CN103618202A - 一种采用c波段掺铒光纤产生c+l波段的宽带光源系统 - Google Patents

一种采用c波段掺铒光纤产生c+l波段的宽带光源系统 Download PDF

Info

Publication number
CN103618202A
CN103618202A CN201310659641.3A CN201310659641A CN103618202A CN 103618202 A CN103618202 A CN 103618202A CN 201310659641 A CN201310659641 A CN 201310659641A CN 103618202 A CN103618202 A CN 103618202A
Authority
CN
China
Prior art keywords
doped fiber
output
light source
division multiplexer
coupler
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201310659641.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103618202B (zh
Inventor
祝连庆
骆飞
何巍
张荫民
董明利
娄小平
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Information Science and Technology University
Original Assignee
Beijing Information Science and Technology University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Information Science and Technology University filed Critical Beijing Information Science and Technology University
Priority to CN201310659641.3A priority Critical patent/CN103618202B/zh
Publication of CN103618202A publication Critical patent/CN103618202A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103618202B publication Critical patent/CN103618202B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Lasers (AREA)

Abstract

本发明提供了一种采用C波段掺铒光纤产生C+L波段的宽带光源系统，包括依次连接的一个泵浦源、耦合器、连接至所述耦合器的第二路输出的第一波分复用器、分别各自连接至所述第一波分复用器的第一掺铒光纤和第二掺铒光纤、连接至所述第一掺铒光纤的第二波分复用器、连接至所述第二波分复用器的第一路输出的环形镜、以及连接至所述第一波分复用器的隔离器，其中所述第二波分复用器的第二路输出连接至所述耦合器的第一路输出，所述第一掺铒光纤和第二掺铒光纤的长度不同但掺杂浓度相同，所述耦合器的第一路输出的功率小于第二输出的功率。本发明的单端泵浦光谱补偿的高平坦C+L波段宽带光源结构简单，具有较低成本，并且可以获得高平坦光输出的ASE光源，其具有重要的理论意义和应用价值。

