CN104362499A - 一种线性腔光纤激光器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种线性腔光纤激光器，包括可调滤波器、第一均分功率分配器、普通掺杂光纤、第二均分功率分配器、第一法拉第旋转器、第二法拉第旋转器；第一均分功率分配器和第二均分功率分配器分布设置在普通掺杂光纤两侧；第一法拉第旋转器两端分别连接第一均分功率分配器分光端口、可调滤波器，可调滤波器另一端连接第一均分功率分配器；第二法拉第旋转器两个端口分别连接第二均分功率分配器两个分光端口；第一法拉第旋转器、第二法拉第旋转器的旋转角度相差45度，所述线性腔光纤激光器输出激光通过这两个法拉第旋转器偏正旋转，使得所述线性腔光纤激光器输出的激光功率和偏振态都是圆对称分布；本发明装置具有低成本、便于集成和批量使用的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种线性腔光纤激光器，特别是涉及一种在较宽波段范围内可实现波长连续可调谐的线性腔光纤激光器,本发明属于通信领域。
背景技术
可调谐光纤激光器由于掺杂光纤基质有很宽的荧光谱，在光路结构中加入适当的可调谐滤波器即可获得相当宽的可调谐带宽范围。随着人们对网络系统传输容量和传输速度要求的进一步提高，可调谐激光器也日益显出它的优越性和重要性。首先，在信道间隔已降至50GHz甚至25GHz的DWDM系统中，采用可调谐激光器只要调谐到不同的波长就可以作为不同信道的光发射机，这将大大降低系统的运营成本和备份成本。此外，利用可调谐激光器还可实现全光波长交换、波长路由、光包交换等功能。
在高速大容量光通信系统中，由于光纤色散和环境温度漂移对器件的影响，要求使用窄线宽可调谐激光作为载波。可调谐光纤激光器还正在促进光网络的发展，采用可调谐光纤激光器可提高长途和城域网的容量和效率，扩展光网络灵活性，提高光网络功能性和简化光网络，使光网络迅速升级，提高网络服务质量，降低网络建设成本。
可调谐光纤激光器不仅在光通信网络应用领域具有重要意义，还可用于大气监测、光纤传感、测量、光数据存储、仪器仪表和医学等领域。高功率波长精确输出的可调谐光纤激光器已用于光纤光栅传感系统，能以高信噪比精确测试光纤光栅传感的波长偏移量，进而检测出温度、应变、位移、应力等物理量的变化。
采用保偏光纤制作激光器是实现单偏振输出最容易的方法，但由于保偏掺杂光纤价格昂贵，使其应用受到了严格限制；常规光纤激光器也可以用普通掺杂光纤实现单偏振输出，但是在光路中必须加入起偏器和偏正控制器，成本高，不利于组装集成。
发明内容
本发明克服现在技术存在的技术困难，提供一种在较宽波段范围内可实现波长连续可调谐，低成本、便于集成和批量使用的光纤激光器。
本发明所采用的技术方案是：
一种线性腔光纤激光器，包括可调滤波器、第一均分功率分配器、普通掺杂光纤、第二均分功率分配器、第一法拉第旋转器、第二法拉第旋转器；所述普通掺杂光纤位于线性腔光纤激光器的谐振腔内，第一均分功率分配器和第二均分功率分配器分布设置在普通掺杂光纤两侧；第一法拉第旋转器两端分别连接第一均分功率分配器分光端口、可调滤波器，可调滤波器另一端连接第一均分功率分配器；第二法拉第旋转器两个端口分别连接第二均分功率分配器两个分光端口；第一法拉第旋转器、第二法拉第旋转器的旋转角度相差45度，所述线性腔光纤激光器输出激光通过第一法拉第旋转器、第二法拉第旋转器偏正旋转，使得所述线性腔光纤激光器输出的激光功率和偏振态都是圆对称分布。
进一步包括泵浦信号合波器、功率分配器、隔离器；第一功率分配器公共端连接掺杂光纤，掺杂光纤另一端连接泵浦信号合波器公共端，泵浦信号合波器泵浦端连接泵浦激光器，泵浦信号合波器的信号端连接功率分配器公共端，功率分配器小端连接第二均分功率分配器，功率分配器大端连接输出隔离器输入端。
所述第一均分功率分配器、第二均分功率分配器采用50/50耦合器。
所述功率分配器采用耦合器。
