CN102280809B - 外腔式电光可调激光器 - Google Patents
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Abstract
本发明所提供的外腔式电光可调激光器所采用的电光可调滤波器是腔长极短的液晶法布里-珀罗腔并确保该滤波器在一个周期间隔只有一个固定法布里-珀罗腔的模被选中，而宽带膜则过滤固定法里布-珀罗腔所产生的周期性多峰并且只反射一个峰的波长回光学共振腔，这样在通过电光可调液晶相位补偿器即可将光学共振腔纵模的一个峰调整到电光可调滤波器的主峰，如此即可确保激光成单模输出，提高激光的输出稳定性与可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及光学仪器和光纤通信技术领域，具体设计一种外腔式电光可调的激光器。
背景技术
在光通信时代，激光器作为数字信号的传播载体.，激光器的每一个光频率对应了通信的每一个频道，每一根光纤中可容纳多个通信频道，也就是多个频率的激光载体，而激光器的频率将需要随网络的流量的变化而动态的改变。国际通信标准规定C-Band 从1530nm到1570nm每50Ghz 的间隔覆盖100个频道，作为通信光源的可调激光器，已有的发明包括通过加热使DFB的腔长变化而改变激光器的光频率，该发明可调激光器的频率调节时间长达几秒以上；有的发明是在激光腔内加入光栅利用微电机该变光栅的角度来选择输出的频率， 该发明的问题是激光器对环境的震动非常的敏感，可靠性差；还有的发明是在激光腔内加入声光器件来改变激光器的光频率，此发明的问题是声波产生的热使激光器的稳定性变差。
发明内容
本发明目的在于提供一种外腔式电光可调激光器，其利用液晶的电光效应和多光束相干形成窄带滤波器来调控激光的输出频率，由于是用交变电压微电流控制，因此可快速响应、无热效应，在调节过程中没有任何机械移动，因此周围环境的震动对设备影响极小。
为了解决现有技术中的这些问题，本发明提供的技术方案是：
一种外腔式电光可调激光器，它包括准直透镜、设于准直透镜间的光增益介质、设于准直透镜后端的电光可调滤波器、电光可调液晶相位补偿器、高反射镜，所述的激光器中还包括一宽带膜与固定法布里-珀罗腔，所述的固定法布里-珀罗腔设于所述的电光可调滤波器的前端，所述的高反射镜设于所述的电光可调液晶相位补偿器的后端，所述的宽带膜可设于电光可调滤波器或者电光可调液晶相位补偿器或者高反射镜三者之一的前端，所述的宽带膜模的带宽小于所述的电光可调滤波器的周期间隔，所述的电光可调滤波器的带宽小于所述的固定法布里-珀罗腔模的周期间隔。
详细的技术方案是：一种外腔式电光可调激光器，它包括准直透镜、设于准直透镜间的光增益介质、设于准直透镜后端的电光可调滤波器、电光可调液晶相位补偿器、高反射镜，所述的激光器中还包括一宽带膜与固定法布里-珀罗腔，所述的固定法布里-珀罗腔设于所述的电光可调滤波器的前端，所述的高反射镜设于所述的电光可调液晶相位补偿器的后端，所述的宽带膜可设于电光可调滤波器或者电光可调液晶相位补偿器或者高反射镜三者之一的前端，所述的宽带膜模的带宽小于所述的电光可调滤波器的周期间隔，所述的电光可调滤波器的带宽小于所述的固定法布里-珀罗腔模的周期间隔，所述的电光可调滤波器为液晶法布里-珀罗腔，所述的液晶法布里-珀罗腔的腔长小于等于15微米，所述的液晶法布里-珀罗腔的两光学面的反射率为92%~94%，所述的液晶法布里-珀罗腔的电极面位于法布里-珀罗腔中的高反介质膜的最外层，所述的液晶法布里-珀罗腔中的液晶的双折射率之差大于0.2，所述的电光可调液晶相位补偿器的液晶厚度小于等于15微米，所述的电光可调液晶相位补偿器的液晶的双折射率之差大于0.2，所述的高反射镜的宽带大于40纳米，所述的高反射镜的反射率在宽带内大于99.9%。
