專利名稱：寬帶可調(diào)諧多波長布里淵光纖激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光纖激光器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種寬帶可調(diào)諧多波長布里淵光纖激光器。
背景技術(shù)：
多波長光纖激光器應(yīng)用在波分復(fù)用系統(tǒng)(WDM)中，減少了網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)中對半導(dǎo)體激光器的大量需求，進(jìn)一步簡化了現(xiàn)有WDM光纖通信網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性，擴(kuò)大了應(yīng)用范圍，降低了系統(tǒng)應(yīng)用的成本，提高了系統(tǒng)的可靠性。在分布式光纖傳感系統(tǒng)中也有廣闊的應(yīng)用前
旦
-5^ O布里淵摻鉺光纖激光器利用光纖中的受激布里淵散射效應(yīng)，能產(chǎn)生多階斯托克斯光，具有輸出波長多、窄線寬、可調(diào)諧、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點。為了產(chǎn)生更多的輸出波長，就要滿足高階斯托克斯光閾值，因而布里淵光纖激光器大多采用摻鉺光纖放大 器提高信號功率?；趽姐s光纖放大的布里淵光纖激光器通過受激布里淵散射的非線性增益產(chǎn)生低階斯托克斯光，再經(jīng)摻鉺光纖放大器提高低階斯托克斯光功率，從而產(chǎn)生高階斯托克斯光，信號被不斷地放大而產(chǎn)生更多斯托克斯光。因此，能夠?qū)拵д{(diào)諧多波長范圍和靈活調(diào)節(jié)多波長輸出數(shù)量是布里淵多波長摻鉺光纖激光器的關(guān)鍵技術(shù)。大多布里淵多波長光纖激光器由于缺乏有效的調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，只能通過可調(diào)諧波長的泵浦源對輸出多波長范圍進(jìn)行調(diào)諧，不能靈活調(diào)節(jié)輸出波長數(shù)，限制了其在WDM系統(tǒng)中應(yīng)用的靈活性。如2012年中國激光39卷第6期報道的“一種可調(diào)諧的多波長布里淵摻鉺光纖激光器”，如圖1所示，布里淵泵浦光(BP)通過WDM耦合進(jìn)環(huán)形腔，經(jīng)過環(huán)行器進(jìn)入3dB耦合器，被分為兩部分，端口 3出射的50%的BP順時針進(jìn)入單模光纖(SMF)，端口 2出射的50%的BP經(jīng)過EDFA放大后，由光環(huán)行器與光纖構(gòu)成的光纖反射鏡反射再次經(jīng)過EDFA放大，然后被3dB耦合器分為等功率兩部分分別從端口 I和端口 4出射，端口 4出射的光逆時針進(jìn)入I出射的光從環(huán)行器端口 3輸出，由90/10的耦合器將光分為10%作為輸出，90%的光回到環(huán)形腔，通過環(huán)路再次進(jìn)入布里淵增益腔。布里淵增益腔中無論順時針和逆時針都有BP，當(dāng)它的強(qiáng)度大于布里淵閾值的時候，由于SBS效應(yīng)，會產(chǎn)生與BP方向相反的I階斯托克斯光(BS)，無論是順時針還是逆時針方向的I階BS信號都會有一部分再次經(jīng)過SMF，另一部分通過反射鏡或環(huán)形腔再次反饋回布里淵增益腔。由此，3dB耦合器和單模光纖構(gòu)成的布里淵增益腔兩側(cè)都有泵浦光和斯托克斯光的反饋，形成雙向反饋。當(dāng)I階BS信號強(qiáng)度滿足布里淵閾值條件的時候，它將作為BP信號激發(fā)2階BS信號。低階的BS信號激發(fā)高階的BS信號，這一過程直到新產(chǎn)生的BS信號不滿足布里淵閾值條件時終止，這樣就能得到等間隔多波長信號。通過可調(diào)諧布里淵泵浦光實現(xiàn)了 11個波長的輸出，未實現(xiàn)波長數(shù)的任意調(diào)諧
