào)整偏態(tài)后的自發(fā)輻射光分成具有不同波長的多束光作為第一陣列波導光柵(6)的輸入光；一個第一陣列波導光柵(6)，適合于作為腔內(nèi)光陣列濾波器實現(xiàn)一組共振波長的選擇和放大輻射的建立，用于選擇需要被放大的波長并將濾波后的一組等頻率間隔的光合波；一個光分束器(7)，連接在第一陣列波導光柵(6)的輸出端，用于將第一陣列波導光柵(6)合波后的光分為兩部分，一部分光作為光輸出信號輸出，一部分光作為反饋返回到環(huán)路中作為光輸入信號通過光纖放大器(2)繼續(xù)被放大。
2.根據(jù)權利要求1所述多波長輸出光纖激光器，其特征在于上述光纖放大器(2)是摻餌光纖放大器。
3.根據(jù)權利要求1或2所述多波長輸出光纖激光器，其特征在于上述光纖放大器(2)與偏振控制器(3)之間設置有增益平坦濾波器(8)，用于改善光纖放大器(2)的增益平坦特性。
4.根據(jù)權利要求1所述多波長輸出光纖激光器，其特征在于上述分光器(4)是功分器。
5.根據(jù)權利要求1所述多波長輸出光纖激光器，其特征在于上述分光器(4)是波分復用解復用器。
6.根據(jù)權利要求5所述多波長輸出光纖激光器，其特征在于上述波分復用解復用器采用一個第二陣列波導光柵，該第二陣列波導光柵與第一陣列波導光柵(6)具有相同的結(jié)構(gòu)，即具有相同的輸出波長和波長間隔。
7.一種多波長輸出光纖激光器，其特征在于包括一個泵浦源，用于為光耦合器(1)提供泵浦光，作為輸入泵浦光；一個光耦合器(1)，耦合在泵浦源與光纖放大器(2)之間，用于將泵浦源的泵浦光及光輸入信號傳輸至光纖放大器(2)；一個光纖放大器(2)，由泵浦源的泵浦光光激勵，用于產(chǎn)生各種波長和方向的自發(fā)輻射光；一個偏振控制器(3)，連接在光纖放大器(2)后面，用于調(diào)整光纖放大器(2)產(chǎn)生的自發(fā)輻射光的偏振態(tài)；一個陣列波導光柵(6)，適合于作為腔內(nèi)光陣列濾波器實現(xiàn)一組共振波長的選擇和放大輻射的建立，用于選擇需要被放大的波長和解復用，解復用后不同波長的光通過該陣列波導光柵(6)的不同的臂(5)輸出；若干個光分束器(7)，分別連接在陣列波導光柵(6)的每一個臂(5)上，用于將陣列波導光柵(6)的每一個臂(5)上的不同波長的光分別分為兩部分，其中一部分光作為光輸出信號輸出，一部分光輸入到波分復用解復用器(9)。一個波分復用解復用器(9)，用于將每一個光分束器的一部分光合波并將其反饋到環(huán)路中作為光輸入信號通過光纖放大器(2)被繼續(xù)放大。
8.根據(jù)權利要求7所述多波長輸出光纖激光器，其特征在于上述光纖放大器(2)是摻餌光纖放大器。
9.根據(jù)權利要求7或8所述多波長輸出光纖激光器，其特征在于上述光纖放大器(2)與偏振控制器(3)之間設置有增益平坦濾波器，用于改善光纖放大器(2)的增益平坦特性。
10.根據(jù)權利要求7所述多波長輸出光纖激光器，其特征在于上述光分束器(7)的數(shù)目與陣列波導光柵(6)輸出的波長數(shù)目相等。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多波長輸出光纖激光器，該多波長輸出光纖激光器主要包括依序連接組成環(huán)路的泵浦源、光耦合器、偏振控制器、分光器、陣列波導光柵、光分束器。本發(fā)明由于巧妙地利用目前已成熟的AWG技術，將AWG串接在帶有摻雜光纖的光纖回路中，通過AWG作為腔內(nèi)光濾波器實現(xiàn)一組共振波長的選擇和放大輻射的建立，AWG的復用端經(jīng)合波后與泵浦光一起通過光纖耦合器耦合進入摻雜光纖，從而實現(xiàn)單泵浦源對多波長的放大，簡化了器件的結(jié)構(gòu)，同時由于AWG的波導集成結(jié)構(gòu)，可以縮小器件的尺寸，提高器件結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，并可以方便地通過改變AWG的結(jié)構(gòu)參數(shù)實現(xiàn)不同的波長和波長間隔的光源，可靠地實現(xiàn)ITU－T的C－Band和L－Band標準波長和波長間隔。
文檔編號H01S3/067GK1404190SQ0113323
公開日2003年3月19日 申請日期2001年9月13日 優(yōu)先權日2001年9月13日
發(fā)明者劉玥, 李長春 申請人:華為技術有限公司