第一法拉第旋转器旋转角度为90度、第二法拉第旋转器旋转角度为45度；或者，第一法拉第旋转器旋转角度为45度、第二法拉第旋转器旋转角度为90度；或者，第一法拉第旋转器旋转角度为90度、第二法拉第旋转器旋转角度为135度；或者，第一法拉第旋转器旋转角度为135度、第二法拉第旋转器旋转角度为90度；或者，第一法拉第旋转器旋转角度为225度、第二法拉第旋转器旋转角度为270度；或者，第一法拉第旋转器旋转角度为270度、第二法拉第旋转器旋转角度为225度；或者，第一法拉第旋转器旋转角度为270度、第二法拉第旋转器旋转角度为315度；或者，第一法拉第旋转器旋转角度为315度、第二法拉第旋转器旋转角度为270度。
所述的掺杂光纤所掺稀土元素包括Er3+或者Yb3+或者Nd3+或者Pr3+或者Tm3+。
一种线性腔光纤激光器，包括普通掺杂光纤；所属普通掺杂光纤两侧设置有第一法拉第旋转光路和第二法拉第旋转光路；激光经过所述第一法拉第旋转光路反射后其中一部分偏振旋转角度m度、另一部分偏振旋转角度360-m度；激光经过所述第二法拉第旋转光路反射后其中一部分偏振旋转角度n度、另一部分偏振旋转角度360-n度；其中，|m–n|＝45度，使得所述线性腔光纤激光器输出的激光功率和偏振态都是圆对称分布。
所述第一法拉第旋转光路包括第一法拉第旋转器、第一均分功率分配器；所述第二法拉第旋转光路包括第二法拉第旋转器、第二均分功率分配器。
所述第一均分功率分配器、第二均分功率分配器采用50/50耦合器。
本发明的优点是：
本发明装置在较宽波段范围内可实现波长连续可调谐，具有低成本、便于集成和批量使用的优点。
附图说明
图1是本发明的线性腔光纤激光器结构图；
图2是本发明的线性腔光纤激光器第一实施例激光偏振态示意图；
图3是本发明的线性腔光纤激光器第二实施例激光偏振态示意图；
图中：
1：可调滤波器； 2：第一法拉第旋转器；
3：第一均分功率分配器 4：掺杂光纤；
5：泵浦信号合波器； 6：泵浦激光器；
7：功率分配器； 8:第二均分功率分配器；
9：第二法拉第旋转器； 10：隔离器；
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，可调滤波器1分别连接第一法拉第旋转器2和第一均分功率分配器3，第一法拉第旋转器2的另外一端尾纤连接第一均分功率分配器3另外一个分光端口，第一均分功率分配器3的公共端连接掺杂光纤4，掺杂光纤4的另一端连接泵浦信号合波器5的公共端，泵浦信号合波器5的泵浦端连接泵浦激光器6，泵浦信号合波器5的信号端连接功率分配器7公共端，功率分配器7小端连接第二均分功率分配器8，第二均分功率分配器8两个分光端口分别连接第二法拉第旋转器9两个端口，功率分配器7大端连接输出隔离器10输入端。本发明实施例中第一均分功率分配器3、第二均分功率分配器8分别采用50/50耦合器，即为：第一50/50耦合器、第二50/50耦合器，功率分配器7采用耦合器。
调整可调滤波器1工作波长，激光器即可输出与可调滤波器1工作波长相同的激光，由于可调滤波器工作波长调整时间为ms量级，而激光在谐振腔往返的时间为us量级，所以调整激光器输出波长时能确保输出激光的低偏振度。
如图2为第一实施例，第一法拉第旋转器旋转角度为90度，第二法拉第旋转器旋转角度为45度。2.1至2.6为通过本实施例各光学元件的偏振态。本发明实施例中第一均分功率分配器3、第二均分功率分配器8分别采用50/50耦合器，即为：第一50/50耦合器、第二50/50耦合器，功率分配器7采用耦合器。