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中布里淵多波長光纖激光器由于缺乏有效的調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，只能通過可調(diào)諧波長的泵浦源對輸出多波長范圍進(jìn)行調(diào)諧，不能靈活調(diào)節(jié)輸出波長數(shù)的問題，提出了一種利用Sagnac環(huán)中置入摻鉺光纖放大器和偏振調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)的寬帶可調(diào)諧多波長布里淵光纖激光器，實現(xiàn)多波長范圍的寬帶調(diào)諧和輸出波長數(shù)的靈活調(diào)節(jié)。本發(fā)明采取以下技術(shù)方案:寬帶可調(diào)諧多波長布里淵光纖激光器，可調(diào)諧布里淵泵浦與輸入/輸出環(huán)行器連接，輸入/輸出環(huán)行器與耦合器連接，輸入/輸出環(huán)行器與隔離器連接，所有輸出光經(jīng)隔離器輸出；耦合器與偏振控制器連接，偏振控制器與波分復(fù)用器連接，偏振控制器可以調(diào)諧腔內(nèi)信號偏振損耗，實現(xiàn)對輸出信號波長數(shù)的調(diào)諧；波分復(fù)用器與摻鉺光纖連接，980nm泵浦激光器通過波分復(fù)用器進(jìn)入摻鉺光纖，產(chǎn)生增益，作為對腔內(nèi)光信號的放大，摻鉺光纖與耦合器連接；耦合器與單模光纖連接，單模光纖與反射環(huán)行器連接，反射環(huán)行器另外兩端口連接，用來反射單模光纖中的透射光。本發(fā)明的有益效果是:可調(diào)諧布里淵泵浦I發(fā)出的泵浦光經(jīng)過輸入/輸出環(huán)行器2進(jìn)入耦合器3，一部分泵浦光通過耦合器3進(jìn)入摻鉺光纖6被放大，再通過波分復(fù)用器5及偏振控制器4，再次進(jìn)入耦合器3且分光，一束進(jìn)入單模光纖8，另一束進(jìn)入摻鉺光纖6重復(fù)上述放大過程；另一部分泵浦光通過耦合器3進(jìn)入單模光纖8，產(chǎn)生反向傳輸?shù)乃雇锌怂构猓聪蛩雇锌怂构夥祷豂禹合器3且被分光,一部分斯托克斯光依次輸入/輸出環(huán)行器2及隔離器10輸出，另一部分斯托克斯光依次經(jīng)偏振控制器4及波分復(fù)用器5進(jìn)入摻鉺光纖6放大，再進(jìn)入耦合器3且分光，一束光依次經(jīng)輸入/輸出環(huán)行器2及隔離器10輸出，另一束光依次經(jīng)偏振控制器4、波分復(fù)用器5反饋回?fù)姐s光纖6重復(fù)此處放大過程。在技術(shù)方案中米用稱合器構(gòu)成的`Sagnac環(huán)結(jié)構(gòu)中加入摻鉺光纖放大器,能夠較好地將反饋光信號在Sagnac環(huán)中多次放大，以提高信號光功率而激發(fā)更多的斯托克斯光；利用摻鉺光纖和單模光纖共同作為增益介質(zhì)；通過調(diào)諧布里淵泵浦輸入光波長實現(xiàn)可調(diào)諧多波長激光輸出；并通過偏振控制器調(diào)節(jié)輸出波長數(shù)。本發(fā)明采用Sagnac環(huán)內(nèi)加入摻鉺光纖放大器提高腔內(nèi)信號的線性增益，結(jié)合受激布里淵散射的非線性增益，通過調(diào)諧布里淵泵浦波長實現(xiàn)50nm寬帶輸出，并通過偏振控制器實現(xiàn)波長數(shù)從I到21個可變調(diào)諧，相比現(xiàn)有的多波長輸出的激光器，其激光輸出波長更多、波長可調(diào)諧范圍更寬、波長數(shù)可調(diào)諧，使寬帶多波長可調(diào)摻鉺布里淵光纖激光器在高速光纖通信技術(shù)和高精度分布式光纖傳感領(lǐng)域的潛力更大，可適用的范圍更廣泛。本發(fā)明激光器的結(jié)構(gòu)簡單、成本低、易與光纖系統(tǒng)集成、波長可寬帶調(diào)諧、輸出波長數(shù)可調(diào)諧、線寬窄、激光輸出的穩(wěn)定性好，其特別適用于光通信、光傳感等技術(shù)領(lǐng)域。


圖1現(xiàn)有一種可調(diào)諧的多波長布里淵摻鉺光纖激光器。圖2為本發(fā)明寬帶可調(diào)諧多波長布里淵光纖激光器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明實施例21個波長激光輸出的光譜圖。圖4為本發(fā)明實施例21個波長激光穩(wěn)定輸出光譜圖。
