CN105703206A - 一种44ghz频率间隔的多波长布里渊光纤激光器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种44GHz频率间隔的多波长布里渊光纤激光器，包括窄线宽半导体激光器、四端口光纤耦合器、第一四端口光环形器、第一单模光纤、第二单模光纤、第二四端口光环形器和掺铒光纤放大器，其中第一四端口光环形器、第一单模光纤、第二单模光纤和第二四端口光环形器共同构成一个四阶布里渊频移器，用作布里渊泵浦的窄线宽激光经过四阶布里渊频移器后产生频率下移44GHz的布里渊斯托克斯光，该布里渊斯托克斯光经掺铒光纤放大器放大后一部分光通过光纤耦合器输出，另一部分光则进入四阶布里渊频移器进行44GHz频率的循环下移，使得该环形腔结构可以产生波长通道频率间隔为44GHz的多波长布里渊激光。

Description

一种44GHZ频率间隔的多波长布里渊光纤激光器
技术领域
本发明涉及光纤激光器，尤其是涉及一种44GHz频率间隔的多波长布里渊光纤激光器。
背景技术
多波长光纤激光器在光通信系统中，能有效地降低系统成本和优化光端机的设计，在大容量密集波分复用系统中有重要的应用前景。另外，在光子技术产生微波信号领域，室温稳定、窄线宽的多波长光纤激光器可以获得高质量的可调超高频微波信号，多波长光纤激光器在微波光子滤波系统中还可以作为微波光子滤波器的抽头，可以替代激光器阵列获得大的抽头数，大大降低系统成本。多波长光纤激光器可应用于光纤传感系统中，以实现高灵敏度及灵敏度可调的传感性能。多波长布里渊光纤激光器是一种波长间隔固定的多波长光纤激光器，它利用布里渊泵浦在布里渊增益光纤发生级联的受激布里渊散射过程或布里渊频移，产生波长间隔固定的多波长激光输出。
多波长布里渊光纤激光器的波长间隔一般取决于受激布里渊散光学介质的材料特性，多波长布里渊光纤激光器的波长间隔一般为11GHz左右，22GHz波长间隔的多波长布里渊光纤激光器也有研究，但这都在密集波分复用光通信系统显得过窄，从而给光信号的解调带来困难，提高了系统复杂度与成本，也容易导致信道间的串扰从而产生误码，降低系统性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种44GHz频率间隔的多波长布里渊光纤激光器,它克服了现有多波长布里渊光纤激光器的波长通道间隔最多为两倍布里渊频移问题，通过设计合适的循环布里渊频移过程的级联结构，即布里渊泵浦光在四阶布里渊频移器里的循环级联频移，实现了波长通道频率间隔为四倍布里渊频移（约44GHz）的多波长布里渊激光输出。
本发明的目的是这样实现的：
一种44GHz频率间隔的多波长布里渊光纤激光器，特征是：包括窄线宽半导体激光器激光器、四端口光纤耦合器、第一四端口光环形器、具有相同布里渊频率(约11GHz)的第一单模光纤和第二单模光纤、第二四端口光环形器、掺铒光纤放大器（EDFA），其中第一四端口光环形器、第一单模光纤、第二单模光纤和第二四端口光环形器共同构成一个四阶布里渊频移器，窄线宽半导体激光器用作所述光纤激光器的布里渊泵浦；窄线宽半导体激光器的输出与四端口光纤耦合器的第一端口相连，四端口光纤耦合器的第二端口与第一四端口光环形器的第一端口相连，第一四端口光环形器的第二端口与第一单模光纤的一端相连，第一四端口光环形器的第三端口与第二单模光纤的一端相连，第一四端口光环形器的第四端口与第二四端口光环形器的第一端口相连，第二四端口光环形器的第二端口与第二单模光纤的另一端相连，第二四端口光环形器的第三端口与第一单模光纤的另一端相连，第二四端口光环形器的第四端口与掺铒光纤放大器的输入端相连，掺铒光纤放大器的输出端与四端口光纤耦合器的第三端口相连，四端口光纤耦合器的第四端口为所述光纤激光器的输出端口，可连接到光谱仪；用作布里渊泵浦的窄线宽半导体激光器经过四阶布里渊频移器后产生44GHz频率下移的布里渊斯托克斯光，该布里渊斯托克斯光经掺铒光纤放大器放大后,一部分布里渊斯托克斯光作为新的布里渊泵浦进入四阶布里渊频移器以产生新的布里渊斯托克斯光，剩余部分布里渊斯托克斯光则通过四端口光纤耦合器输出，通过四阶布里渊频移器的循环级联效应，使得该环形腔结构可以产生波长通道频率间隔为44GHz的多波长布里渊激光。
所述窄线宽半导体激光器为C波段窄线宽半导体激光器，线宽低于1MHz。
所述掺铒光纤放大器为最大可输出33dBm的掺铒光纤放大器。
所述四端口光纤耦合器为3dB光纤耦合器。
