一種新型布裡淵摻鉺光纖環形腔雷射器的製作方法
2023-06-01 07:24:21 2
專利名稱：一種新型布裡淵摻鉺光纖環形腔雷射器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及光纖雷射器，具體是一種利用布裡淵非線性增益和摻鉺光纖線性增益相結合的多波長布裡淵摻鉺光纖雷射器。
背景技術：
多波長光纖雷射器在密集波分復用(DWDM)系統、光學測試、光譜學、分布式多波長光纖傳感系統等方面有著廣泛的應用前景。尤其是在密集波分復用系統中，多波長光纖雷射器因其具有窄線寬、高輸出功率、良好的穩定性、易於與光纖通信系統兼容等優點，可以同時為現代光波分復用通信系統提供多個信道光源，使光源的設計更為緊湊、經濟，因此在波分復用系統中具有重要的應用前景。目前，實現多波長光纖雷射器的主要技術有採用液氮對摻鉺光纖(EDF)進行冷卻、採用雙芯摻鉺光纖或者利用偏振光的燒孔效應、在非線性光纖環內採用四波混頻效應、利用受激布裡淵的非線性增益等。其中，布裡淵摻鉺光纖雷射器是一種新型的多波長光纖雷射器，與其他多波長光纖雷射器相比，具有波長間隔穩定、線寬窄和結構簡單等特點，而它波長間隔較小(約0. 088nm)，更適合作為密集波分復用的光源。布裡淵摻鉺光纖雷射器首先是由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裡淵增益組成，利用布裡淵級聯效應，可在室溫下獲得穩定的多波長輸出。目前，這類雷射器主要有環形腔、線形腔、雙環形腔幾種。多波長布裡淵摻鉺光纖雷射器影響多波長數量的因素有EDFA抽運功率，布裡淵抽運功率，目前，主要通過增大EDFA抽運功率來增加多波長數量，未見有通過光耦合器耦合比的優化配置增加波長數量。
發明內容本實用新型針對現有技術的不足，通過耦合器的優化配置以增加雷射器輸出的波長數，提出一種裝置結構簡單的多波長布裡淵摻鉺光纖雷射器。本實用新型包括窄線寬DFB雷射器、光隔離器、光環形器、光耦合器、EDFA、單模光纖，其中兩個光耦合器構成倒S結構，實現布裡淵級聯效應，一個光耦合器分光比小的一端作為雷射輸出埠。連接關係為DFB雷射器經過光隔離器與光環形器的第一埠相連，光環形器的第二埠與光稱合器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。光環形器的第三埠與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結構採用兩個70/30光耦合器連接，用以將在腔中逆時針循環的一部分斯託克斯信號光重新沿順時針進入單模光纖中，產生下一階沿逆時針傳輸的斯託克斯信號光，從而產生多波長雷射輸出。其中，光耦合器將環路中70%的光用來產生下一階布裡淵散射，從而產生更多級數的斯託克斯信號光，輸出較多的波長。[0008]所述的光環形器的作用為將光循環地從第一埠傳輸到第二埠，將第二埠的光傳輸到第三埠。 所述的DFB雷射器輸出波長約為1551nm。所述的EDFA功率約為150mW,用來補償光纖中光的損耗及放大環路中的光信號。所述的單模光纖長度為5. 9km。以上所述所有的連接介質均為光纖。本實用新型主要用於作為光通信、光傳感，波分復用中的光源。本發明採用了摻鉺光纖放大器的線性增益和布裡淵非線性增益相結合，在常溫下能夠得到穩定的多波長輸出。同時，優化倒S結構中光耦合器的分光比，得到了最多波長數的雷射輸出，且相鄰波長峰值功率較為平坦。
圖I為本實用新型的結構示意圖；圖2為本實用新型在光譜儀測得的各種耦合比下的雷射輸出光譜圖；其中，圖(a)為光耦合器4、5為50/50，光耦合器9為10/90時雷射輸出光譜圖；圖(b)為光I禹合器4、5為60/40,光f禹合器9為10/90時雷射輸出光譜圖；圖(c)為光I禹合器
