專利名稱：一種新型布里淵摻鉺光纖環(huán)形腔激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及光纖激光器，具體是一種利用布里淵非線性增益和摻鉺光纖線性增益相結(jié)合的多波長(zhǎng)布里淵摻鉺光纖激光器。
背景技術(shù)：
多波長(zhǎng)光纖激光器在密集波分復(fù)用(DWDM)系統(tǒng)、光學(xué)測(cè)試、光譜學(xué)、分布式多波長(zhǎng)光纖傳感系統(tǒng)等方面有著廣泛的應(yīng)用前景。尤其是在密集波分復(fù)用系統(tǒng)中，多波長(zhǎng)光纖激光器因其具有窄線寬、高輸出功率、良好的穩(wěn)定性、易于與光纖通信系統(tǒng)兼容等優(yōu)點(diǎn)，可以同時(shí)為現(xiàn)代光波分復(fù)用通信系統(tǒng)提供多個(gè)信道光源，使光源的設(shè)計(jì)更為緊湊、經(jīng)濟(jì)，因此在波分復(fù)用系統(tǒng)中具有重要的應(yīng)用前景。目前，實(shí)現(xiàn)多波長(zhǎng)光纖激光器的主要技術(shù)有采用液氮對(duì)摻鉺光纖(EDF)進(jìn)行冷卻、采用雙芯摻鉺光纖或者利用偏振光的燒孔效應(yīng)、在非線性光纖環(huán)內(nèi)采用四波混頻效應(yīng)、利用受激布里淵的非線性增益等。其中，布里淵摻鉺光纖激光器是一種新型的多波長(zhǎng)光纖激光器，與其他多波長(zhǎng)光纖激光器相比，具有波長(zhǎng)間隔穩(wěn)定、線寬窄和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，而它波長(zhǎng)間隔較小(約0. 088nm)，更適合作為密集波分復(fù)用的光源。布里淵摻鉺光纖激光器首先是由Cowle等提出的，它的總增益由摻鉺光纖的線性增益及光纖中的非線性布里淵增益組成，利用布里淵級(jí)聯(lián)效應(yīng)，可在室溫下獲得穩(wěn)定的多波長(zhǎng)輸出。目前，這類激光器主要有環(huán)形腔、線形腔、雙環(huán)形腔幾種。多波長(zhǎng)布里淵摻鉺光纖激光器影響多波長(zhǎng)數(shù)量的因素有EDFA抽運(yùn)功率，布里淵抽運(yùn)功率，目前，主要通過(guò)增大EDFA抽運(yùn)功率來(lái)增加多波長(zhǎng)數(shù)量，未見(jiàn)有通過(guò)光耦合器耦合比的優(yōu)化配置增加波長(zhǎng)數(shù)量。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，通過(guò)耦合器的優(yōu)化配置以增加激光器輸出的波長(zhǎng)數(shù)，提出一種裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的多波長(zhǎng)布里淵摻鉺光纖激光器。本實(shí)用新型包括窄線寬DFB激光器、光隔離器、光環(huán)形器、光耦合器、EDFA、單模光纖，其中兩個(gè)光耦合器構(gòu)成倒S結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)布里淵級(jí)聯(lián)效應(yīng)，一個(gè)光耦合器分光比小的一端作為激光輸出端口。連接關(guān)系為DFB激光器經(jīng)過(guò)光隔離器與光環(huán)形器的第一端口相連，光環(huán)形器的第二端口與光稱合器4分光比較小的一端相連,光稱合器4分光比較大的一端與光耦合器5分光比較大的一端相連，光耦合器4的另一端與單模光纖相連。光耦合器5分光比小的一端與單模光纖的另一端相連，另一端連光隔離器。光環(huán)形器的第三端口與EDFA的輸入端相連，EDFA輸出端與輸出光f禹合器相連。