CN106654827A - 一种基于双泵浦的可实现c+l波段ase光源的实现方法 - Google Patents

一种基于双泵浦的可实现c+l波段ase光源的实现方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于双泵浦的可实现C+L波段ASE光源的实现方法，包括依次连接的光纤全反镜、第一波分复用器、连接至所述第一波分复用器1550端的第一掺饵光纤EDFL、第二波分复用器、连接至所述第二波分复用器1550端连接的第二掺饵光纤EDFC，其中所述第一波分复用器的976端与第一泵浦源相连接，所述第二波分复用器的976端与第二泵浦源相连接；直接通过C波段和L波段ASE光源拼接而实现C+L波段的ASE光源，直接通过调节两个LD泵浦源就可以实现光源平坦度的改变，结构简单，系统紧凑，光纤的长度相对较小，具有很强的实用价值，易于产品化。

Description

一种基于双泵浦的可实现C+L波段ASE光源的实现方法
技术领域
本发明涉及光纤通信技术和光纤传感技术领域，特别涉及一种基于双泵浦的C+L波段ASE光源的实现方法。
背景技术
目前商用的宽带光源多为超发光二极管(SLD)，但SLD的寿命较短、波长稳定性差、输出功率低，并且由于空间相干性差，与单模光纤的祸合也受到了限制。与SLD相比，掺稀土元素光纤中产生的放大自发辐射(ASE)具有温度稳定性强、荧光谱线宽、输出功率高，使用寿命长等特点，在光纤传感系统(如光纤陀螺仪)和某些信号处理、光学层析和医用光学等领域有广泛应用，称之为超荧光光纤光源(SFS)。而通过在光纤中掺杂不同的稀土元素，如Nd3+,Yb3+等，可以很方便地获得众多波段的超荧光输出，以满足各种不同应用的需要。1989年，有人提出了掺饵光纤光源的物理模型，并运用激光器的速率方程对物理模型进行了描述，奠定了掺饵光纤光源研究的理论基础。Wysocki PF等人从90年代开始，对掺饵光纤光源进行了比较全面的理论和实验研究。到1995年，他们研制的光源己能满足惯导级光纤陀螺的应用，其性能指标为:输出功率>10mW,谱宽>25nm。
在带宽为C+L波段的宽带超荧光光源研究方面，1999年，汉城大学Lee J.H等人首先提出了一种利用单程后向输出荧光抽运一段掺饵光纤。利用该光纤前向输出荧光作种子光，从而得到了1540nm-1620nm波长范围的超荧光输出。使荧光谱带宽达到了80nm。光源结构，掺饵光纤工(EDFI)的长度为135m,EDFII的长度为200m。但光源的平坦度不够理想，主要是L波段上的超荧光光谱功率相对较弱。2000年，Berendt M 0等人提出了一种拓展光谱带宽的新结构，该光源的设计思想是利用一个隔离器将两段掺饵光纤分开，1464nm的抽运光通过抽运祸合器进入掺饵光纤。前向超荧光是由两段光纤长度共同决定的，即其输出光谱为L波段。而后向输出的超荧光由于隔离器的作用，只由lOm长的短掺饵光纤决定，其输出光谱为C波段，最后用一个30/70的祸合器将前向和后向的超荧光混合输出，从而得到C+L波段的宽带超荧光光源。2004年，南开大学通过对双程后向掺饵光源进行优化，得到的最大输出功率为30.6mW，光光转换效率为42，平均波长1544.4nm,3dB带宽29.2nm。
商用的掺饵光纤超荧光光源都具有温度稳定性强，超荧光谱线宽，输出功率高，使用寿命长等特点。它们在光栅传感、光纤陀螺、EDFA测量、光纤探测器、光谱测试以及低成本接入网等很多领域得到了广泛的应用。国内外商用的C+L波段放大自发辐射宽带光源也在不断的推出，如JDSU公司的BBS 1560,ANDO公司的AQ4315A以及深圳朗光科技有限公司的放大自发辐射-CL等代表性的几种宽带光源，均能为用户提供10-13dBm左右功率的C+L波段放大自发辐射谱。
因此，需要一种能有效地通过使用较短的掺铒光纤就可以实现较为平坦较为C+L波段的ASE光源的实现方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可实现C+L波段ASE光源的系统，包括依次连接的光纤全反镜、第一波分复用器、连接至所述第一波分复用器1550端的第一掺饵光纤EDFL、第二波分复用器、连接至所述第二波分复用器1550端连接的第二掺饵光纤EDFC，其中所述第一波分复用器的976端与第一泵浦源相连接，所述第二波分复用器的976端与第二泵浦源相连接。
优选地，所述泵浦源包括半导体激光器和尾纤，所述半导体激光器的中心波长为976nm，平均功率大于200mW，所述尾纤为单模光纤。
优选地，光纤全反镜通过熔接分光比为50:50耦合器的两个输出端制成。
优选地，所述波分复用器的型号为976/500，波分复用器有两种输出端，三段端尾纤，其中尾纤为单模光纤，其中两端为1550端，一端为976端。
优选地，所述第一掺饵光纤EDFL采用特种的L波段的掺铒光纤，相比于EDFC，EDFL在L波段具有较强的增益，EDFL用前向产生L波段ASE，利用光纤全反镜使得L波段的二次吸收效率明显提升，缩短了所用的EDFL的长度。
优选地，所述第一泵浦源发出的泵浦光束通过第一波分复用器进入所述的第一掺饵光纤EDFL进行泵浦，形成L波段的输出。
优选地，所述第二泵浦源发出的泵浦光束通过第二波分复用器进入所述的第二掺饵光纤EDFC进行泵浦，形成C波段的输出。
优选地，所述第一掺铒光纤EDFL长度为12m，在976nm的吸收率为8dB/m。
优选地，所述第二掺铒光纤EDFC长度为8米，在976nm的吸收率为4dB/m。
