低插損三環(huán)路窄線寬布里淵光纖激光器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種光纖激光器，尤其是一種包括窄線寬單頻連續(xù)激光器、摻鉺光纖 放大器、偏振控制器、光環(huán)形器、光分路器、單模光纖、未泵浦的摻鉺光纖、光電調(diào)制器、信號 發(fā)生器、光電探測器和頻譜分析儀的三環(huán)路低閾值窄線寬布里淵光纖激光器。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于受激布里淵散射具有帶寬窄噪聲低的特性，被廣泛用于分布式光纖傳感、窄 帶低噪放大器、窄線寬光纖激光器以及微波光子發(fā)生器等，特別地，從1976年Hill等研究 者（Appl.Phys.Lett. 1976，28(10): 608-609.)首次提出了布里淵光纖激光器后，由于 布里淵光纖激光器的窄線寬、低閾值和低成本等優(yōu)勢，吸引了很多研究者的關(guān)注和研究，因 此國內(nèi)外學(xué)者也主要集中在這三個(gè)方向。
[0003] 根據(jù)布里淵光纖激光器的基本理論（Opt.Lett.,vol. 7，no. 10，pp.509 -511， 1982. )， 如果想要獲得更窄的線寬及更低的閾值， 就需要提高諧振腔的Q值， 即提 高腔內(nèi)能量和腔外能量的比值，針對此許多研究者開展了相關(guān)的研究工作。Yong等研究 者使用非對稱的馬赫曾德爾干涉結(jié)構(gòu)得到了小于1kHz線寬的單縱模輸出（J.Lightw. Technol.，vol. 21，no. 2，pp. 546 - 554，F(xiàn)eb. 2003)，通過非對稱的馬赫曾德爾干 涉分別濾出泵浦光和布里淵激光，因?yàn)樵谥C振腔中只有布里淵激光，所以可以有效減小 腔損耗，此結(jié)構(gòu)雖然簡單而且使用的是商用的DFB激光器，但此結(jié)構(gòu)還需要一個(gè)高精度 (0. 〇l°C)的恒溫箱來保證其濾波特性；Shen等研究者使用布拉格光柵構(gòu)成的法珀腔實(shí)現(xiàn) 了 11GHz的微波信號（J.LightwaveTechnol. 23，1860-1865, 2005.)，但需要精確調(diào)節(jié) FBG的反射率才可以獲得窄線寬輸出，這樣無形中就增加了諧振腔環(huán)路的損耗；Geng等研 究者使用了TOlKPound-Drever-Hall)穩(wěn)定系統(tǒng)（IEEEPhoton.Technol.Lett.vol. 18， no. 17，pp. 1813-1815，S印? 1，2006.)，實(shí)現(xiàn)了 75Hz的理論線寬值，但此配置較復(fù)雜 且成本高。上述實(shí)驗(yàn)裝置都存在一個(gè)共性的問題，就是諧振腔的環(huán)長長度都在l〇m~20m范 圍內(nèi)，其會限制布里淵光纖激光器線寬和閾值的進(jìn)一步優(yōu)化。
[0004] 針對環(huán)長長度的限制，Chen等研究者將諧振腔長度擴(kuò)展至500m的高非線性光 纖，以此作為提供布里淵增益的介質(zhì)（Appl.Phys.B，vol. 107，no. 3，pp. 791 - 794， 2012.)，同時(shí)配以自適應(yīng)的超窄帶通濾波器，實(shí)現(xiàn)了單縱模激光輸出，但沒有測出其真實(shí)的 線寬值，而且此自適應(yīng)的超窄帶通濾波器需要精確控制泵浦光功率，這樣就增加了腔的損 耗，達(dá)不到優(yōu)化激光器閾值的效果，同時(shí)500m的高非線性光纖價(jià)格也非常昂貴。
[0005] 為了既保證窄線寬和低閾值的特性，又有效降低系統(tǒng)的成本，迫切需要開發(fā)一種 既可以優(yōu)化激光器的閾值和線寬特性，又可以有效地降低系統(tǒng)成本的布里淵光纖激光器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種閾值低、線寬窄且成本低的 低插損三環(huán)路布里淵光纖激光器。
[0007] 本發(fā)明的上述目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0008]-種低插損三環(huán)路窄線寬布里淵光纖激光器，包括窄線寬單頻連續(xù)激光器、摻鉺 光纖放大器、偏振控制器、光環(huán)形器、光分路器、單模光纖、未泵浦的摻鉺光纖、光電調(diào)制器、 信號發(fā)生器、光電探測器和頻譜分析儀；其特征在于：窄線寬單頻連續(xù)激光器作為布里淵 光纖激光器的泵浦光，經(jīng)摻鉺光纖放大器、第一偏振控制器和光環(huán)形器后，注入到第一個(gè)低 插損單通環(huán)路中，其中第一偏振控制器用來調(diào)節(jié)泵浦光和斯托克斯波之間的偏振態(tài)；泵浦 