圖5為本發(fā)明實施例多波長寬帶可調(diào)諧輸出的光譜圖。圖6為本發(fā)明實施例波長數(shù)從I到21可調(diào)諧輸出光譜圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例作詳細(xì)說明。實施例一:如圖1所示，寬帶可調(diào)諧多波長布里淵光纖激光器，包括可調(diào)諧布里淵泵浦1、輸入/輸出環(huán)行器2、耦合器3、偏振控制器4、波分復(fù)用器5、摻鉺光纖6、980nm泵浦激光器7、單模光纖8、反射環(huán)行器9、隔離器10。可調(diào)諧布里淵泵浦I通過輸入/輸出環(huán)行器2的端口 a進(jìn)入光纖激光器，輸入/輸出環(huán)行器2的端口 b與耦合器3的端口 d連接，輸入/輸出環(huán)行器2的端口 c通過隔離器10輸出。耦合器3的端口 f與偏振控制器4的一端連接，偏振控制器4的另一端與波分復(fù)用器5的端口 h連接，偏振控制器4可以調(diào)諧腔內(nèi)信號偏振損耗，實現(xiàn)對輸出信號波長數(shù)的可變調(diào)節(jié)。波分復(fù)用器5的端口 j與摻鉺光纖連接，980nm泵浦激光器7通過波分復(fù)用器5的端口 i和端口 j進(jìn)入摻鉺光纖6產(chǎn)生寬帶增益，摻鉺光纖6的另一端與耦合器3的端口 g連接。耦合器3的端口 e與單模光纖8的一端連接，一部分布里淵泵浦光I通過耦合器3的端口 d和端口 e進(jìn)入單模光纖8中產(chǎn)生反向傳輸?shù)乃雇锌怂构?反射光再通過稱合器3端口 e —部分通過端口 f進(jìn)入偏振控制器4，再經(jīng)波分復(fù)用器5后，進(jìn)入摻鉺光纖6中放大，之后再次通過耦合器3的端口 d和f分光，另一部分反射光通過耦合器3端口 d和輸入/輸出環(huán)行器2輸出。另一部分布里淵泵浦光I通過耦合器3的端口 g進(jìn)入摻鉺光纖6被放大，再經(jīng)過波分復(fù)用器5和偏振控制器4，通過耦合器3的端口 f重新進(jìn)入耦合器3，再分為注入單模光纖8的光和再次被放大的光；單模光纖8的另一端與反射環(huán)行器9的端口 k連接,反射環(huán)行器9的端口 I與端口 m連接，用來反射單模光纖8中的透射光。耦合器3的端口 d分光為50%，端口 e的分光為50 %，端口 f分光為50%，端口 g的分光為50%。波分復(fù)用器5為980/1550nm波分復(fù)用器,端口 h為1550nm光輸入，端口 i為980nm
光輸入。慘輯光纖6為8m。單模光纖8的長度為10km。輸出多波長數(shù)為21個，波長間隔0.08nm。通過偏振控制器4調(diào)節(jié)輸出波長數(shù)，最小輸出波長數(shù)I個，最大輸出波長數(shù)21個。多波長輸出可調(diào)諧范圍1530nm至1580nm,可調(diào)諧帶寬為50nm。實施例二:本發(fā)明寬帶可調(diào)諧多波長布里淵光纖激光器，980nm泵浦激光器7發(fā)出的光通過980/1550nm波分復(fù)用器5泵浦Sm摻鉺光纖6，產(chǎn)生光增 益；可調(diào)諧布里淵泵浦I通過輸入/輸出環(huán)行器2進(jìn)入稱合器3, —部分光通過稱合器3的端口 g被8m摻鉺光纖6放大，再通過波分復(fù)用器5的端口 h、偏振控制器4進(jìn)入耦合器3，并在耦合器3的端口 e和端口 g分光；可調(diào)諧布里淵泵浦I的另一部分光通過耦合器3的端口 e進(jìn)入IOkm單模光纖8，產(chǎn)生反向傳輸?shù)乃雇锌怂构?