当所述的宽带膜设于电光可调滤波器的前端或者设于电光可调液晶相位补偿器的前端时，所采用的宽带膜为宽带透光膜；当所属的宽带膜设于高反射镜前端时，所采用的宽带膜为宽带反射膜。
对于上述技术方案，我们还可以进一步地优化，所述的光增益介质的前端面和宽带高反镜形成光学共振腔，所述的光学共振腔内的所有光学通光面的透光率大于99%。
更进一步，所述的液晶法布里-珀罗腔的电光调制频率为5~100千赫兹，所述的电光可调液晶相位补偿器的电光调制频率为5~100千赫兹。
更进一步，所述的电光可调液晶相位补偿器的相位调节范围大于激光器腔膜的一个周期。
相对于现有技术中的方案，本发明的优点是：
1． 本发明所提供的外腔式电光可调激光器所采用的电光可调滤波器是腔长极短的液晶法布里-珀罗腔并确保该滤波器在一个周期间隔只有一个固定法布里-珀罗腔的模被选中，而宽带膜则过滤固定法里布-珀罗腔所产生的周期性多峰并且只反射一个峰的波长回光学共振腔，这样在通过电光可调液晶相位补偿器即可将光学共振腔纵模的一个峰调整到电光可调滤波器的主峰，如此即可确保激光成单模输出，提高激光的输出稳定性与可靠性；
2． 本发明所提供的外腔式电光可调激光器中，滤波器、相位补偿器均通过液晶的电光效应调节激光器的输出光频率，由于是采用狡辩电压、微电流控制，因而可在10微妙内快速响应且无热效应，这一结构使其收外部环境的震动影响也大大降低，提高了激光器的工作稳定性。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明所描述的增益介质的结构示意图；
图3为本发明所描述的电光可调滤波器的结构示意图；
图4为本发明所描述的电光可调液晶相位补偿器的结构示意图；
图5为本实施例中所描述的固定法布里-珀罗腔的腔膜；
图6为本实施例中所描述的激光器的腔膜；
图7为本实施例中宽带高反射镜的光谱图；
图8为本实施例中电光可调滤波器的光谱图；
其中：10、准直透镜；20、光增益介质；21、光增益介质前端；22、光增益介质后端；30、准直透镜；40、固定法布里-珀罗腔；50、液晶法布里-珀罗腔；51、电极；52、电极；53、液晶；60、电光可调液晶相位补偿器；61、电极；62、电极；63、液晶；70、宽带高反射镜。
具体实施方式
以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。
实施例：
如图1所示，本实施例中所描述的外腔式电光可调激光器为一宽带膜设于高反射镜70前端的激光器，它包括准直透镜10和准直透镜30、设于两准直透镜间的光增益介质20、设于准直透镜30后端的电光可调滤波器、电光可调液晶相位补偿器60以及高反射镜70，所述的激光器中还包括一宽带膜与固定法布里-珀罗腔40，所述的固定法布里-珀罗腔设于所述的电光可调滤波器的前端，所述的高反射镜70设于所述的电光可调液晶相位补偿器60的后端，所述的宽带膜模的带宽小于所述的电光可调滤波器的周期间隔，所述的电光可调滤波器的带宽小于所述的固定法布里-珀罗腔40模的周期间隔。
在本实施例中，如图2所示，光增益介质20前后两端的透射率不同，光增益介质前端21的反射率为10%，光增益介质后端22则贴有99%的增透膜。
所述的电光可调滤波器为液晶法布里-珀罗腔50，其结构如图3所示，所述的液晶法布里-珀罗腔50的腔长等于15微米，所述的液晶法布里-珀罗腔的可调液晶53设于两光学面之间，两端分别连接电极51和电极53，所述的液晶法布里-珀罗腔50的两光学面的反射率为93%，所述的液晶法布里-珀罗腔50的电极面位于法布里-珀罗腔中的高反介质膜的最外层，所述的液晶法布里-珀罗腔50中的液晶的双折射率之差大于0.2。
如图4所示，所述的电光可调液晶相位补偿器60的液晶63厚度等于15微米，所述的电光可调液晶相位补偿器60的液晶63的双折射率之差大于0.2，液晶63两端连接电极61和电极62以通电调节液晶折射率，所述的电光可调液晶相位补偿器60的相位调节范围大于激光器腔膜的一个周期。
而所述的宽带膜的宽带大于40纳米，所述的高反射镜的反射率是99%，所形成的宽带高反射镜的腔膜带宽为5.5G赫兹，它的周期是13.5G赫兹。
固定法布里-珀罗腔40的自由空间周期为50G赫兹，精密参数（F）是10，其带宽是10G赫兹，这样它就小于激光器的腔膜周期13.5G赫兹，可确保激光单模输出。
本实施例中的液晶法布里-珀罗腔50的带宽是75G赫兹，它的带宽小于法布里-珀罗腔的周期间隔，这样作为电光可调滤波器的液晶法布里-珀罗腔50在一个周期间隔内只有一个固定法布里-珀罗腔40的模被选中。
上述实例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人是能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种外腔式电光可调激光器，它包括准直透镜、设于准直透镜间的光增益介质、设于准直透镜后端的电光可调滤波器、电光可调液晶相位补偿器、高反射镜，其特征在于，所述的激光器中还包括一宽带膜与固定法布里-珀罗腔，所述的固定法布里-珀罗腔设于所述的电光可调滤波器的前端，所述的高反射镜设于所述的电光可调液晶相位补偿器的后端，所述的宽带膜设于电光可调滤波器或者电光可调液晶相位补偿器或者高反射镜三者之一的前端，所述的宽带膜的带宽小于所述的电光可调滤波器的周期间隔，所述的电光可调滤波器的带宽小于所述的固定法布里-珀罗腔模的周期间隔，所述的电光可调滤波器为液晶法布里-珀罗腔，所述的液晶法布里-珀罗腔的腔长小于等于15微米，所述的液晶法布里-珀罗腔的两光学面的反射率为92%~94%，所述的液晶法布里-珀罗腔的电极面位于法布里-珀罗腔中的高反介质膜的最外层,所述的液晶法布里-珀罗腔中的液晶的双折射率之差大于0.2。
2.根据权利要求1所述的外腔式电光可调激光器，其特征在于，电光可调液晶相位补偿器的液晶厚度小于等于15微米，所述的电光可调液晶相位补偿器的液晶的双折射率之差大于0.2。
3.根据权利要求1所述的外腔式电光可调激光器，其特征在于，设于电光可调滤波器或者电光可调液晶相位补偿器两者之一的前端的宽带膜为宽带透光膜。
4.根据权利要求1所述的外腔式电光可调激光器，其特征在于，设于高反射镜前端的宽带膜为宽带反射膜。
5.根据权利要求1所述的外腔式电光可调激光器，其特征在于，所述的宽带膜的宽带大于40纳米。
6.根据权利要求1所述的外腔式电光可调激光器，其特征在于，所述的光增益介质的前端面和宽带高反镜形成光学共振腔，所述的光学共振腔内的所有光学通光面的透光率大于99%。
7.根据权利要求1所述的外腔式电光可调激光器，其特征在于，所述的液晶法布里-珀罗腔的电光调制频率为5~100千赫兹。
8.根据权利要求2所述的外腔式电光可调激光器，其特征在于，所述的电光可调液晶相位补偿器的电光调制频率为5~100千赫兹。
9.根据权利要求1或2所述的外腔式电光可调激光器，其特征在于，所述的电光可调液晶相位补偿器的相位调节范围大于激光器腔膜的一个周期。
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