所述第一四端口光环形器、第二四端口光环形器均为可以承受30dBm光功率的四端口光环形器。
所述第一单模光纤、第二单模光纤均为具有相同布里渊频移值(约为11GHz)的普通单模光纤，长度均在25km-30km。
本发明的光纤激光器为环形腔结构，环形腔内包括一个四阶布里渊频移器和一只四端口光纤耦合器，其中四阶布里渊频移器由两只四端口光环形器和两段同布里渊频率的单模光纤构成。本发明结合两段单模光纤中的受激布里渊散射、主要是受激布里渊散射在四阶布里渊频移器中的布里渊频移级联过程，结合掺铒光纤放大过程，在室温下产生稳定的多波长布里渊激光，波分复用光通信、高灵敏度光纤激光传感及高频微波信号发生器提供光纤激光光源。
本发明将多波长布里渊光纤激光器的频率间隔扩展到四倍布里渊频移（约为44GHz），且元器件少，结构简单，可以实现稳定的四倍布里渊频移间隔的多波长输出。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。图中的附图标记解释为：1-窄线宽半导体激光器，2-四端口光纤耦合器，3-第一四端口光环形器，4-第一单模光纤，5-第二单模光纤，6-第二四端口光环形器，7-掺铒光纤放大器，21-四端口光纤耦合器2的第一端口，22-四端口光纤耦合器2的第二端口，23-四端口光纤耦合器2的第三端口，24-四端口光纤耦合器2的第四端口，31-第一四端口光环形器3的第一端口，32-第一四端口光环形器3的第二端口,33-第一四端口光环形器3的第三端口，34-第一四端口光环形器3的第四端口，61-第二四端口光环形器6的第一端口,62-第二四端口光环形器6的第二端口，63-第二四端口光环形器6的第三端口，64-第二四端口光环形器6的第四端口。
具体实施方式
下面结合实施例并对照附图对本发明作进一步说明。
一种44GHz频率间隔的多波长布里渊光纤激光器，包括窄线宽半导体激光器1、四端口光纤耦合器2、第一四端口光环形器3、具有相同布里渊频率(约11GHz)的第一单模光纤4和第二单模光纤5、第二四端口光环形器6、掺铒光纤放大器（EDFA）7，其中第一四端口光环形器3、第一单模光纤4、第二单模光纤5和第二四端口光环形器6共同构成一个环形腔结构的四阶布里渊频移器，窄线宽半导体激光器1用作所述光纤激光器的布里渊泵浦；窄线宽半导体激光器1的输出与四端口光纤耦合器2的第一端口21相连，四端口光纤耦合器2的第二端口22与第一四端口光环形器3的第一端口31相连，第一四端口光环形器3的第二端口32与第一单模光纤4的一端相连，第一四端口光环形器3的第三端口33与第二单模光纤5的一端相连，第一四端口光环形器3的第四端口34与第二四端口光环形器6的第一端口61相连，第二四端口光环形器6的第二端口62与第二单模光纤5的另一端相连，第二四端口光环形器6的第三端口63与第一单模光纤4的另一端相连，第二四端口光环形器6的第四端口64与掺铒光纤放大器7的输入端相连，掺铒光纤放大器7的输出端与四端口光纤耦合器2的第三端口23相连，四端口光纤耦合器2的第四端口24为所述光纤激光器的输出端口，可连接到光谱仪；用作布里渊泵浦的窄线宽半导体激光器1经过四阶布里渊频移器后产生44GHz频率下移的布里渊斯托克斯光，该布里渊斯托克斯光经掺铒光纤放大器7放大后,一部分布里渊斯托克斯光作为新的布里渊泵浦进入四阶布里渊频移器以产生新的布里渊斯托克斯光，剩余部分布里渊斯托克斯光则通过四端口光纤耦合器2输出，通过四阶布里渊频移器的循环级联效应，使得该环形腔结构可以产生波长通道频率间隔为44GHz的多波长布里渊激光。
所述窄线宽半导体激光器1为C波段窄线宽半导体激光器，线宽低于1MHz。
所述掺铒光纤放大器7为最大可输出33dBm的掺铒光纤放大器。
所述四端口光纤耦合器2为3dB光纤耦合器。
所述第一四端口光环形器3、第二四端口光环形器6均为可以承受30dBm光功率的四端口光环形器。
所述第一单模光纤4、第二单模光纤5均为具有相同布里渊频移值(约为11GHz)的普通单模光纤，长度均在25km-30km。
工作原理：
