本實(shí)用新型屬于激光器技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及到一種基于超連續(xù)譜光源的寬波段可調(diào)諧脈沖光纖激光器。
背景技術(shù):
隨著技術(shù)的飛速發(fā)展,大容量光纖通信已成為趨勢(shì)。目前,波分復(fù)用(WDM)技術(shù)及光時(shí)分復(fù)用(OTDM)技術(shù)的發(fā)展為光纖通信提供了技術(shù)支持,但是在這兩種技術(shù)中的任何一種技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)一步擴(kuò)大通信容量都已經(jīng)非常困難,如果能將這兩種技術(shù)結(jié)合起來就可以實(shí)現(xiàn)更大的通信容量,在這樣一種系統(tǒng)中,需要多波長的超短光脈沖源作系統(tǒng)的發(fā)射光源?;诔B續(xù)譜光源的寬波段可調(diào)諧超短光脈沖能夠在較寬的光譜范圍內(nèi)產(chǎn)生多波長超短光脈沖,可完全覆蓋近紅外、中紅外波段。所以它在未來的大容量光纖通信中有重要的作用。
傳統(tǒng)的幾種波長可調(diào)諧激光器包括:基于光纖非線性效應(yīng)的可調(diào)諧被動(dòng)鎖模光纖激光器、布拉格反射激光器以及分布反饋激光器等;對(duì)于以上幾種激光器而言,可調(diào)諧波長范圍較窄,光路非常復(fù)雜,操作繁瑣,封裝方式以及工藝較為復(fù)雜,有些還會(huì)受到外界溫度的影響,在制造中成本較高,大大地限制了可調(diào)諧激光器的制造與應(yīng)用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于克服上述的不足,提供一種設(shè)計(jì)合理、結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、降低成本、可實(shí)現(xiàn)較寬波段的可調(diào)諧激光脈沖輸出的基于超連續(xù)譜光源的寬波段可調(diào)諧脈沖光纖激光器。
解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是:在泵浦光出射光軸水平方向右側(cè)依次設(shè)置有光纖隔離器、功率放大器、第一透鏡耦合器、高非線性光纖、第二透鏡耦合器、中紅外分束鏡、光譜儀和濾波模塊;
所述的功率放大器對(duì)抽運(yùn)激光進(jìn)行放大并輸出;
所述的高非線性光纖用于產(chǎn)生平坦的超連續(xù)譜光源;
所述的第一透鏡耦合器使普通單模光與高非線性光纖實(shí)現(xiàn)低損耗耦合;第二透鏡耦合器實(shí)現(xiàn)寬帶光源的低損耗耦合輸出;
所述的中紅外分束鏡將分出1%左右的檢測(cè)輸出進(jìn)入所述的光譜檢測(cè)儀檢測(cè),其余光通過所述的濾波模塊進(jìn)而產(chǎn)生所需波長的脈沖激光輸出。
本實(shí)用新型的泵浦源為2μm波長的光纖激光器。
本實(shí)用新型的泵浦源為2μm波長的摻銩光纖激光器。
本實(shí)用新型的高非線性光纖為微結(jié)構(gòu)硫化物光纖。
本實(shí)用新型的第一透鏡耦合器和第二透鏡耦合器為GaF2中紅外NA匹配透鏡。
本實(shí)用新型的濾波模塊包括第一準(zhǔn)直透鏡、衍射光柵、第二準(zhǔn)直透鏡以及遮光板,所述的衍射光柵傾斜設(shè)置于所述的第一準(zhǔn)直透鏡光出射光軸水平方向的右側(cè),所述的第二準(zhǔn)直透鏡設(shè)置于所述的衍射光柵的正下方,第二準(zhǔn)直透鏡的正下方設(shè)置有遮光板;所述的遮光板上表面涂有吸光物質(zhì)且設(shè)置有圓形通孔。
本實(shí)用新型的功率放大器包括半導(dǎo)體激光器、光纖合束器以及增益光纖,所述的半導(dǎo)體激光器的右側(cè)依次設(shè)置光纖合束器和增益光纖。
本實(shí)用新型的增益光纖是稀土摻雜的雙包層光纖。