优选地，所述光纤全反镜包括光纤耦合器，所述耦合器的分光比k＝0.50。
本发明直接通过C波段和L波段ASE光源拼接而实现C+L波段的ASE光源，直接通过调节两个LD泵浦源实现光源平坦度的改变，从而实现使用较短的掺铒光纤得到较为平坦较为C+L波段的ASE光源，结构简单，系统紧凑，具有很强的实用价值，易于产品化。
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示意性示出可实现C+L波段ASE光源的系统装置结构图。
图2示意性示出通过调节两个LD的泵浦功率后输出激光的光谱。
图3示意性示出光纤全反镜结构的工作原理图。
具体实施方式
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。
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。
本发明提供了一种简单实用的C+L波段ASE光源的实现方法，直接通过C波段和L波段ASE光源拼接而实现C+L波段的ASE光源，直接通过调节两个LD泵浦源实现光源平坦度的改变，从而实现使用较短的掺铒光纤得到较为平坦较为C+L波段的ASE光源。
图1示意性示出根据本发明的一种基于双泵浦的可实现C+L波段ASE光源的系统。如图1所示，根据本发明的可实现C+L波段ASE光源的系统，包括依次连接的光纤全反镜4、第一波分复用器31、连接至所述第一波分复用器31的1550端的第一掺饵光纤EDFL21、第二波分复用器32、连接至所述第二波分复用器32的1550端连接的第二掺饵光纤EDFC22，其中所述第一波分复用器31的976端与第一泵浦源11相连接，所述第二波分复用器32的976端与第二泵浦源12相连接。
泵浦源11和12包括半导体激光器和尾纤，根据本发明的一个优选实施例，半导体激光器的中心波长为976nm，生产公司为JDSU，平均功率大于200mW，所述尾纤优选为单模光纤。泵浦源11和12发出的泵浦光束分别通过波分复用器分别进入第一掺饵光纤EDFL21和第二掺饵光纤EDFC22进行泵浦。
掺铒光纤分别为L波段的掺铒光纤(EDFL)和C波段的掺铒光纤(EDFC)，根据本发明的一个优选实施例,第一掺铒光纤EDFL21为L波段的掺铒光纤，长度为12m，生产公司为Nufern，在976nm的吸收率为8dB/m。第二掺铒光纤EDFC22为C波段的掺铒光纤，长度为8米，生产公司为Nufern，在976nm的吸收率为4dB/m。EDFL和EDFC的区别在于EDFL在L波段有较强的增益。EDFC一般的结构很难出L波段的ASE光，而EDFL比较容易出L波段的ASE光，所述EDFC产生了前向和后向的C波段的光，然后后向的光也被全反镜反射进入EDFL进而又产生了一部分L波段的光，L波段的光主要还是EDFL激发的。
光纤全反镜4的目的在于反射EDFL和EDFC产生的C波段的光，使得掺饵光纤在长度比较短的时候就产生了L波段的光。耦合比例为50:50光纤耦合器分光的两端相连接构成光纤全反镜结构，理论上具有全反镜的效果，图3示出了光纤全反镜结构的工作原理图，光纤全反镜结构通过熔接耦合器的两个输出端制成。当信号光pin从信号输入端输入时，在耦合器的两个输出端被分为两束光，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经过传输后再耦合器处相干，从信号输入端输出反射光pr，从信号输出端输出透射光pt。设耦合器分光比为k，在忽略耦合器本身损耗和光纤损耗的前提下，当入射光功率为Pin时，反射功率为Pr和透射功率为Pt，分别为
Pr＝4k(1-k)Pin
Pt＝(1-2k2)Pin
由上述两式可得全反镜FLM的反射率R和透射率T分别为
R＝4k(1一k)
T＝(1一2k)2
因此当k＝0.50时，R＝1,T＝O,全反镜FLM具有最高反射率，起到全反射镜的作用。因此，根据本发明的优选实施方案，耦合器的分光比为50:50，即分光比k＝0.5。
参见图1，当从泵浦源11出来的泵浦光经过波分复用器31进入掺铒光纤21(EDFL)产生前向C波段的ASE光，光纤全反镜4用来将后向的C波段的光反射回系统中，在掺铒光纤21(EDFL)中实现二次吸收进而产生L波段的ASE光。
当从泵浦源12出来的泵浦光经过波分复用器32进入掺铒光纤22EDFC中，直接产生前后向的C波段的ASE光，前向的ASE光通过APC输出，后向的ASE光经过EDFL到达光纤全反镜4，被光纤全反镜4反射到泵浦掺铒光纤21EDFL产生L波段的ASE光。
下面通过实验数据得出泵浦功率比与ASE光的平坦度的关系图谱，进一步验证可通过调节两个LD的泵浦功率来调整输出功率和ASE光的平坦度。
其中，C+L波段的ASE光源的平坦度计算公式如下：
其中，F是平坦度，pmax是最大功率，pmin是最小的功率值，pi是光谱上某一点的功率。通过实验可知，当LD1和2的泵浦功率比分别为40mW和60mW时输出谱线的平坦度最佳为5.147dBm，输出功率为8mW，输出激光的光谱如图2所示。因此，本发明可直接通过调节两个LD泵浦源实现光源平坦度的改变。
本发明通过使用较短的掺铒光纤产生较为平坦较为C+L波段的ASE光源，结构简单，系统紧凑，光纤的长度相对较小，具有很强的实用价值，易于产品化。
结合这里披露都是易于想到和理解的。说明和实施例仅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)

