CN113572003B - 一种基于双Sagnac环的通道间隔可调谐多波长光纤激光器 - Google Patents

一种基于双Sagnac环的通道间隔可调谐多波长光纤激光器 Download PDF

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Abstract

本发明基于双Sagnac环的通道间隔可调谐多波长光纤激光器，包括泵浦源，泵浦源、波分复用器、掺铒光纤、偏振无关隔离器、第一光耦合器依次串接，第一光耦合器分三路分别连接第二光耦合器、第三光耦合器、第三偏振器；第二光耦合器分两路，两路分别依次通过偏振控制器、保偏光纤连接第三光耦合器；第三偏振器通过高非线性光纤连接第四耦合器，第四耦合器与光谱仪连接，且第四耦合器接入第二光耦合器。本发明可以得到通道间隔可调谐的多波长激光输出，其多波长的输出功率受泵浦功率、环形腔长度、腔内非线性效应和腔内损耗等控制，随着各种光电器件的不断发展，将会得到更稳定的激光输出，其应用领域也会更加广泛。

Description

一种基于双Sagnac环的通道间隔可调谐多波长光纤激光器
技术领域
本发明属于光通信技术领域，具体涉及一种基于双Sagnac环的通道间隔可调谐多波长光纤激光器。
背景技术
多波长光纤激光器在波分复用系统和微波光子学领域有着广泛的应用。在波分复用系统领域中由于多波长光纤激光器具有可以产生多个波长的特性，满足了大容量光纤通信系统的要求，非常有效地降低了通信系统的成本。而在微波光子学领域中可以利用多波长光纤激光器结合拍频技术来产生微波信号源。此外，多波长光纤激光器也可以应用于光谱分析、光纤传感等领域。多波长光纤激光器经济性较高，且应用前景广阔，因此有着重要的研究价值。
迄今为止，已经有很多种方法用来实现多波长激光输出，比如使用马赫-曾德尔干涉仪、高双折射Sagnac环、lyot滤波器等，但是基于上述滤波器的多波长光纤激光器无法实现输出激光通道间隔的调谐。双Sagnac环是一种改进型Sagnac环的梳状滤波器，有着全光纤化，结构简单和制作容易等优点。基于双Sagnac环的多波长光纤激光器可以实现输出激光通道间隔可调谐的操作，通过控制双Sagnac环中的偏振控制器的偏转角度来调谐多波长激光的通道间隔，操作非常简单且可重复性良好。但现有多波长光纤激光器存在结构不简便，操作过于复杂，成本较高以及通道间隔不可调谐等问题。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本发明提出一种基于双Sagnac环的通道间隔可调谐多波长光纤激光器。本发明通过调整双Sagnac环滤波器中的偏振控制器，实现输出激光通道间隔可调谐；通过调节环形腔中的偏振控制器，利用四波混频效应从而抑制模式竞争，实现多波长激光的输出。
本发明采取以下技术方案：
一种基于双Sagnac环的通道间隔可调谐多波长光纤激光器，包括泵浦源(1)、波分复用器(2)、掺铒光纤(3)、偏振无关隔离器(4)、第一光耦合器(5-1)、第二光耦合器(5-2)、第三光耦合器(5-3)、第四光耦合器(5-4)、第一偏振控制器(6-1)、第二偏振控制器(6-2)、第三偏振控制器(6-3)、第一保偏光纤(7-1)、第二保偏光纤(7-2)、高非线性光纤(8)、光谱仪(9)。各个器件的连接方式为：泵浦源(1)与波分复用器(2)的第一端口通过光纤连接，波分复用器(2)的第三端口与掺铒光纤(3)的第一端通过光纤连接，掺铒光纤(3)的第二端与偏振无关隔离器(4)的第一端通过光纤连接，偏振无关隔离器(4)的第二端和第一光耦合器(5-1)的第一端口通过光纤连接，第一光耦合器(5-1)的第二端口和第二光耦合器(5-2)的第一端口通过光纤连接，第一光耦合器(5-1)的第四端口和第三光耦合器(5-3)的第一端口通过光纤连接，第二光耦合器(5-2)的第二端口和第一偏振控制器(6-1)的第一端口通过光纤连接，第一偏振控制器(6-1)的第二端口和第一保偏光纤(7-1)的第一端通过光纤连接，第一保偏光纤(7-1)的第二端和第三光耦合器(5-3)的第二端口通过光纤连接，第二光耦合器(5-2)的第三端口和第一偏振控制器(6-2)的第一端口通过光纤连接，第二偏振控制器(6-2)的第二端口和第二保偏光纤(7-2)的第一端通过光纤连接，第二保偏光纤(7-2)的第二端和第三光耦合器(5-3)的第三端口通过光纤连接，第一光耦合器(5-1)的第三端口和第三偏振控制器(6-3)的第一端口通过光纤连接，第三偏振控制器(6-3)的第二端口和高非线性光纤(8)的第一端口通过光纤连接，高非线性光纤(8)的第二端口和第四耦合器(5-4)的第一端口通过光纤连接，第四耦合器(5-4)的第二端口和光谱仪(9)通过光纤连接，第四耦合器(5-4)的第三端口与波分复用器(2)的第二端口通过光纤连接。
