CN104993362A - 基于soa和f-p滤波器的多波长可调谐光纤激光器 - Google Patents

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Abstract

本发明属于光纤激光器技术领域。为提供功率波动小、信噪比高的C波段多波长可调谐的光纤激光器，本发明采用的技术方案是，基于SOA和F-P滤波器的多波长可调谐光纤激光器；第一隔离器、半导体光学放大器、第二隔离器、第二耦合器、第二偏振控制器、可调谐F-P滤波器、第一耦合器依次相连形成环状，并通过第一耦合器与偏振控制器和非线性光纤环镜连接成的环进行耦合。本发明主要应用于光纤激光器的设计制造。

Description

基于SOA和F-P滤波器的多波长可调谐光纤激光器
技术领域
本发明属于光纤激光器技术领域，具体讲,涉及基于SOA和F-P滤波器的多波长可调谐光纤激光器。
背景技术
多波长光纤激光器具有与光纤及光纤器件兼容、线宽窄、输出功率高、低强度噪音、稳定性优良、可以同时输出两个以上波长等优点，在光纤通信、光传感和高分辨率光学测试等领域有着重要的应用.尤其近年来随着光纤通信中密集波分复用(DWDM)系统的迅猛发展，多波长光纤激光器作为波长路由网络中的重要光源可以有效地避免信道冲突，更是成为研究热点。其中研究得最早的一类多波长掺铒光纤激光器是直接利用掺铒光纤(EDF)的增益特性构成直线腔或环形腔光纤激光器，在腔内插入光纤光栅、F-P标准具等器件提供光反馈并选择激射波长，在C带、L带获得激光输出.但是由于EDF均匀加宽特性的限制，在波长间隔较小时，激光波长的稳定性随着均匀增益加宽EDF的交叉增益饱和而降低.为了提高多波长输出的稳定性，需要有效地抑制增益竞争，但这些方法提高了激光器的复杂程度和成本.
与EDF相比，半导体光放大器(SOA)在室温下的均匀加宽线宽在1550nm附近仅有0.6nm，这使得利用SOA构成的光纤激光器可以更为轻松地获得符合波分复用(WDM)ITU-T网格的多波长输出。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明旨在提供功率波动小、信噪比高的C波段多波长可调谐的光纤激光器，本发明采用的技术方案是，基于SOA和F-P滤波器的多波长可调谐光纤激光器，；第一隔离器、半导体光学放大器、第二隔离器、第二耦合器、第二偏振控制器、可调谐F-P滤波器、第一耦合器依次相连形成环状，并通过第一耦合器与偏振控制器和非线性光纤环镜连接成的环进行耦合。
非线性光纤环镜由单模光纤构成。
可调谐F-P滤波器，由两个镀有95％反射膜的光纤准直器、高精度线性平移台构成梳状滤波器，平移台行程30mm，位置分辨率2nm，最大平移速度10mm/s，其中一个光纤准直器随平移台移动，在SOA的增益频带192.1THz-196.1THz内有等频率间隔的多个波长通过，
与已有技术相比，本发明的技术特点与效果：
SOA的自发增益谱(ASE)位于ITU光通信频率标准的C带，即192.1THz-196.1THz，本发明通过驱动电流来改变其增益，并引入非线性光纤环镜，获得室温下多波长激光输出及各波长之间功率的均衡分布，因而本发明在较大的范围内整体连续可调谐，且信噪比高，功率波动小。
附图说明
图1可调谐多波长光纤激光器结构图
图2可调谐F-P梳状滤波器结构图
图3F-P幅频特性和ASE谱结构图
图4本发明信噪比、功率示意图。
图4(a)表明当滤波器腔长为0.9375毫米时，激光器输出频率差为160GHz的15个波长，信噪比超过35dB,功率波动不超过5dB。
图4(b)表明当滤波器腔长为1.25毫米时，激光器输出频率差为120GHz的21个波长，信噪比超过35dB,功率波动不超过5dB。