由于本實(shí)用新型采用了在泵浦光出射光軸水平方向右側(cè)依次設(shè)置有光纖隔離器、功率放大器、第一透鏡耦合器、高非線性光纖、第二透鏡耦合器、中紅外分束鏡、光譜儀和濾波模塊,第一透鏡耦合器使普通單模光與高非線性光纖實(shí)現(xiàn)低損耗耦合,由于采用高非線性光纖,能夠得到平坦的中紅外超連續(xù)譜寬帶光源,第二透鏡耦合器實(shí)現(xiàn)寬帶光源的低損耗耦合輸出,同時(shí)結(jié)合濾波模塊,通過旋轉(zhuǎn)衍射光柵改變?nèi)肷浣铅恋拇笮亩淖冄苌浣铅?,?shí)現(xiàn)各種不同波長復(fù)合的寬帶光源經(jīng)光柵衍射后的波長分離,使得波長對(duì)應(yīng)遮光板圓形通孔位置的光輸出,實(shí)現(xiàn)一個(gè)寬波段可調(diào)諧的脈沖激光輸出,實(shí)現(xiàn)一種基于超連續(xù)譜光源的寬波段可調(diào)諧脈沖光纖激光器,本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單、體積小、激光可調(diào)諧波段較寬、調(diào)諧速度快,降低了制造工藝難度和生產(chǎn)成本,可推廣應(yīng)用到大容量光纖通信中。
附圖說明
圖1是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是圖1中濾波模塊12的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例1中微結(jié)構(gòu)硫化物光纖的擬合色散曲線。
圖中:1、泵浦源;2、光纖隔離器;3、半導(dǎo)體激光器;4、光纖合束器;5、增益光纖;6、功率放大器;7、第一透鏡耦合器;8、高非線性光纖;9、第二透鏡耦合器;10、中紅外分束鏡;11、光譜儀;12、濾波模塊;121、第一準(zhǔn)直透鏡;122、衍射光柵;123、第二準(zhǔn)直透鏡;124、遮光板。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說明,但本實(shí)用新型不限于這些實(shí)施例。
實(shí)施例1
在圖1中,本實(shí)用新型包括用于輸出泵浦光的泵浦源1,本實(shí)施例的泵浦源1為2μm波長的光纖激光器,優(yōu)選地,該光纖激光器為摻銩光纖激光器,用于實(shí)現(xiàn)與高非線性光纖8零色散波長的匹配。在泵浦光出射光軸水平方向右側(cè)依次設(shè)置有光纖隔離器2、功率放大器6、第一透鏡耦合器7、高非線性光纖8、第二透鏡耦合器9、中紅外分束鏡10、光譜儀11和濾波模塊12;光纖隔離器2消除向后傳輸光產(chǎn)生的附加噪聲同時(shí)可防止功率放大后的激光反射對(duì)前級(jí)系統(tǒng)造成損傷,光纖隔離器2的規(guī)格為2μm光纖法拉第旋光型隔離器,經(jīng)過光纖隔離器2的激光進(jìn)入功率放大器6進(jìn)行功率放大并輸出,所述的功率放大器6包括半導(dǎo)體激光器3、光纖合束器4和增益光纖5,半導(dǎo)體激光器3的右側(cè)依次設(shè)置有光纖合束器和增益光纖5,增益光纖5是稀土摻雜的雙包層光纖,經(jīng)過功率放大器6輸出的激光透過第一透鏡耦合器7實(shí)現(xiàn)與高非線性光纖8的低損耗耦合,進(jìn)一步地,本實(shí)施例的高非線性光纖8為微結(jié)構(gòu)硫化物光纖,由于其色散可控以及較高的非線性系數(shù),能夠產(chǎn)生平坦的帶寬為1μm~5μm的中紅外超連續(xù)譜寬帶光源,圖3是本實(shí)施例微結(jié)構(gòu)硫化物光纖的擬合色散曲線,其零色散波長位于2μm左右,且泵浦源1輸出的激光波長為2μm,能夠很好的與高非線性光纖8的零色散波長相匹配,基于高非線性光纖8的高非線性系數(shù)以及多種非線性效應(yīng)如自相位調(diào)制、交叉相位調(diào)制、受激拉曼散射及四波混頻等的共同作用使得輸出光譜得到極大的展寬,并且泵浦源1輸出的激光中心波長與高非線性光纖8的零色散波長相匹配,從而得到平坦的帶寬為1μm~5μm的中紅外超連續(xù)譜寬帶光源,再由第二透鏡耦合器9實(shí)現(xiàn)寬帶光源的低損耗耦合輸出,進(jìn)一步地,本實(shí)施例的第一透鏡耦合器7和第二透鏡耦合器9為GaF2中紅外NA匹配透鏡,使普通單模光纖與高非線性光纖實(shí)現(xiàn)低損耗耦合;經(jīng)前級(jí)系統(tǒng)得到的寬帶光源經(jīng)中紅外分束鏡10將分出1%左右的檢測(cè)輸出進(jìn)入光譜儀11檢測(cè),其余光傳輸通過濾波模塊12實(shí)現(xiàn)寬波段可調(diào)的脈沖激光。