4、5為70/30，光耦合器9為10/90時雷射輸出光譜圖；圖(d)為光耦合器4、5為70/30，光耦合器9為20/80時雷射輸出光譜圖；圖3為本實用新型在光耦合器耦合比優化後利用光譜儀測得的雷射輸出光譜圖；圖4為本實用新型在光耦合器耦合比優化後得到的雷射輸出穩定性圖。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步說明。本實用新型設計通過耦合器的優化配置以增加雷射器輸出的波長數，具體實施方式
參照圖I。它由窄線寬DFB雷射器I、光隔離器2、光環形器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構成。DFB雷射器輸出的窄線寬、高功率雷射器(其功率大於受激布裡淵閾值，線寬小於布裡淵增益線寬)經光環形器順時針進入光纖環形腔中，在單模光纖中產生逆時針的布裡淵散射光，其頻率與入射光相比下移約11GHz，帶寬約為幾十MHz。由於在環路中有光隔離器7，光路不能沿順時針方向傳播，在環路中逆時針傳播的斯託克斯信號光經EDFA放大,一部分作通過光I禹合器9輸出，其餘的經由光I禹合器4、5構成的倒S結構一部分作為信號光，一部分重新順時針進入單模光纖中，當這部分信號光功率達到受激布裡淵散射閾值時，產生逆時針的二階斯託克斯信號光，這個過程如此反覆循環，形成布裡淵級聯效應，從而輸出多波長雷射。
權利要求1.一種新型布裡淵摻鉺光纖環形腔雷射器，包括DFB雷射器、光隔離器、光環形器、70/30光耦合器、20/80光耦合器、EDFA、單模光纖；其特徵在於，光環形器(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埠，另一端與光隔離器(7)相連；光隔離器⑵一端與DFB雷射器⑴相連,一端與光環形器(3)的第一埠相連。
2.根據權利要求I所述的一種新型布裡淵摻鉺光纖環形腔雷射器，其特徵在於，所述DFB雷射器(I)的功率應大於布裡淵散射閾值，線寬小於布裡淵增益線寬。
3.根據權利要求I所述的一種新型環形腔結構多波長布裡淵摻鉺光纖雷射器，其特徵在於，所述單模光纖(6)長度為5. 9km，光在單模光纖中能產生布裡淵散射效果。
4.根據權利要求I所述的一種新型布裡淵摻鉺光纖環形腔雷射器，其特徵在於，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形器(3)的第二埠相連，光稱合器(5)分光比低的一端與單模光纖相連,構成倒S結構，從而使環路中的一部分光能順時針進入單模光纖中，產生布裡淵級聯效應，從而產生等間距的多波長輸出。
5.根據權利要求I所述的一種新型布裡淵摻鉺光纖環形腔雷射器，其特徵在於，所述EDFA (8)能夠放大布裡淵散射光，從而使順時針進入單模光纖中的斯託克斯信號光強度高於布裡淵散射閾值產生下一階斯託克斯信號光。
專利摘要本實用新型公開了一種基於布裡淵效應的新型環形腔結構多波長光纖雷射器，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，通過級聯效應輸出頻率間隔固定的多波長雷射。結構包括光耦合器(4)、單模光纖(6)、光耦合器(5)構成的倒S結構，窄線寬DFB雷射器(1)、光隔離器(2)、光環形器(3)、摻鉺光纖放大器(8)、光耦合器(9)、光隔離器(7)；窄線寬DFB雷射器(1)經光隔離器(2)與光環形器(3)的第一埠相連，光環形器(3)的第二埠與光耦合器(4)的第一埠相連，光耦合器(4)的第二埠與光耦合器(5)的第二埠相連，光耦合器(4)的第三埠經單模光纖(6)與光耦合器(5)的第一埠相連，光耦合器(5)的第三埠經光隔離器(7)與光耦合器(9)的第二埠相連，光耦合器(9)的第三埠經摻鉺光纖放大器(8)與光環形器(3)的第三埠相連，光耦合器(9)的第一埠為整個裝置的輸出埠，與光譜儀相連。本實用新型多波長布裡淵摻鉺光纖雷射器結構簡單，波長間隔穩定。
文檔編號H01S3/13GK202550280SQ20112042661
公開日2012年11月21日 申請日期2011年10月27日 優先權日2011年10月27日
發明者屠於夢, 李小瑞, 王劍鋒, 金永興, 龔華平 申請人:中國計量學院