CN101212115A - 可调谐掺铒光纤环形腔激光器 - Google Patents

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Abstract

本发明一种可调谐掺铒光纤环形腔激光器，能输出稳定的波长与功率，涉及光纤通信技术。本发明的可调激光器和隔离器通过第一光耦合器的输入端与环形腔相连；WDM耦合器将980nm泵浦光耦合进掺铒光纤增益介质；第二光耦合器为输出端口；通过控制相移光栅的相移量，实现滤波功能；通过调整可调激光器的注入激光的波长，实现注入锁定，稳定输出激光。本发明的可调谐单纵模掺铒光纤环形腔激光器，成本低，装置简单且操作容易，最终可获得输出波长与功率稳定的波长可调谐的单纵模光输出。

Description

可调谐掺铒光纤环形腔激光器
技术领域
本发明属于光纤通信技术领域，更具体说是一种腔长可调节的、输出波长与功率稳定的可调谐单纵模掺铒光纤环形腔激光器。
背景技术
波长稳定的多波长可调谐脉冲光源在光波分复用一时分复用(WDM-OTDM)通信系统中起着重要作用。目前，多波长激光器主要分为以下几个类型：固体激光器、集成布拉格分布反馈(DFB)激光器、集成垂直腔面发射激光器、采用半导体光放大器的激光器和掺稀土元素的光纤激光器。前四种多波长激光器由于体积较大、制作成本较高和对环境敏感等因素使应用受到限制，而多波长光纤激光器因其结构简单、易于与光纤连接等特点逐渐成为城域网和局域网中的重要光源。掺铒光纤激光器(EDFL)是目前研究最多和已经商品化的光纤激光器。
可调谐光纤激光器是在掺铒光纤放大器(EDFA)技术基础上发展起来的，容易实现调谐。连续运转掺铒光纤环形腔激光器(EDFRL)的结构简单、激射波长可以精确预定、可实现宽带调谐和窄线宽输出；且与其他激光器相比具有高增益、低阈值、易与传输光纤耦合等许多优良特性，可以广泛应用在光通信，激光光谱学，光纤传感等领域。虽然掺铒光纤环形腔激光器的谱线线宽很窄(可小于1kHz)，然而由于光纤本身易受到震动、温度等环境因素的影响，当无任何锁模和选频措施时，其极易跳模，因此，在掺铒光纤环形腔激光器的设计中应重点考虑中心波长及输出功率的稳定性问题。
发明内容
为了解决光纤环形腔激光器输出不稳定问题，本发明的目的在于提供一种新型掺铒光纤环形腔激光器的结构设计，应用该结构设计可以保证激光器在多波长范围内的调谐，极大地改善其输出波长及功率的稳定性，实现单纵模窄线宽输出。
本发明解决其技术问题的技术方案是：
一种可调谐单纵模掺铒光纤环形腔激光器，能输出稳定的波长与功率，其包括：
一掺铒光纤1，
一WDM耦合器2，
一偏振控制器3，
一可调激光器4，
一光隔离器5，
一光耦合器6和一光耦合器7，
一环形器8，
一相移光纤光栅9；
一掺铒光纤1、一WDM耦合器2、一偏振控制器3、一光耦合器6、一光耦合器7、一环形器接于环形腔光纤上；
其中，可调激光器4和隔离器5通过光耦合器6的输入端与环形腔相连；相移光纤光栅9通过环行器8与环形腔相连；光耦合器7的输出端为输出端口。
所述的一种可调谐掺铒光纤环形腔激光器，其特征在于，将金属线环绕在相移光纤光栅9的中心处，并用散热剂粘合固定，相移量通过控制导线电流来进行调谐。
所述的一种可调谐掺铒光纤环形腔激光器，其特征在于，所述金属线，是直径＜250μm的镍铬金属线。
所述的一种可调谐单纵模掺铒光纤环形腔激光器，其通过控制相移光栅9的相移量，实现滤波功能；通过调整可调激光器的注入激光的波长，实现注入锁定，稳定输出激光；激射光通过光耦合器7的输出端输出。
本发明的有益效果是：采用充当模式滤波器功能的相移光纤光栅，可以减少振荡的纵模数，抑制了拍频噪声，可实现激光器的多波长、单纵模输出。同时，外注入连续光使某一纵模在注入光的基础上起振。这个纵模在对增益介质的竞争中可以稳定地占据优势，从而与注入信号发生锁定，实现激光器输出光谱的稳定。此方法的主要优点是成本较低，装置简单且操作容易实现，最终可获得输出波长与功率稳定的波长可调谐的单纵模光输出。
附图说明
图1是可调谐掺铒光纤环形腔激光器的结构示意图。
具体实施方式
为进一步说明本发明的技术内容，以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
请参阅图1，在图1的实施例中，本发明腔可调谐掺铒光纤环形腔激光器，其中包括：
一掺铒光纤1；一WDM耦合器2；一偏振控制器3；一可调激光器4；一光隔离器5；一光耦合器6和一光耦合器7；一环形器8；一相移光纤光栅9。
全部选用普通单模光纤，按照图示的结构与各个元件相连接以构成环形腔。
其中，WDM耦合器2将980nm泵浦光耦合进掺铒光纤1增益介质；可调激光器4和隔离器5通过光耦合器6的输入端与环形腔相连；偏振控制器3调节入射到调制器的光场偏振态，平衡腔内增益；环行器8确保外调谐激光单向运转；激射光通过光耦合器7的输出端输出。
此外，可以将直径小于250μm的镍铬(NiCr)金属线环绕在相移光纤光栅9的中心处，并用散热剂粘合固定，相移量通过控制导线电流来进行调谐，利用Peltier效应使非处理区的光栅保持恒温。这样就可以通过控制导线中的电流来改变处理区的折射率，从而使得相移量发生改变，实现波长调谐。
操作过程中：设置可调激光器4的输出波长与相移光纤光栅9的滤波器的某一波长相同，并微调使其与某一个模式重合。

Claims (4)

1.一种可调谐掺铒光纤环形腔激光器，能输出稳定的波长与功率，包括：
一掺铒光纤(1)；
一WDM耦合器(2)；
一偏振控制器(3)；
一可调激光器(4)；
一光隔离器(5)；
一光耦合器(6)和一光耦合器(7)；
一环形器(8)；
一相移光纤光栅(9)；其特征在于，
一掺铒光纤(1)、一WDM耦合器(2)、一偏振控制器(3)、一光耦合器(6)、一光耦合器(7)、一环形器接于环形腔光纤上；
其中，可调激光器(4)和隔离器(5)通过光耦合器(6)的输入端与环形腔相连；相移光纤光栅(9)通过环行器(8)与环形腔相连；光耦合器(7)的输出端为输出端口。
2.如权利要求1所述的一种可调谐掺铒光纤环形腔激光器，其特征在于，将金属线环绕在相移光纤光栅(9)的中心处，并用散热剂粘合固定，相移量通过控制导线电流来进行调谐。
3.如权利要求1所述的一种可调谐掺铒光纤环形腔激光器，其特征在于，所述金属线，是直径＜250μm的镍铬金属线。
4.如权利要求1所述的一种可调谐掺铒光纤环形腔激光器，其特征在于，通过控制相移光纤(9)，使激光器在某一些波长激射，然后设置可调激光器(4)的输出波长与其中某一波长相同，并微调使其与某一个模式重合并以低功率注入环行腔内；激射光通过光耦合器(7)的输出端输出。
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