首先假设从泵浦激光器6输出经由泵浦信号合波器5向左传输的激光偏振态如图2.1所示，经过第一50/50耦合器功率一分为二，从两个方向经过第一法拉第旋转器分别进行90度左旋和右旋，偏振态如图2.2所示，此激光经过第一50/50耦合器、掺杂光纤4、泵浦信号合波器5继续向右传输，在功率分配器7一部分作为激光输出，一部分进入功率分配器7小端，经过第二50/50耦合器功率一分为二，从两个方向经过第二法拉第旋转器进行45度左旋和右旋，偏振态如图2.3所示；此后激光再经过功率分配器7、泵浦信号合波器5、掺杂光纤4，被第一50/50耦合器功率一分为二，第二次从两个方向经过第一法拉第旋转器2进行90度左旋和右旋，偏振态如图2.4所示；此后激光再经过经过第一50/50耦合器、掺杂光纤4、泵浦信号合波器5、功率分配器7，被第二50/50耦合器功率一分为二，第二次从两个方向经过第二法拉第旋转器进行45度左旋和右旋，偏振态如图2.5所示；此后激光再经过功率分配器7、泵浦信号合波器5、掺杂光纤4，被第一50/50耦合器功率一分为二，第三次从两个方向经过第一法拉第旋转器2进行90度左旋和右旋，偏振态如图2.6所示，图2.6所示的激光经过45度、90度或者其他角度的偏正旋转，输出激光的功率和偏振态都成圆对称分布；此时激光器输出的激光偏振态成圆对称分布，激光功率也是圆对称分布，同样，如果激光最初为椭圆偏振光经过上述多次法拉第偏正旋转后，输出激光功率和偏振态都是圆对称分布，这样就达到降低输出激光偏振相关度DOP的目的。
如图3所示为第二实施例，第一法拉第旋转器旋转角度为45度，第二法拉第旋转器旋转角度为90度。3.1至3.6为通过本实施例各光学元件的偏振态。本发明实施例中第一均分功率分配器3、第二均分功率分配器8分别采用50/50耦合器，即为：第一50/50耦合器、第二50/50耦合器，功率分配器7采用耦合器。首先假设从泵浦激光器6输出经由泵浦信号合波器5向左传输的激光偏振态如图3.1所示，经过第一50/50耦合器功率一分为二，从两个方向经过第一法拉第旋转器2分别进行45度左旋和右旋，偏振态如图3.2所示，此激光经过第一50/50耦合器、掺杂光纤4、泵浦信号合波器5继续向右传输，在功率分配器7一部分作为激光输出，一部分进入功率分配器7小端，经过第二50/50耦合器功率一分为二，从两个方向经过第二法拉第旋转器9进行90度左旋和右旋，偏振态如图3.3所示；此后激光再经过功率分配器7、泵浦信号合波器5、掺杂光纤4，被第一50/50耦合器功率一分为二，第二次从两个方向经过第一法拉第旋转器2进行45度左旋和右旋，偏振态如图3.4所示；此后激光再经过经过第一50/50耦合器、掺杂光纤4、泵浦信号合波器5、功率分配器7，被第二50/50耦合器功率一分为二，第二次从两个方向经过第二法拉第旋转器9进行90度左旋和右旋，偏振态如图3.5所示；此后激光再经过功率分配器7、泵浦信号合波器5、掺杂光纤4，被第一50/50耦合器功率一分为二，第三次从两个方向经过第一法拉第旋转器2进行45度左旋和右旋，偏振态如图3.6所示，图3.6所示的激光经过45度、90度或者其他角度的偏正旋转，输出激光的功率和偏振态都成圆对称分布；此时激光器输出的激光偏振态成圆对称分布，激光功率也是圆对称分布，同样，如果激光最初为椭圆偏振光经过上述多次法拉第偏正旋转后，输出激光功率和偏振态都是圆对称分布，这样就达到降低输出激光偏振相关度DOP的目的。
同上述实施例相似，第一、二法拉第旋转器旋转角度组合分别为90度和135度，135度和90度，225度和270度，270度和225度，270度和315度，315度和270度，都可以达到降低输出激光偏振相关度DOP的目的，但法拉第旋转角度的增加会提高此器件的制作成本，并且激光器指标也没有任何优化，所以这些法拉第旋转角度的组合可以使用但不是较佳实施例，仍属于本发明的保护范围。本发明中，第一、二法拉第旋转器旋转角度不能采用180度，激光器无法通过该角度的法拉第旋转器。本发明的掺杂光纤4所掺稀土元素包括Er3+或者Yb3+或者Nd3+或者Pr3+或者Tm3+。