优选的，第一光耦合器(5-1)的第二端口为50％端口，第四端口为50％端口。
优选的，第二光耦合器(5-2)的第二端口为50％端口，第三端口为50％端口。
优选的，第三光耦合器(5-3)的第二端口为50％端口，第三端口为50％端口。
优选的，第四光耦合器(5-4)的第二端口为10％端口，第三端口为90％端口。
优选的，高非线性光纤(9)的长度为105m。
优选的，第一光耦合器(5-1)、第二光耦合器(5-2)、第三光耦合器(5-3)、第四光耦合器(5-4)的工作范围为1530nm至1570nm。
优选的，掺铒光纤(3)的增益范围为1530nm至1570nm。
本发明与现有技术相比所具有的优势：
本发明激光器利用双Sagnac环滤波器实现通道间隔可调的多波长激光输出。
本发明的原理：窄线宽可调谐激光器输出的980nm泵浦信号经过波分复用器后，经过EDF放大后，通过确保光路沿顺时针传播的偏振无关隔离器，进入由三个50/50耦合器、两段保偏光纤和两个偏振控制器组成的双Sagnac环中进行滤波，产生的波形经过高非线性光纤产生四波混频效应后，流入一个90/10的耦合器，90％能量返回腔内继续循环，10％的激光输出由光谱仪(AQ6370B)来进行观测。
本发明采用掺铒光纤作为增益介质，采用偏振无关隔离器确保光的传输方向，利用双Sagnac环实现通道间隔可调，通过调节双Sagnac环中的偏振控制器，可以获得通道间隔为0.9nm或者0.35nm的多波长激光，利用四波混频抑制模式竞争而实现稳定的多波长激光输出，调节环形腔中的偏振控制器，可以实现稳定的多波长激光。相比于现有的多波长光纤激光器，本发明激光器输出多波长的通道间隔可调谐，且输出更稳定，可应用范围更广。
本发明激光器的结构简单、成本低、可实现通道间隔可调谐的多波长输出且易于光纤系统集成，其特别适用于波分复用系统、光纤传感以及微波信号源的产生等技术领域。
附图说明
图1为本发明基于双Sagnac环的通道间隔可调谐多波长光纤激光器结构示意图。
图2通道间隔为0.9nm的多波长输出。
图3通道间隔为0.35nm的多波长输出。
具体实施方式
下面结合附图对本发明优选实施例作详细说明。
如图1所示，本实施例基于双Sagnac环的通道间隔可调谐多波长光纤激光器，包括泵浦源1、波分复用器2、掺铒光纤3、偏振无关隔离器4、第一光耦合器5-1、第二光耦合器5-2、第三光耦合器5-3、第四光耦合器5-4、第一偏振控制器6-1、第二偏振控制器6-2、第三偏振控制器6-3、第一保偏光纤7-1、第二保偏光纤7-2、高非线性光纤8、光谱仪9。
本实施例中，掺铒光纤3的增益范围为1530nm至1570nm。第一光耦合器5-1、第二光耦合器5-2、第三光耦合器5-3、第四光耦合器5-4工作范围为1530nm至1570nm，第四光耦合器5-4的o端口作为激光输出端口。
各器件具体连接关系：泵浦源1与波分复用器2的a端口通过光纤连接，波分复用器2的c端口与掺铒光纤3的一端通过光纤连接，掺铒光纤3的另一端与偏振无关隔离器4的一端通过光纤连接，偏振无关隔离器4的另一端和第一光耦合器5-1的d端口通过光纤连接，第一光耦合器5-1的e端口和第二光耦合器5-2的h端口通过光纤连接，第一光耦合器5-1的g端口和第三光耦合器5-3的k端口通过光纤连接，第二光耦合器5-2的i端口和第一偏振控制器6-1的一端口通过光纤连接，第一偏振控制器6-1的另一端口和第一保偏光纤7-1的一端通过光纤连接，第一保偏光纤7-1的另一端和第三光耦合器5-3的l端口通过光纤连接；第二光耦合器5-2的j端口和第一偏振控制器6-2)的一端口通过光纤连接，第二偏振控制器6-2的另一端口和第二保偏光纤7-2的一端通过光纤连接，第二保偏光纤7-2的另一端和第三光耦合器5-3的m端口通过光纤连接；第一光耦合器5-1的f端口和第三偏振控制器6-3的一端口通过光纤连接，第三偏振控制器6-3的另一端口和高非线性光纤8的一端口通过光纤连接，高非线性光纤8的另一端口和第四耦合器5-4的n端口通过光纤连接，第四耦合器5-4的p端口与波分复用器2的b端口通过光纤连接，第四耦合器5-4的o端口和光谱仪9通过光纤连接，从光谱仪9得到通道间隔可调谐的多波长激光输出。