，反向斯托克斯光?jīng)耦合器3的端口 e進(jìn)入，一部分光經(jīng)耦合器3的端口 d、輸入/輸出環(huán)行器2的端口 b和端口 C、隔離器10輸出，另一部分光經(jīng)耦合器3的端口 f、偏振控制器4、波分復(fù)用器5的端口 h和端口 j進(jìn)入Sm摻鉺光纖6放大，經(jīng)耦合器3端口 g進(jìn)入耦合器3，從耦合器3的端口 d輸出、端口 f反饋回?fù)姐s光纖再次放大；注入IOkm單模光纖8的光一部分將透過IOkm單模光纖8，經(jīng)反射環(huán)行器9的端口 k進(jìn)入反射環(huán)行器9，再通過反射環(huán)行器9的端口 I和端口 m反射回IOkm單模光纖8，產(chǎn)生反向傳輸?shù)乃雇锌怂构庠俳?jīng)反射環(huán)行器9的反射被不斷地注入IOkm單模光纖8而產(chǎn)生更多的斯托克斯光，直到低階斯托克斯光不滿足產(chǎn)生更高階斯托克斯光閾值為止；從IOkm單模光纖8向右透射的光經(jīng)I禹合器3后,一部分光經(jīng)I禹合器3的端口 d、輸入/輸出環(huán)行器2的端口 b和端口 C、隔離器10輸出，另一部分光經(jīng)耦合器3的端口 f、偏振控制器4、波分復(fù)用器5的端口 h和端口 j進(jìn)入8m摻鉺光纖6放大，從耦合器3的端口 d輸出、端口 f反饋回?fù)姐s光纖再次放大。開啟可調(diào)諧布里淵泵浦I及980nm泵浦激光器7，調(diào)節(jié)可調(diào)諧布里淵泵浦I及980nm泵浦激光器7的輸出功率，控制激光器輸出功率。IOkm單模光纖8，在可調(diào)諧布里淵泵浦I的作用下產(chǎn)生斯托克斯光，在980nm泵浦激光器7的作用下，其功率滿足產(chǎn)生多波長激光所需的增益。為了盡可能的減少損耗，腔內(nèi)各個·器件的連接點直接熔接在一起。調(diào)節(jié)可調(diào)諧布里淵泵浦I的輸出波長，使產(chǎn)生的多波長光在1530nm至1580nm波段連續(xù)可調(diào)，調(diào)諧范圍50nm。調(diào)節(jié)偏振控制4，使輸出的多波長數(shù)連續(xù)可調(diào)，最少輸出I個波長，最多輸出21個波長。如圖2所示，通過上述布里淵泵浦過程，光信號不斷的被反射和放大，滿足更高階斯托克斯光的閾值條件而產(chǎn)生高階斯托克斯光，直到光功率不能滿足斯托克斯光閾值條件為止，布里淵泵浦光最大注入功率25mW，980nm泵浦功率200mW，在隔離器輸出端口共獲得最多21階斯托克斯光，波長間隔0.08nm。如圖3所示，每隔10分鐘測量輸出的21個波長光譜，經(jīng)10次測量光譜的比較，多波長輸出穩(wěn)定，無明顯變化。如圖4所示，通過調(diào)節(jié)輸入布里淵泵浦波長，輸出多波長范圍從1530nm至1580nm
可連續(xù)調(diào)諧。如圖5所示，通過調(diào)節(jié)偏振控制器，調(diào)節(jié)激光腔內(nèi)光信號的偏振態(tài)損耗，實現(xiàn)了輸出波長數(shù)從I到21個可變調(diào)節(jié)。本發(fā)明寬帶可調(diào)諧多波長光纖激光輸出的過程:1、根據(jù)所需要獲取的寬帶可調(diào)諧多波長布里淵光纖激光器的輸出波長范圍，選用對應(yīng)增益范圍的摻鉺光纖，并根據(jù)光纖摻雜濃度和泵浦源功率確定摻鉺光纖長度。2、選擇工作波長范圍覆蓋需要獲取的寬帶可調(diào)諧多波長布里淵光纖激光器的輸出波長范圍的波分復(fù)用器、偏振控制器、光環(huán)行器、光耦合器和光隔離器。3、開啟可調(diào)光源和泵浦源，調(diào)節(jié)可調(diào)光源和泵浦源輸出功率，調(diào)節(jié)可調(diào)光源的輸出波長，多波長激光器實現(xiàn)寬帶可調(diào)諧輸出；調(diào)節(jié)偏振控制器，輸出波長數(shù)實現(xiàn)從I到21個可變調(diào)節(jié)。本發(fā)明可以得到寬帶可調(diào)諧的多波長激光輸出，其通過可調(diào)光源的輸出波長調(diào)節(jié)多波長激光輸出，通過偏振控制器調(diào)節(jié)輸出波長數(shù)，隨著各種光電器件的不斷發(fā)展，將會得到更多和更穩(wěn)定的輸出波長，并且其應(yīng)用也將更加廣泛。 以上對本發(fā)明的所述實施例及原理進(jìn)行了詳細(xì)說明，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，依據(jù)本發(fā)明提供的思想，在具體實施方式