所述的倒S結(jié)構(gòu)采用兩個(gè)70/30光耦合器連接，用以將在腔中逆時(shí)針循環(huán)的一部分斯托克斯信號(hào)光重新沿順時(shí)針進(jìn)入單模光纖中，產(chǎn)生下一階沿逆時(shí)針傳輸?shù)乃雇锌怂剐盘?hào)光，從而產(chǎn)生多波長(zhǎng)激光輸出。其中，光耦合器將環(huán)路中70%的光用來(lái)產(chǎn)生下一階布里淵散射，從而產(chǎn)生更多級(jí)數(shù)的斯托克斯信號(hào)光，輸出較多的波長(zhǎng)。[0008]所述的光環(huán)形器的作用為將光循環(huán)地從第一端口傳輸?shù)降诙丝?，將第二端口的光傳輸?shù)降谌丝凇?所述的DFB激光器輸出波長(zhǎng)約為1551nm。所述的EDFA功率約為150mW,用來(lái)補(bǔ)償光纖中光的損耗及放大環(huán)路中的光信號(hào)。所述的單模光纖長(zhǎng)度為5. 9km。以上所述所有的連接介質(zhì)均為光纖。本實(shí)用新型主要用于作為光通信、光傳感，波分復(fù)用中的光源。本發(fā)明采用了摻鉺光纖放大器的線性增益和布里淵非線性增益相結(jié)合，在常溫下能夠得到穩(wěn)定的多波長(zhǎng)輸出。同時(shí)，優(yōu)化倒S結(jié)構(gòu)中光耦合器的分光比，得到了最多波長(zhǎng)數(shù)的激光輸出，且相鄰波長(zhǎng)峰值功率較為平坦。

圖I為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型在光譜儀測(cè)得的各種耦合比下的激光輸出光譜圖；其中，圖(a)為光耦合器4、5為50/50，光耦合器9為10/90時(shí)激光輸出光譜圖；圖(b)為光I禹合器4、5為60/40,光f禹合器9為10/90時(shí)激光輸出光譜圖；圖(c)為光I禹合器
4、5為70/30，光耦合器9為10/90時(shí)激光輸出光譜圖；圖(d)為光耦合器4、5為70/30，光耦合器9為20/80時(shí)激光輸出光譜圖；圖3為本實(shí)用新型在光耦合器耦合比優(yōu)化后利用光譜儀測(cè)得的激光輸出光譜圖；圖4為本實(shí)用新型在光耦合器耦合比優(yōu)化后得到的激光輸出穩(wěn)定性圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)通過(guò)耦合器的優(yōu)化配置以增加激光器輸出的波長(zhǎng)數(shù)，具體實(shí)施方式
參照?qǐng)DI。它由窄線寬DFB激光器I、光隔離器2、光環(huán)形器3、光耦合器4、光耦合器5、單模光纖6、光隔離器7、EDFA8、光耦合器9構(gòu)成。DFB激光器輸出的窄線寬、高功率激光器(其功率大于受激布里淵閾值，線寬小于布里淵增益線寬)經(jīng)光環(huán)形器順時(shí)針進(jìn)入光纖環(huán)形腔中，在單模光纖中產(chǎn)生逆時(shí)針的布里淵散射光，其頻率與入射光相比下移約11GHz，帶寬約為幾十MHz。由于在環(huán)路中有光隔離器7，光路不能沿順時(shí)針?lè)较騻鞑?，在環(huán)路中逆時(shí)針傳播的斯托克斯信號(hào)光經(jīng)EDFA放大,一部分作通過(guò)光I禹合器9輸出，其余的經(jīng)由光I禹合器4、5構(gòu)成的倒S結(jié)構(gòu)一部分作為信號(hào)光，一部分重新順時(shí)針進(jìn)入單模光纖中，當(dāng)這部分信號(hào)光功率達(dá)到受激布里淵散射閾值時(shí)，產(chǎn)生逆時(shí)針的二階斯托克斯信號(hào)光，這個(gè)過(guò)程如此反復(fù)循環(huán)，形成布里淵級(jí)聯(lián)效應(yīng)，從而輸出多波長(zhǎng)激光。