1.一种基于双泵浦的可实现C+L波段ASE光源的实现方法，包括一种可实现C+L波段ASE光源的系统，包括依次连接的光纤全反镜、第一波分复用器、连接至所述第一波分复用器1550端的第一掺饵光纤EDFL、第二波分复用器、连接至所述第二波分复用器1550端连接的第二掺饵光纤EDFC，其中所述第一波分复用器的976端与第一泵浦源相连接，所述第二波分复用器的976端与第二泵浦源相连接。
2.如权利要求1所述的实现方法，其中所述泵浦源包括半导体激光器和尾纤，所述半导体激光器的中心波长为976nm，平均功率大于200mW，所述尾纤为单模光纤。
3.如权利要求1所述的实现方法，所述第一掺饵光纤EDFL采用特种的L波段的掺铒光纤。
4.如权利要求1所述的实现方法，所述波分复用器的型号为976/500，波分复用器有两种输出端，三段端尾纤，其中尾纤为单模光纤，其中两端为1550端，一端为976端。
5.如权利要求1所述的实现方法，所述第一掺铒光纤EDFL长度为12m，在976nm的吸收率为8dB/m。
6.如权利要求1所述的实现方法，所述第二掺铒光纤EDFC长度为8米，在976nm的吸收率为4dB/m。
7.如权利要求1所述的实现方法，所述第一泵浦源发出的泵浦光束通过第一波分复用器进入所述的第一掺饵光纤EDFL进行泵浦，形成L波段的输出。
8.如权利要求1所述的实现方法，所述第二泵浦源发出的泵浦光束通过第二波分复用器进入所述的第二掺饵光纤EDFC进行泵浦，形成C波段的输出。
9.如权利要求1所述的实现方法，所述光纤全反镜包括光纤耦合器，所述耦合器的分光比k＝0.50。
10.如权利要求1所述的实现方法，所述光纤全反镜通过熔接分光比为50:50耦合器的两个输出端制成。
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Application publication date: 20170510

Assignee: NINGBO TIANDE INNOVATION INTELLIGENT TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Assignor: Beijing Information Science & Technology University

Contract record no.: X2020990000714

Denomination of invention: A method of realizing C + L band ASE light source based on double pump

Granted publication date: 20190906

License type: Common License

Record date: 20201230