上會有改變之處，而這些改變也應(yīng)視為本發(fā)明的保 護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.寬帶可調(diào)諧多波長布里淵光纖激光器，其特征是，可調(diào)諧布里淵泵浦(I)與輸入/輸出環(huán)行器(2)連接，輸入/輸出環(huán)行器(2)與耦合器(3)連接，輸入/輸出環(huán)行器(2)與隔離器(10)連接，所有輸出光經(jīng)隔離器(10)輸出； 耦合器(3)與偏振控制器(4)連接，偏振控制器(4)與波分復(fù)用器(5)連接，偏振控制器(4)可以調(diào)諧腔內(nèi)信號偏振損耗，實現(xiàn)對輸出信號波長數(shù)的調(diào)諧；波分復(fù)用器(5)與摻鉺光纖(6)連接，980nm泵浦激光器(7)通過波分復(fù)用器(5)進(jìn)入摻鉺光纖(6)，產(chǎn)生增益，作為對腔內(nèi)光信號的放大，摻鉺光纖(6)與稱合器(3)連接； 耦合器(3)與單模光纖(8)的連接，單模光纖(8)與反射環(huán)行器(9)連接，反射環(huán)行器(9)另外兩端口連接，用來反射單模光纖(8)中的透射光。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶可調(diào)諧多波長布里淵光纖激光器，其特征在于，所述輸入耦合器(3)的四個端口分光均為50%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶可調(diào)諧多波長布里淵光纖激光器，其特征在于，所述波分復(fù)用器(5)為980/1550nm波分復(fù)用器,與偏振控制器(4)相連的端口為1550nm光輸入，與980nm泵浦激光器(7 )連接的端口為980nm光輸入。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶可調(diào)諧多波長布里淵光纖激光器，其特征在于，所述摻鉺光纖(6)為8m。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶可調(diào)諧多波長布里淵光纖激光器，其特征在于，所述單模光纖(8)的長度為10km。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶可調(diào)諧多波長布里淵光纖激光器，其特征在于，最大輸出多波長數(shù)為21個，波長間隔0.08nm?！?br> 7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶可調(diào)諧多波長布里淵光纖激光器，其特征在于，輸出多波長數(shù)從I到21個可變調(diào)節(jié)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶可調(diào)諧多波長布里淵光纖激光器，其特征在于，多波長輸出可調(diào)諧范圍1530nm至1580nm，可調(diào)諧帶寬為50nm。
全文摘要
寬帶可調(diào)諧多波長布里淵光纖激光器，屬于光纖激光器領(lǐng)域，為解決現(xiàn)有布里淵多波長光纖激光器不能調(diào)節(jié)輸出波長數(shù)的問題，該技術(shù)方案可調(diào)諧布里淵泵浦與輸入/輸出環(huán)行器連接，輸入/輸出環(huán)行器與耦合器連接，輸入/輸出環(huán)行器與隔離器連接，所有輸出光經(jīng)隔離器輸出；耦合器與偏振控制器連接，偏振控制器與波分復(fù)用器連接，偏振控制器可以調(diào)諧腔內(nèi)信號偏振損耗，實現(xiàn)對輸出信號波長數(shù)的調(diào)諧；波分復(fù)用器與摻鉺光纖連接，980nm泵浦激光器通過波分復(fù)用器進(jìn)入摻鉺光纖，產(chǎn)生增益，作為對腔內(nèi)光信號的放大，摻鉺光纖與耦合器連接；耦合器與單模光纖的連接，單模光纖與反射環(huán)行器連接，反射環(huán)行器另外兩端口連接，用來反射單模光纖中的透射光。
文檔編號H01S3/067GK103247934SQ20131015268
公開日2013年8月14日 申請日期2013年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月27日
發(fā)明者王天樞, 張鵬, 賈青松 申請人:長春理工大學(xué)