开启泵浦光源1，调节泵浦功率，控制激光器输出功率。选择合适的掺铒光纤3、保偏光纤7-1和保偏光纤7-2，调节偏振控制器6-1和偏振控制器6-2可以改变输出光谱的通道间隔，通过调节偏振控制器6-3控制腔内的非线性效应可以得到的多波长激光。
本发明基于双Sagnac环实现通道间隔可调谐多波长激光的过程：
1、根据所需要获得的多波长光纤激光器的输出波长范围，选用对应增益范围的掺铒光纤，并根据激光腔内损耗确定掺铒光纤长度。
2、根据所需要获得的多波长光纤激光器的输出波长范围，选用对应工作波段范围的偏振无关隔离器和光耦合器。
3、根据所需要获得的多波长激光的通道间隔，选用两段合适长度的保偏光纤。
本发明可以得到通道间隔可调谐的多波长激光输出，其多波长的输出功率受泵浦功率、环形腔长度、腔内非线性效应和腔内损耗等控制，随着各种光电器件的不断发展，将会得到更稳定的激光输出，且其应用领域也会更加广泛。
以上对本发明的优选实施例及原理进行了详细说明，对本领域的普通技术人员而言，依据本发明提供的思想，在具体实施方式上会有改变之处，而这些改变也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于双Sagnac环的通道间隔可调谐多波长光纤激光器，其特征是包括泵浦源(1)、波分复用器(2)、掺铒光纤(3)、偏振无关隔离器(4)、第一光耦合器(5-1)、第二光耦合器(5-2)、第三光耦合器(5-3)、第四光耦合器(5-4)、第一偏振控制器(6-1)、第二偏振控制器(6-2)、第三偏振控制器(6-3)、第一保偏光纤(7-1)、第二保偏光纤(7-2)、高非线性光纤(8)、光谱仪(9)；泵浦源(1)与波分复用器(2)的第一端口通过光纤连接，波分复用器(2)的第三端口与掺铒光纤(3)的第一端通过光纤连接，掺铒光纤(3)的第二端与偏振无关隔离器(4)的第一端通过光纤连接，偏振无关隔离器(4)的第二端和第一光耦合器(5-1)的第一端口通过光纤连接，第一光耦合器(5-1)的第二端口和第二光耦合器(5-2)的第一端口通过光纤连接，第一光耦合器(5-1)的第四端口和第三光耦合器(5-3)的第一端口通过光纤连接，第二光耦合器(5-2)的第二端口和第一偏振控制器(6-1)的第一端口通过光纤连接，第一偏振控制器(6-1)的第二端口和第一保偏光纤(7-1)的第一一端通过光纤连接，第一保偏光纤(7-1)的第二端和第三光耦合器(5-3)的第二端口通过光纤连接，第二光耦合器(5-2)的第三端口和第一偏振控制器(6-2)的第一端口通过光纤连接，第二偏振控制器(6-2)的第二端口和第二保偏光纤(7-2)的第一端通过光纤连接，第二保偏光纤(7-2)的第二端和第三光耦合器(5-3)的第三端口通过光纤连接，第一光耦合器(5-1)的第三端口和第三偏振控制器(6-3)的第一端口通过光纤连接，第三偏振控制器(6-3)的第二端口和高非线性光纤(8)的第一端口通过光纤连接，高非线性光纤(8)的第二端口和第四耦合器(5-4)的第一端口通过光纤连接，第四耦合器(5-4)的第二端口和光谱仪(9)通过光纤连接，第四耦合器(5-4)的第三端口与波分复用器(2)的第二端口通过光纤连接。
2.如权利要求1所述基于双Sagnac环的通道间隔可调谐多波长光纤激光器，其特征是，第一光耦合器(5-1)的第二端口为50％端口，第四端口为50％端口。
3.如权利要求1所述基于双Sagnac环的通道间隔可调谐多波长光纤激光器，其特征是，第二光耦合器(5-2)的第二端口为50％端口，第三端口为50％端口。
4.如权利要求1所述基于双Sagnac环的通道间隔可调谐多波长光纤激光器，其特征是，第三光耦合器(5-3)的第二端口为50％端口，第三端口为50％端口。
5.如权利要求1所述基于双Sagnac环的通道间隔可调谐多波长光纤激光器，其特征是，第四光耦合器(5-4)的第二端口为10％端口，第三端口为90％端口。
6.如权利要求1所述基于双Sagnac环的通道间隔可调谐多波长光纤激光器，其特征是，高非线性光纤(9)的长度为105m。
7.如权利要求1-5任一项所述基于双Sagnac环的通道间隔可调谐多波长光纤激光器，其特征是，第一光耦合器(5-1)、第二光耦合器(5-2)、第三光耦合器(5-3)、第四光耦合器(5-4)的工作范围为1530nm至1570nm。
8.如权利要求1所述基于双Sagnac环的通道间隔可调谐多波长光纤激光器，其特征是，掺铒光纤(3)的增益范围为1530nm至1570nm。
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