所述窄线宽半导体激光器1输出的窄线宽激光用作布里渊泵浦光（BP），该布里渊泵浦光由四端口光纤耦合器2的第一端口21进入,由四端口光纤耦合器2的第二端口22输出到第一四端口光环形器3的第一端口31,然后从第一四端口光环形器3的第二端口32注入到第一单模光纤4,当布里渊泵浦光的功率高于第一单模光纤4的布里渊阈值时,会在第一单模光纤4中产生背向散射的频率下移一个布里渊频移频率的布里渊斯托克斯光,即第一阶布里渊斯托克斯光BS1，第一阶布里渊斯托克斯光BS1从第一四端口光环形器3的第三端口33输出,然后进入第二单模光纤5,当第一阶布里渊斯托克斯光BS1的功率足够时，类似地，将在第二单模光纤5中产生第二阶布里渊斯托克斯光BS2,第二阶布里渊斯托克斯光BS2从第一四端口光环形器3的第四端口34传输至第二四端口光环形器6的第一端口61，然后经第二四端口光环形器6的第二端口62进入第二单模光纤5，类似地，当第二阶布里渊斯托克斯光BS2功率足够时，将在第二单模光纤5中产生第三阶布里渊斯托克斯光BS3,第三阶布里渊斯托克斯光BS3从第二四端口光环形器6的第二端口62输入至第二四端口光环形器6，从第二四端口光环形器6的第三端口63输出进入第一单模光纤4，同样，当第三阶布里渊斯托克斯光BS3功率足够时，将在第一单模光纤4中产生第四阶布里渊斯托克斯光BS4,第四阶布里渊斯托克斯光BS4从第二四端口光环形器6的第三端口63进入第二四端口光环形器6，从第二四端口光环形器6的第四端口64输出进入掺铒光纤放大器7进行放大,第四阶布里渊斯托克斯光BS4经放大从掺铒光纤放大器7的输出端输出，然后第四阶布里渊斯托克斯光BS4的一部分经四端口光纤耦合器2的第四端口24输出光纤激光器的腔外，第四阶布里渊斯托克斯光BS4的另一部分由四端口光纤耦合器2的第二端口22输出至第一四端口光环形器3的第一端口31，即再进入四阶布里渊频移器进行级联的频移，这样在四端口光纤耦合器2的第四端口24处就可以得到频率间隔为四倍布里渊频移的多波长激光。
以上对本发明的工作过程进行了详细说明，对本领域的普通技术人员来说，依据本发明提供的思想，在具体实施的方式上可能有改变之处，如在四阶布里渊频移器内增加信号放大模块，这些改变也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种44GHz频率间隔的多波长布里渊光纤激光器，其特征在于：包括窄线宽半导体激光器、四端口光纤耦合器、第一四端口光环形器、具有相同布里渊频率的第一单模光纤和第二单模光纤、第二四端口光环形器、掺铒光纤放大器，窄线宽半导体激光器的输出与四端口光纤耦合器的第一端口相连，四端口光纤耦合器的第二端口与第一四端口光环形器的第一端口相连，第一四端口光环形器的第二端口与第一单模光纤的一端相连，第一四端口光环形器的第三端口与第二单模光纤的一端相连，第一四端口光环形器的第四端口与第二四端口光环形器的第一端口相连，第二四端口光环形器的第二端口与第二单模光纤的另一端相连，第二四端口光环形器的第三端口与第一单模光纤的另一端相连，第二四端口光环形器的第四端口与掺铒光纤放大器的输入端相连，掺铒光纤放大器的输出端与四端口光纤耦合器的第三端口相连，四端口光纤耦合器的第四端口为所述光纤激光器的输出端口，可连接到光谱仪；用作布里渊泵浦的窄线宽半导体激光器经过四阶布里渊频移器后产生44GHz频率下移的布里渊斯托克斯光，该布里渊斯托克斯光经掺铒光纤放大器放大后,一部分布里渊斯托克斯光作为新的布里渊泵浦进入四阶布里渊频移器以产生新的布里渊斯托克斯光，剩余部分布里渊斯托克斯光则通过四端口光纤耦合器输出，通过四阶布里渊频移器的循环级联效应，使得该环形腔结构可以产生波长通道频率间隔为44GHz的多波长布里渊激光。
2.根据权利要求1所述的多波长布里渊光纤激光器，其特征在于：多波长布里渊光纤激光器为环形腔结构，环形腔内包括一个四阶布里渊频移器和一只四端口光纤耦合器，其中四阶布里渊频移器由第一四端口光环形器、具有相同布里渊频率的第一单模光纤和第二单模光纤、第二四端口光环形器构成。
3.根据权利要求1所述的多波长布里渊光纤激光器，其特征在于：所述窄线宽半导体激光器为C波段窄线宽半导体激光器，线宽低于1MHz。
4.根据权利要求1所述的多波长布里渊光纤激光器，其特征在于：所述掺铒光纤放大器为最大可输出33dBm的掺铒光纤放大器。
5.根据权利要求1所述的多波长布里渊光纤激光器，其特征在于：所述四端口光纤耦合器为3dB光纤耦合器。
6.根据权利要求1所述的多波长布里渊光纤激光器，其特征在于：所述第一四端口光环形器、第二四端口光环形器均为可以承受30dBm光功率的四端口光环形器。
7.根据权利要求1所述的多波长布里渊光纤激光器，其特征在于：所述第一单模光纤、第二单模光纤均为具有相同布里渊频移值的普通单模光纤，长度均在25km-30km。
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