Description

一种采用C波段掺铒光纤产生C+L波段的宽带光源系统
技术领域
本发明涉及激光器领域，特别涉及一种采用C波段掺铒光纤产生C+L波段的宽带光源系统。
背景技术
光纤激光器作为一种具有广阔应用前景的激光光源，具有宽带可调谐、较高的信噪比、较窄的输出激光线宽等优势，可广泛地应用于光纤传感、光纤通信、光学加工等领域。光纤激光器由泵浦源、谐振腔和增益介质三部分构成。
目前，放大的自发辐射光源（Amplified Spontaneous Emission，ASE）具有高平坦度、输出光谱宽、高的输出功率、长久的使用寿命等优势，在光通信、光纤传感、光器件测试等领域有广泛的应用。当前市场化的宽带光源多为超辐射发光二极管,而基于稀土掺杂铒光纤放大自发辐射(ASE)的宽带光源由于具有内在极宽的发射谱、高的输出功率、易于与光纤系统耦合和使用寿命长等优点,从而成为制作非相干宽带光源的最佳选择。这使得稀土掺杂宽带光源的研究更加迫切。
目前，国内对于宽带C+L波段ASE光源研究已经取得了很大的进展，采用双级双程、三级双泵浦等结构，结合多级不同浓度的掺铒光纤（Erbium-Doped Optical Fiber,EDF）已经实现C+L波段ASE输出。2004年南开大学高伟清等人在1539.2-1600.6nm光谱范围内实现平坦度±2.8dB光输出；2007年集美大学王秀琳等人采用双通道输出结构在1527-1605nm光谱范围内获得平坦度±2.1dB光输出；2010年西安石油大学贾振安等人采用三级双泵浦结构在1543-1603nm光谱范围内实现平坦度±1.3dB光输出。然而，为获得高平坦C+L波段光输出，现有技术中实现的这些系统结构往往采用多个激光二极管（Laser Diode,LD）泵浦源对不同掺杂浓度掺铒光纤泵浦。另外，针对不同的结构，系统中往往还需要插入一个或多个隔离器、环形镜等光学器件，造成C+L波段ASE光源系统复杂且价格较贵。
因此，需要一种结构简单，具有较低成本，并且可以获得高平坦光输出的ASE光源，其具有重要的理论意义和应用价值。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用短腔式光纤激光器的输出纵模特性来精确测量测场的方法和系统。
根据本发明的一个方面，提供了一种采用C波段掺铒光纤产生C+L波段的宽带光源系统，包括依次连接的一个泵浦源、耦合器、连接至所述耦合器的第二路输出的第一波分复用器、分别各自连接至所述第一波分复用器的第一掺铒光纤和第二掺铒光纤、连接至所述第一掺铒光纤的第二波分复用器、连接至所述第二波分复用器的第一路输出的环形镜、以及连接至所述第一波分复用器的隔离器，其中所述第二波分复用器的第二路输出连接至所述耦合器的第一路输出，所述第一掺铒光纤和第二掺铒光纤的长度不同但掺杂浓度相同，所述耦合器的第一路输出的功率大于第二路输出的功率。
优选地，所述泵浦源是激光二极管泵浦源，其中心波长为980nm。
优选地，所述第一掺铒光纤的长度大于所述第二掺铒光纤的长度。
优选地，所述第一掺铒光纤的长度为32m。
优选地，所述第二掺铒光纤的长度为5m。
优选地，所述泵浦源发出的泵浦光束通过所述耦合器进入所述第一掺铒光纤进行泵浦，形成L波段输出。
优选地，所述泵浦源发出的泵浦光束通过所述耦合器进入所述第二掺铒光纤进行泵浦，形成C波段输出。
优选地，所述第一波分复用器为2×2结构，所述第二波分复用器为1×2结构。
优选地，所述耦合器的分光比为第一路输出功率:第二路输出功率=90:10。
优选地，所述环形镜包括耦合器，所述耦合器的分光比为k=0.50。
根据本发明的单端泵浦光谱补偿的高平坦C+L波段宽带光源结构简单，具有较低成本，并且可以获得高平坦光输出的ASE光源，其具有重要的理论意义和应用价值。
应当理解，前述大体的描述和后续详尽的描述均为示例性说明和解释，并不应当用作对本发明所要求保护内容的限制。
附图说明
参考随附的附图，本发明更多的目的、功能和优点将通过本发明实施方式的如下描述得以阐明，其中：
图1示意性示出根据本发明的一种采用C波段掺铒光纤产生C+L波段的宽带光源系统；
图2示出了图1中的环形镜的工作原理图；
图3示出根据本发明的一种采用C波段掺铒光纤产生C+L波段的宽带光源系统的C+L波段ASE输出波形图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件，或者相同或类似的步骤。
通过参考示范性实施例，本发明的目的和功能以及用于实现这些目的和功能的方法将得以阐明。然而，本发明并不受限于以下所公开的示范性实施例；可以通过不同形式来对其加以实现。说明书的实质仅仅是帮助相关领域技术人员综合理解本发明的具体细节。
针对本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
本发明提供了一种采用C波段掺铒光纤产生C+L波段的宽带光源系统的自发辐射宽带光源，使用单支激光二极管作为泵浦源，采用两段长度不同但是掺杂浓度完全相同掺铒光纤作为增益介质，结合一支耦合器、一支全反镜、两支波分复用器、一支隔离器在1540nm-1610nm波段范围内实现光谱高平坦输出。
图1示意性示出根据本发明的一种采用C波段掺铒光纤产生C+L波段的宽带光源系统。如图1所示，根据本发明的C+L波段宽带光源系统100包括依次连接的一个泵浦源101、耦合器102、连接至耦合器102的第二路输出的第一波分复用器（WDM）103、分别各自连接至第一波分复用器（WDM）103的第一掺铒光纤（EDF）104和第二掺铒光纤（EDF）105、连接至第一掺铒光纤104的第二波分复用器106、连接至第二波分复用器106的第一路输出的环形镜（FLM）107、以及连接至第一波分复用器的隔离器108。其中，第二波分复用器106的第二路输出连接至耦合器102的第一路输出。