一种线性腔光纤激光器，包括普通掺杂光纤4，所属普通掺杂光纤4两侧设置有第一法拉第旋转光路和第二法拉第旋转光路；激光经过所述第一法拉第旋转光路反射后其中一部分偏振旋转角度m度、另一部分偏振旋转角度360-m度；激光经过所述第二法拉第旋转光路反射后其中一部分偏振旋转角度n度、另一部分偏振旋转角度360-n度；其中，|m–n|＝45度，使得所述线性腔光纤激光器输出的激光功率和偏振态都是圆对称分布。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种线性腔光纤激光器，其特征在于：包括可调滤波器(1)、第一均分功率分配器(3)、普通掺杂光纤(4)、第二均分功率分配器(8)、第一法拉第旋转器(2)、第二法拉第旋转器(9)；所述普通掺杂光纤(4)位于线性腔光纤激光器的谐振腔内，第一均分功率分配器(3)和第二均分功率分配器(8)分布设置在普通掺杂光纤(4)两侧；第一法拉第旋转器(2)两端分别连接第一均分功率分配器(3)分光端口、可调滤波器(1)，可调滤波器(1)另一端连接第一均分功率分配器(3)；第二法拉第旋转器(9)两个端口分别连接第二均分功率分配器(8)两个分光端口；第一法拉第旋转器(2)、第二法拉第旋转器(9)的旋转角度相差45度，所述线性腔光纤激光器输出激光通过第一法拉第旋转器(2)、第二法拉第旋转器(9)偏正旋转，使得所述线性腔光纤激光器输出的激光功率和偏振态都是圆对称分布。
2.根据权利要求1所述的一种线性腔光纤激光器，其特征在于：进一步包括泵浦信号合波器(5)、功率分配器(7)、隔离器(10)；第一功率分配器(3)公共端连接掺杂光纤(4)，掺杂光纤(4)另一端连接泵浦信号合波器(5)公共端，泵浦信号合波器(5)泵浦端连接泵浦激光器(6)，泵浦信号合波器(5)的信号端连接功率分配器(7)公共端，功率分配器(7)小端连接第二均分功率分配器(8)，功率分配器(7)大端连接输出隔离器(10)输入端。
3.根据权利要求1或2所述的一种线性腔光纤激光器，其特征在于：所述第一均分功率分配器(3)、第二均分功率分配器(8)采用50/50耦合器。
4.根据权利要求1或2所述的一种线性腔光纤激光器，其特征在于：所述功率分配器(7)采用耦合器。
5.根据权利要求1或2所述的一种线性腔光纤激光器，其特征在于：第一法拉第旋转器(2)旋转角度为90度、第二法拉第旋转器(9)旋转角度为45度；或者，第一法拉第旋转器(2)旋转角度为45度、第二法拉第旋转器(9)旋转角度为90度；或者，第一法拉第旋转器(2)旋转角度为90度、第二法拉第旋转器(9)旋转角度为135度；或者，第一法拉第旋转器(2)旋转角度为135度、第二法拉第旋转器(9)旋转角度为90度；或者，第一法拉第旋转器(2)旋转角度为225度、第二法拉第旋转器(9)旋转角度为270度；或者，第一法拉第旋转器(2)旋转角度为270度、第二法拉第旋转器(9)旋转角度为225度；或者，第一法拉第旋转器(2)旋转角度为270度、第二法拉第旋转器(9)旋转角度为315度；或者，第一法拉第旋转器(2)旋转角度为315度、第二法拉第旋转器(9)旋转角度为270度。
6.根据权利要求1所述的一种线性腔光纤激光器，其特征在于：所述的掺杂光纤(4)所掺稀土元素包括Er3+或者Yb3+或者Nd3+或者Pr3+或者Tm3+。
7.一种线性腔光纤激光器，包括普通掺杂光纤(4)；其特征在于：所属普通掺杂光纤(4)两侧设置有第一法拉第旋转光路和第二法拉第旋转光路；激光经过所述第一法拉第旋转光路反射后其中一部分偏振旋转角度m度、另一部分偏振旋转角度360-m度；激光经过所述第二法拉第旋转光路反射后其中一部分偏振旋转角度n度、另一部分偏振旋转角度360-n度；其中，|m–n|＝45度，使得所述线性腔光纤激光器输出的激光功率和偏振态都是圆对称分布。
8.根据权利要求7所述的一种线性腔光纤激光器，其特征在于：所述第一法拉第旋转光路包括第一法拉第旋转器(2)、第一均分功率分配器(3)；所述第二法拉第旋转光路包括第二法拉第旋转器(9)、第二均分功率分配器(8)。
9.根据权利要求8所述的一种线性腔光纤激光器，其特征在于：所述第一均分功率分配器(3)、第二均分功率分配器(8)采用50/50耦合器。
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