在圖2中,本實(shí)施例的濾波模塊12包括第一準(zhǔn)直透鏡121、衍射光柵122、第二準(zhǔn)直透鏡123以及遮光板124,所述的衍射光柵122傾斜設(shè)置于所述的第一準(zhǔn)直透鏡121光出射光軸水平方向的右側(cè),所述的第二準(zhǔn)直透鏡123設(shè)置于所述的衍射光柵122的正下方,第二準(zhǔn)直透鏡123的正下方設(shè)置有遮光板124;所述的遮光板124上表面涂有吸光物質(zhì)且設(shè)置有圓形通孔,寬帶光源通過準(zhǔn)直透鏡121使光線準(zhǔn)直投射到衍射光柵122上,經(jīng)衍射光柵122作用可將不同波長的光分離,再經(jīng)準(zhǔn)直透鏡123進(jìn)行光線準(zhǔn)直,最后將波長分離的光投射到設(shè)置有圓形通孔的遮光板124的不同位置,由于遮光板124除圓形通孔以外的位置上都涂有吸光物質(zhì),所以,只有圓形通孔位置所對(duì)應(yīng)的波長激光可以輸出,其他波長的光都被吸收。其中,所述的第一準(zhǔn)直透鏡121進(jìn)行準(zhǔn)直后的光線與衍射光柵122的入射角為α,該光線經(jīng)過衍射光柵122衍射后的衍射角為β,所述的入射角α和衍射角β滿足光柵方程d(sinα±sinβ)=mλ,式中,d為光柵常數(shù),λ為波長,m為光譜級(jí)數(shù),這里取m=1,通過旋轉(zhuǎn)衍射光柵122改變?nèi)肷浣铅恋拇笮亩淖冄苌浣铅?,?shí)現(xiàn)各種不同波長復(fù)合的寬帶光源經(jīng)光柵衍射后的波長分離,使得波長對(duì)應(yīng)遮光板124圓形通孔位置的光輸出,實(shí)現(xiàn)一個(gè)寬波段可調(diào)諧的脈沖激光輸出。
本實(shí)用新型的工作原理如下:
采用本實(shí)用新型實(shí)施例1的裝置,泵浦源1輸出波長為2μm的激光,經(jīng)過光纖隔離器2后傳輸?shù)焦β史糯笃?,經(jīng)功率放大器6進(jìn)行功率放大并輸出,經(jīng)過功率放大器6輸出的激光透過第一透鏡耦合器7實(shí)現(xiàn)與高非線性光纖8的低損耗耦合得到平坦的中紅外超連續(xù)譜寬帶光源,其中高線性光纖8為微結(jié)構(gòu)硫化物光纖,再由第二透鏡耦合器9實(shí)現(xiàn)寬帶光源的低損耗耦合輸出,得到的寬帶光源經(jīng)中紅外分束鏡10將分出1%左右的檢測(cè)輸出進(jìn)入光譜儀11檢測(cè),其余光傳輸通過濾波模塊12,寬帶光源通過準(zhǔn)直透鏡121使光線準(zhǔn)直投射到衍射光柵122上,經(jīng)衍射光柵122作用將不同波長的光分離,再經(jīng)準(zhǔn)直透鏡123進(jìn)行光線準(zhǔn)直,最后將波長分離的光投射到設(shè)置有圓形通孔的遮光板124的不同位置,由于遮光板124除圓形通孔以外的位置上都涂有吸光物質(zhì),所以,只有圓形通孔位置所對(duì)應(yīng)的波長激光可以輸出,其他波長的光都被吸收,由光柵方程d(sinα±sinβ)=mλ可知,式中,d為光柵常數(shù),λ為波長,α為入射角,β為衍射角,m為光譜級(jí)數(shù),這里取m=1,通過旋轉(zhuǎn)衍射光柵122改變?nèi)肷浣铅恋拇笮亩淖冄苌浣铅?,?shí)現(xiàn)各種不同波長復(fù)合的寬帶光源經(jīng)光柵衍射后的波長分離,使得波長對(duì)應(yīng)遮光板124圓形通孔位置的光輸出,實(shí)現(xiàn)一個(gè)寬波段可調(diào)諧的脈沖激光輸出。