泵浦源101优选是激光二极管泵浦源，其中心波长优选根据第一掺铒光纤104和第二掺铒光纤105的掺杂稀土的吸收谱线来确定。根据本发明的一个优选实施例，泵浦源101的中心波长为980nm。泵浦源101发出的泵浦光束通过耦合器102分为两束，通过第二波分复用器106和第一波分复用器103分别耦合进入掺杂光纤，分别对第一掺铒光纤104和第二掺铒光纤105进行泵浦。
根据本发明的光源系统使用相同掺杂浓度的两段掺铒光纤就可以实现较高的平坦输出，同时通过调整两段掺铒光纤的长度可以获取不同波段的输出。根据本发明的一个实施例，第一掺铒光纤104和第二掺铒光纤105优选为长度不同但掺杂浓度相同的两段掺铒光纤，分别用于产生L波段和C波段的自发辐射宽带光源光。优选地，第一掺铒光纤103的长度大于第二掺铒光纤105的长度。
根据本发明的第一掺铒光纤104和第二掺铒光纤105优选为低掺杂浓度光纤,根据一个优选实施例，第一掺铒光纤104和第二掺铒光纤105在1530和976nm波长处的吸收系数为2dB/m。
优选地，第一掺铒光纤103和第二掺铒光纤105的芯径均为10/125μm。
第一波分复用器103优选为2×2结构，且工作波长为980/1550nm。第二波分复用器106优选为1×2结构，且工作波长为980/1550nm。
为了产生L波段光，耦合器102的分光比按如下方式选择，即第一路输出的功率大于第二路输出的功率，优选地，第一路输出功率:第二路输出功率=90:10。如图1所示，第一路输出A:第二路输出的B的功率分光比为90:10。
隔离器108的作用在于防止端面回波对输出光造成影响。
图2示出了图1中的环形镜107的工作原理图。如图2所示，根据本发明的环形镜107通过熔接耦合器1071的两个输出端制成。当信号光Pin从信号输入端201输入时，在耦合器1051的两个输出端口被分为两束光，即沿图中逆时针传输的P1光和沿顺时针传输的P2光，这两束光P1和P2经过传输后在耦合器1071处相干，从信号输入端201输出反射光Pr，从信号输出端202输出透射光Pt。设耦合器1071的分光比为k，在忽略耦合器1071本身损耗和光纤损耗的前提下，当入射光功率为Pin时，反射功率Pr和透射功率Pt分别为
Pr=4k(1-k)Pin  （3）
P t=(1-2k)2Pin  （4）
由式(3)和(4)可得光纤环形镜的反射率R和透射率T分别为
R=4k(1-k)  （5）
T=(1-2k)2  （6）
因此当分光比k=0.50时，R=1，T=0，环形镜105具有最高反射率，起到环形射镜的作用。因此，根据本发明的优选实施方案，环形镜107中的耦合器1071的分光比为50:50，即分光比k=0.50。环形镜107的工作波长优选为1550nm。
回到图1，第一掺铒光纤104的作用是产生前向（如图1所示的L方向）L波段ASE输出，由于L波段光输出产生是二次吸收过程，相比C波段光输出要弱很多，因此需要分配较强的抽运光。在图1中,泵浦源101发出的泵浦光束通过耦合器102分为两束，其中输出功率较强的第一路输出（如图1中A所示）经第二波分复用器106对第一掺铒光纤104进行泵浦，产生前向L波段ASE输出。由于形成L波段光输出需要二次吸收过程，因此第一掺铒光纤104需要采用比第二掺铒光纤105更长的长度。此外，第一掺铒光纤104和第二掺铒光纤105的长度更取决于光纤的掺杂浓度、芯径的匹配程度等光纤的物理参数。在该泵浦过程中，第一掺铒光纤104中会形成后向C波段光输出，可以通过熔接环形镜107将其反射回增益介质中，以提高利用效率，环形镜107优选通过熔接分光比为50：50耦合器的两个输出端制成。
耦合器102的第二路功率较小的输出（如图1中B所示）通过第一波分复用器103耦合进入第二掺铒光纤105进行泵浦，用于产生后向（如图1所示的C方向）C波段ASE输出，该第二掺铒光纤105起到调节C+L波段平坦度的作用。由第一掺铒光纤104产生的L波段光和第二掺铒光纤105产生的C波段光通过第一波分复用器103耦合输出。
在制作如图1所示的根据本发明的单端泵浦光谱补偿的高平坦C+L波段宽带光源系统100时，首先，搭建C+L波段宽带光源系统100，包括依次连接的一个泵浦源101、耦合器102、连接至耦合器102的第二路输出的第一波分复用器103、连接至第一波分复用器103的第一掺铒光纤104、连接至第一掺铒光纤104的第二波分复用器106、以及连接至第二波分复用器106的第一路输出的环形镜107。其中，第二波分复用器106的第二路输出连接至耦合器102的第一路输出。
在该搭建过程中，首先不熔接第二掺铒光纤105，仅使用第一掺铒光纤104产生L波段ASE输出，通过调整第一掺铒光纤104的长度和泵浦源101的泵浦电流获得平坦的L波段光输出。根据本发明的一个优选实施例，在200mA泵浦电流条件下，第一掺铒光纤104采用32m长度可以获得较平坦的L波段ASE输出。
接下来，为了实现C+L波段的平坦输出，在第一波分复用器103的其中一支输出端熔接第二掺铒光纤105，用于产生后向C波段光输出，以调节C波段和L波段输出平坦度。第二掺铒光纤105通过采用不同长度，同时改变泵浦源101的泵浦电流大小进行调节，以实现最佳匹配。若第二掺铒光纤105的长度过长，则C波段光输出大过L波段光输出；若第二掺铒光纤105的长度过短，则C波段光输出小于L波段光输出。而是否能实现C+L波段平坦输出均不依赖于泵浦源的泵浦电流的大小。通过实验进行验证以及优化，根据本发明的优选实施例，第二掺铒光纤105的长度采用5m，第一掺铒光纤104长度采用32m为最佳长度，在泵浦源101的泵浦电流为210mA时获得平坦C+L波段ASE光输出曲线，如图3所示。特别的，在图3所示的波形中，在输出波长为1540-1610nm范围内，平坦度达到了小于0.472dB，在1520-1610nm范围内平坦度小于1.268dB，都较之前的方案有明显提高。
根据本发明的单端泵浦光谱补偿的高平坦C+L波段宽带光源结构简单，具有较低成本，并且可以获得高平坦光输出的ASE光源，其具有重要的理论意义和应用价值。
结合这里披露的本发明的说明和实践，本发明的其他实施例对于本领域技术人员都是易于想到和理解的。说明和实施例仅被认为是示例性的，本发明的真正范围和主旨均由权利要求所限定。