權(quán)利要求1.一種新型布里淵摻鉺光纖環(huán)形腔激光器，包括DFB激光器、光隔離器、光環(huán)形器、70/30光耦合器、20/80光耦合器、EDFA、單模光纖；其特征在于，光環(huán)形器(3)的第三端接EDFA(8)的輸入端；20/80 f禹合器(9)分光比小的一端作為輸出端口，另一端與光隔離器(7)相連；光隔離器⑵一端與DFB激光器⑴相連,一端與光環(huán)形器(3)的第一端口相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種新型布里淵摻鉺光纖環(huán)形腔激光器，其特征在于，所述DFB激光器(I)的功率應(yīng)大于布里淵散射閾值，線寬小于布里淵增益線寬。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種新型環(huán)形腔結(jié)構(gòu)多波長(zhǎng)布里淵摻鉺光纖激光器，其特征在于，所述單模光纖(6)長(zhǎng)度為5. 9km，光在單模光纖中能產(chǎn)生布里淵散射效果。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種新型布里淵摻鉺光纖環(huán)形腔激光器，其特征在于，所述光率禹合器(4)分光比高的一端與光稱合器(5)分光比高的一端相連,分光比低的一端與光環(huán)形器(3)的第二端口相連，光稱合器(5)分光比低的一端與單模光纖相連,構(gòu)成倒S結(jié)構(gòu)，從而使環(huán)路中的一部分光能順時(shí)針進(jìn)入單模光纖中，產(chǎn)生布里淵級(jí)聯(lián)效應(yīng)，從而產(chǎn)生等間距的多波長(zhǎng)輸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種新型布里淵摻鉺光纖環(huán)形腔激光器，其特征在于，所述EDFA (8)能夠放大布里淵散射光，從而使順時(shí)針進(jìn)入單模光纖中的斯托克斯信號(hào)光強(qiáng)度高于布里淵散射閾值產(chǎn)生下一階斯托克斯信號(hào)光。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于布里淵效應(yīng)的新型環(huán)形腔結(jié)構(gòu)多波長(zhǎng)光纖激光器，由摻鉺光纖放大器(EDFA)提供線性增益，由單模光纖中的SBS提供非線性增益，通過(guò)級(jí)聯(lián)效應(yīng)輸出頻率間隔固定的多波長(zhǎng)激光。結(jié)構(gòu)包括光耦合器(4)、單模光纖(6)、光耦合器(5)構(gòu)成的倒S結(jié)構(gòu)，窄線寬DFB激光器(1)、光隔離器(2)、光環(huán)形器(3)、摻鉺光纖放大器(8)、光耦合器(9)、光隔離器(7)；窄線寬DFB激光器(1)經(jīng)光隔離器(2)與光環(huán)形器(3)的第一端口相連，光環(huán)形器(3)的第二端口與光耦合器(4)的第一端口相連，光耦合器(4)的第二端口與光耦合器(5)的第二端口相連，光耦合器(4)的第三端口經(jīng)單模光纖(6)與光耦合器(5)的第一端口相連，光耦合器(5)的第三端口經(jīng)光隔離器(7)與光耦合器(9)的第二端口相連，光耦合器(9)的第三端口經(jīng)摻鉺光纖放大器(8)與光環(huán)形器(3)的第三端口相連，光耦合器(9)的第一端口為整個(gè)裝置的輸出端口，與光譜儀相連。本實(shí)用新型多波長(zhǎng)布里淵摻鉺光纖激光器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，波長(zhǎng)間隔穩(wěn)定。
文檔編號(hào)H01S3/13GK202550280SQ20112042661
公開(kāi)日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2011年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月27日
發(fā)明者屠于夢(mèng), 李小瑞, 王劍鋒, 金永興, 龔華平 申請(qǐng)人:中國(guó)計(jì)量學(xué)院