图4(c)表明当滤波器腔长为3.75毫米时，激光器输出频率差为40GHz的100个波长，信噪比超过35dB,功率波动不超过5dB。
具体实施方式
本发明研发了基于半导体光学放大器(SOA)和可调谐F-P梳状滤波器的多波长光纤激光器。由半导体光学放大器提供C带增益谱；引入非线性光纤环镜，利用其功率均衡作用抵消激光器的均匀展宽效应从而增加系统的稳定性；通过自行研制的多通带、大调谐范围F-P滤波器进行等频率间隔多纵模选择。该多波长光纤激光器具有成本低、稳定可靠、调谐范围大的特点，具有巨大的发展前景。
本发明采用的具体技术方案是，
激光器包括：半导体光学放大器、可调谐F-P滤波器、隔离器、耦合器、偏振控制器和非线性光纤环镜。
激光器设计如图1所示。SOA的自发增益谱(ASE)位于ITU光通信频率标准的C带，即192.1THz-196.1THz，通过驱动电流来改变其增益。引入非线性光纤环镜，获得室温下多波长激光输出及各波长之间功率的均衡分布。可调谐F-P滤波器如图2所示，由两个镀有95％反射膜的光纤准直器、高精度线性平移台构成，平移台行程30mm，位置分辨率2nm，最大平移速度10mm/s。该滤波器传递函数和市售产品不同，是梳状滤波器，即在SOA的增益频带192.1THz-196.1THz内有等间隔的多个波长通过，如图3所示。
为了研究该激光器的输出特性，按设计方案搭建了系统并对输出信号进行了测试，得到了F-P滤波器在不同腔长下的输出波形。图4中(a)-(c)分别为F-P滤波器腔长在0.9375mm，1.2500mm和3.7500mm时的输出波形图。
本发明的有益效果：图4(a)表明当滤波器腔长为0.9375毫米时，激光器输出频率差为160GHz的15个波长，信噪比超过35dB,功率波动不超过5dB。
图4(b)表明当滤波器腔长为1.25毫米时，激光器输出频率差为120GHz的21个波长，信噪比超过35dB,功率波动不超过5dB。
图4(c)表明当滤波器腔长为3.75毫米时，激光器输出频率差为40GHz的100个波长，信噪比超过35dB,功率波动不超过5dB。
滤波器的腔长调谐范围为0.75mm到30mm，对应的自由光谱范围(FSR)为200G到5G，这使得该激光器在150G的范围内整体连续可调谐，且信噪比在35dB以上，功率波动在5dB以下。
本设计采用半导体光学放大器(SOA)提供C带增益谱，可调谐F-P梳状滤波器由GRIN光纤准直器表面镀95％反射膜构成，线性平移台行程30mm，位置精确度2nm，最大平移速度10mm/s。
SOA：Semiconductor Optical Amplifier。
ASE：Amplified Spontaneous Emission。
F-P filter：Fabry-Perot Filter法布里-珀罗滤波器。

Claims (3)

1.一种基于SOA和F-P滤波器的多波长可调谐光纤激光器，其特征是，第一隔离器、半导体光学放大器、第二隔离器、第二耦合器、第二偏振控制器、可调谐F-P滤波器、第一耦合器依次相连形成环状，并通过第一耦合器与偏振控制器和非线性光纤环镜连接成的环进行耦合。
2.如权利要求1所述的基于SOA和F-P滤波器的多波长可调谐光纤激光器，其特征是，非线性光纤环镜由单模光纤构成。
3.如权利要求1所述的基于SOA和F-P滤波器的多波长可调谐光纤激光器，其特征是，可调谐F-P滤波器，由两个镀有95％反射膜的光纤准直器、高精度线性平移台构成梳状滤波器，平移台行程30mm，位置分辨率2nm，最大平移速度10mm/s，其中一个光纤准直器随平移台移动，在SOA的增益频带192.1THz-196.1THz内有等频率间隔的多个波长通过。
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