Claims (10)

1.一种采用C波段掺铒光纤产生C+L波段的宽带光源系统，包括依次连接的一个泵浦源、耦合器、连接至所述耦合器的第二路输出的第一波分复用器、分别各自连接至所述第一波分复用器的第一掺铒光纤和第二掺铒光纤、连接至所述第一掺铒光纤的第二波分复用器、连接至所述第二波分复用器的第一路输出的环形镜、以及连接至所述第一波分复用器的隔离器，其中所述第二波分复用器的第二路输出连接至所述耦合器的第一路输出，所述第一掺铒光纤和第二掺铒光纤的长度不同但掺杂浓度相同，所述耦合器的第一路输出的功率大于第二路输出的功率。
2.如权利要求1所述的宽带光源系统，其中所述泵浦源是激光二极管泵浦源，其中心波长为980nm。
3.如权利要求1所述的宽带光源系统，其中所述第一掺铒光纤的长度大于所述第二掺铒光纤的长度。
4.如权利要求1或3所述的宽带光源系统，其中所述第一掺铒光纤的长度为32m。
5.如权利要求1或3所述的宽带光源系统，其中所述第二掺铒光纤的长度为5m。
6.如权利要求1所述的宽带光源系统，其中所述泵浦源发出的泵浦光束通过所述耦合器进入所述第一掺铒光纤进行泵浦，形成L波段输出。
7.如权利要求1所述的宽带光源系统，其中所述泵浦源发出的泵浦光束通过所述耦合器进入所述第二掺铒光纤进行泵浦，形成C波段输出。
8.如权利要求1所述的宽带光源系统，其中所述第一波分复用器为2×2结构，所述第二波分复用器为1×2结构。
9.如权利要求1所述的宽带光源系统，其中所述耦合器的分光比为第一路输出功率:第二路输出功率=90:10。
10.如权利要求1所述的宽带光源系统，其中所述环形镜包括耦合器，所述耦合器的分光比为k=0.50。
CN201310659641.3A 2013-12-09 2013-12-09 一种采用c波段掺铒光纤产生c+l波段的宽带光源系统 Active CN103618202B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310659641.3A CN103618202B (zh) 2013-12-09 2013-12-09 一种采用c波段掺铒光纤产生c+l波段的宽带光源系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310659641.3A CN103618202B (zh) 2013-12-09 2013-12-09 一种采用c波段掺铒光纤产生c+l波段的宽带光源系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103618202A true CN103618202A (zh) 2014-03-05
CN103618202B CN103618202B (zh) 2016-01-27

Family

ID=50168905

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310659641.3A Active CN103618202B (zh) 2013-12-09 2013-12-09 一种采用c波段掺铒光纤产生c+l波段的宽带光源系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103618202B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108133650A (zh) * 2017-06-22 2018-06-08 杭州电子科技大学 C+l波段的edfa教学开发实验箱
CN108418087A (zh) * 2018-04-25 2018-08-17 深圳技术大学（筹） 一种c+l波段超荧光光纤光源
CN114459456A (zh) * 2022-01-11 2022-05-10 浙江大学 使用长波长宽高斯谱光纤光源的光纤陀螺仪