光在諧振腔中只運(yùn)行一周，沿順時(shí)針方向先后經(jīng)第一單模光纖、第一光分路器、第五光分路 器和第二光分路器，在光環(huán)形器的第三端口停止；當(dāng)泵浦光功率大于受激布里淵散射的閾 值時(shí)，產(chǎn)生后向的布里淵激光，布里淵激光沿逆時(shí)針方向先后經(jīng)過光環(huán)形器、第二光分路 器、第五光分路器、第一光分路器和第一單模光纖后發(fā)生諧振，其中第五光分路器的一個(gè)端 口作為激光器的輸出端；為了保證激光器單縱模運(yùn)行，增設(shè)了兩個(gè)低插損環(huán)路濾波器，一個(gè) 由第一光分路器和第二單模光纖組成，另一個(gè)由第二光分路器和未泵浦的摻鉺光纖組成， 依據(jù)維納效應(yīng)，選擇合適的光纖長度，就可以獲得窄線寬單縱模布里淵光纖激光器；之后用 線寬測量系統(tǒng)對從光分路器輸出的激光進(jìn)行頻譜觀測和線寬測量，輸出的光經(jīng)過第三光分 路器分為兩路，一路經(jīng)過第二偏振控制器和光電調(diào)制器，用信號發(fā)生器提供頻移信號，另一 路經(jīng)過第三單模光纖后和第一路光在第四光分路器處匯合，輸出光經(jīng)過光電探測器后，用 頻譜分析儀進(jìn)行測量。
[0009] 基于上述技術(shù)方案，進(jìn)一步的附加技術(shù)方案如下。
[0010] ⑴所述窄線寬單頻激光器是中心波長為1550nm，光譜線寬為10kHz，邊摸抑制比 >35dB，最大輸出功率為5mW的連續(xù)運(yùn)行激光器。
[0011] (2)所述摻鉺光纖放大器其增益為15dB，波長范圍為1528~1565nm。
[0012] (3)所述第一單模光纖、第二單模光纖和第三單模光纖是長度分別為1km、100m和 27km的G. 652單模光纖。
[0013] (4)所述未泵浦的摻鉺光纖的長度是10m。
[0014] (5)所述第一光分路器、第二光分路器、第三光分路器和第四光分路器的分光比都 是50 : 50,而第五光分路器的分光比是10 : 90。
[0015] (6)所述高速光電探測器響應(yīng)帶寬是0~12GHz，響應(yīng)波長范圍為400~1650nm。
[0016] (7)所述頻譜儀帶寬是0~26. 5GHz，最小分辨率是1Hz。
[0017] 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明上述所提供的一種低插損三環(huán)路窄線寬布里淵光纖激光器技術(shù)方案， 與現(xiàn)有布里淵光纖激光器技術(shù)相比，實(shí)現(xiàn)了低閾值和窄線寬的單模激光輸出，而且成本低， 其優(yōu)點(diǎn)與積極效果具體體現(xiàn)在如下兩方面： 一是與現(xiàn)有布里淵光纖激光器相比，諧振腔內(nèi)光纖長度延長至lkm，而且所用光纖是目 前廣泛使用的G. 652標(biāo)準(zhǔn)單模光纖，這樣不僅可以有效優(yōu)化激光器閾值和線寬，還可以減 少系統(tǒng)成本； 二是與現(xiàn)有布里淵光纖激光器相比，使用了低插損三環(huán)路裝置，既不需要精確控制泵 浦光的功率，又沒有引入額外的腔損耗，有效降低了激光器的閾值，而且根據(jù)維納效應(yīng)，可 以保證激光器的單縱模運(yùn)行狀態(tài)。
【附圖說明】
[0018] 圖1是本發(fā)明布里淵光纖激光器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019] 圖2是對本發(fā)明布里淵光纖激光器進(jìn)行線寬測量的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020] 圖3是本發(fā)明布里淵光纖激光器單通環(huán)路頻譜測試結(jié)果。
[0021] 圖4是本發(fā)明布里淵光纖激光器低插損三環(huán)路后頻譜測試結(jié)果。
[0022] 圖5是本發(fā)明布里淵光纖激光器閾值曲線測試結(jié)果。
[0023] 圖6是本發(fā)明布里淵光纖激光器線寬測試結(jié)果。
[0024] 圖中：1:窄線寬單頻激光器；2:摻鉺光纖放大器；3:第一偏振控制器；4:光環(huán)形 器；5 :第一單模光纖；6 :第二單模光纖；7 :未泵浦的摻鉺光纖；8a:第一光分路器；8b:第 二光分路器；8c:第三光分路器；8d:第四光分路器；9 :第五光分路器；a:線寬測量系統(tǒng)； 10 :第二偏振控制器；11 :光電調(diào)制器；12 :信號發(fā)生器；13 :第三單模光纖；14 :光電探測 器；15:頻譜分析儀。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 下面對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作出進(jìn)一步的說明。
[0026] 如附圖1-