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003258347A (ja) * 2002-03-01 2003-09-12 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光増幅器
JP2003318468A (ja) * 2002-02-22 2003-11-07 Kyocera Corp 広帯域ａｓｅ光源
CN101483306A (zh) * 2009-01-20 2009-07-15 天津大学 C+l带多波长光纤激光器
CN101777727A (zh) * 2010-03-08 2010-07-14 天津大学 带有单程反馈的c+l带多波长光纤激光器

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003318468A (ja) * 2002-02-22 2003-11-07 Kyocera Corp 広帯域ａｓｅ光源
JP2003258347A (ja) * 2002-03-01 2003-09-12 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光増幅器
CN101483306A (zh) * 2009-01-20 2009-07-15 天津大学 C+l带多波长光纤激光器
CN101777727A (zh) * 2010-03-08 2010-07-14 天津大学 带有单程反馈的c+l带多波长光纤激光器

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
S.-C TSAI ET AL.: "High-power flat L-band erbium-doped fiber ASE source using dual foward-pumping scheme", 《OPTICAL AND QUANTUM ELECTRONICS》, vol. 35, no. 2, 31 January 2003 (2003-01-31), pages 161 - 167 *
习聪玲: "《高性能低成本的C+L波段掺铒光线光源》", 《激光技术》, vol. 36, no. 1, 31 January 2012 (2012-01-31), pages 138 - 144 *
贾振安 等: "高平坦度的三级双泵浦结构C+L波段超荧光光源", 《光学精密工程》, vol. 18, no. 3, 31 March 2010 (2010-03-31), pages 558 - 0562 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108133650A (zh) * 2017-06-22 2018-06-08 杭州电子科技大学 C+l波段的edfa教学开发实验箱
CN108133650B (zh) * 2017-06-22 2019-10-18 杭州电子科技大学 C+l波段的edfa教学开发实验箱
CN108418087A (zh) * 2018-04-25 2018-08-17 深圳技术大学（筹） 一种c+l波段超荧光光纤光源
WO2019205915A1 (zh) * 2018-04-25 2019-10-31 深圳技术大学 一种c+l波段超荧光光纤光源
CN114459456A (zh) * 2022-01-11 2022-05-10 浙江大学 使用长波长宽高斯谱光纤光源的光纤陀螺仪
CN114459456B (zh) * 2022-01-11 2024-02-02 浙江大学 使用长波长宽高斯谱光纤光源的光纤陀螺仪

Also Published As

Publication number Publication date
CN103618202B (zh) 2016-01-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10277002B2 (en) Monolithic integrated seed and high power pump source
CN103247934B (zh) 宽带可调谐多波长布里渊光纤激光器
CN104617471B (zh) 一种基于光纤平端面菲涅尔反射的随机激光器
KR101915757B1 (ko) 저반복 광펄스 레이저 및 그 구동방법
CN103872560A (zh) 一种基于掺铒光纤的单泵浦半开放腔随机分布反馈激光器
KR20020091749A (ko) 광대역 어븀 첨가 광섬유 증폭기 및 광신호 증폭 방법
CN112600061A (zh) 一种可调谐拉曼光纤激光器
CN100465505C (zh) 瓦量级宽带掺镱光子晶体光纤超荧光光源
CN103022866A (zh) Mopa型随机光纤激光器
CN105514774A (zh) 纤芯-包层共抽运的2μm波段低阈值掺铥光纤激光器
KR101915750B1 (ko) 저반복 광펄스 레이저 및 그 구동방법
CN103618202B (zh) 一种采用c波段掺铒光纤产生c+l波段的宽带光源系统
CN103296567A (zh) 超窄线宽无线性增益放大多波长光纤激光器
CN205081351U (zh) 全光纤结构的大功率l波段掺铒光纤放大器
CN106961066B (zh) 一种基于重叠光纤光栅的半开腔多波长随机光纤激光器
CN108565667A (zh) 一种反馈增强型掺铒光纤光栅随机激光器
CN103825170A (zh) 一种基于半导体光放大器的随机分布反馈光纤激光器
CN108649415B (zh) 一种掺铥光纤激光放大器
CN103618201B (zh) 一种单端泵浦光谱补偿的高平坦c+l波段宽带光源
CN104767107A (zh) 一种基于受激拉曼效应的随机光纤激光器
CN212136882U (zh) 一种高功率窄线宽拉曼光纤放大器
CN208272350U (zh) 一种基于双包层掺铥光纤增益的随机光纤激光器
CN103594912A (zh) 超荧光光纤光源放大系统
CN111668685A (zh) 一种高功率窄线宽拉曼光纤放大器
CN202841141U (zh) Ase光源

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant