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Abstract

本发明公开了一种基于宽谱信号光注入的超荧光光纤光源，包括半导体泵浦激光器、波分复用器、光纤隔离器、光纤衰减器、超辐射发光二极管和掺铒光纤；所述半导体泵浦激光器通过掺铒光纤与波分复用器的一端连接，且波分复用器的另一端通过掺铒光纤与光纤衰减器连接；所述光纤衰减器用于改变信号光的注入功率，且光纤衰减器远离波分复用器的一端通过掺铒光纤与光纤隔离器连接；该基于宽谱信号光注入的超荧光光纤光源，通过超辐射发光二极管输出的宽谱信号光注入双程后向掺铒光纤超荧光光源，实现了较大功率的C+L波段超荧光输出，低功率、宽光谱信号光不仅可以有效的提高超荧光光源的输出功率和泵浦效率，还有助于光谱的平坦化。

Description

一种基于宽谱信号光注入的超荧光光纤光源
技术领域
本发明涉及掺铒光纤光源技术领域，具体为一种基于宽谱信号光注入的超荧光光纤光源。
背景技术
时间相干性降低的宽带光源广泛存在于光纤传感器和光纤探测器的实际应用中。作为一种常用的宽带光源，超辐射发光二极管(Super luminescentDiode,SLD)存在着波长稳定性差、输出功率低、空间相干性差及与光纤耦合的问题。相比于SLD，基于稀土掺杂的放大自辐射的超荧光光纤光源(Superfluorescent source,SFS)在具有宽输出光谱的同时，还具有高平均波长稳定性且易于与光纤系统耦合的优点，目前已成为密集波分复用系统中光器件测试、光纤传感和惯导级高精度光纤陀螺以及接入网中光谱分割多波长光源应用的重要光源。
为了满足光纤传输系统的扩容需求，将超荧光光源从C波段(1520-1570nm)扩展到L波段(1570-1620nm)显得尤为重要。目前，国内外对掺铒光纤超荧光光源的研究，多集中在中心波长稳定、带宽较大的超荧光光源以及光谱平坦、带宽覆盖C+L波段的宽带平坦光源的研究。由于L波段放大自发辐射用到的是铒离子增益带的尾部，其发射和吸收系数都比C波段小3-4倍。因此，为了实现超荧光光源C+L波段的增益匹配及光谱平坦化输出，越来越多的LD被用于泵浦一定掺杂浓度和长度的掺铒光纤。而输出效率的提高，往往又依赖于多个隔离器、环形器和光纤环形镜。这些原因使得超荧光光源的结构变的更加复杂，同时成本也变得更高。因此，在保证高平坦度、高功率输出的情况下，找到一种简化超荧光光源结构的方法具有重要的科学研究价值和社会经济效益。
为了实现超荧光光源C+L波段的增益匹配及光谱平坦化输出，传统的方法是采用多个泵浦源去抽运多级掺铒光纤。而输出效率的提高，往往又依赖于多个隔离器、环形器和光纤环形镜。这些原因使得超荧光光源的结构变的更加复杂，同时成本也变得更高。
发明内容
本发明是一种基于宽谱信号光注入的超荧光光纤光源，为了解决背景技术中的难题，本发明将超辐射发光二极管输出的宽谱信号光注入双程后向掺铒光纤超荧光光源，实现了较大功率的C+L波段超荧光输出，低功率、宽光谱信号光不仅可以有效的提高超荧光光源的输出功率和泵浦效率，还有助于光谱的平坦化。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于宽谱信号光注入的超荧光光纤光源，包括半导体泵浦激光器、波分复用器、光纤隔离器、光纤衰减器、超辐射发光二极管和掺铒光纤；所述半导体泵浦激光器通过掺铒光纤与波分复用器的一端连接，且波分复用器的另一端通过掺铒光纤与光纤衰减器连接；所述光纤衰减器用于改变信号光的注入功率，且光纤衰减器远离波分复用器的一端通过掺铒光纤与光纤隔离器连接；所述光纤隔离器用于组织产生的自发辐射光反馈回超辐射发光二极管中，从而避免超辐射发光二极管的损坏。
作为本发明的进一步优选技术方案，所述半导体泵浦激光器的抽运波长为980nm。
作为本发明的进一步优选技术方案，所述半导体泵浦激光器包括泵浦驱动模块，泵浦驱动模块为泵浦源提高稳定的驱动电流和温度控制，以保证泵浦源输出具有好的波长稳定性及功率特性。
作为本发明的进一步优选技术方案，所述泵浦驱动模块为碟型封装半导体激光器驱动模块；将泵浦源管芯温度控制在25℃时，输出光功率随驱动电流基本上呈线性变化，且稳定度良好，通过改变抽运电流实现不同的泵浦源尾纤抽运功率；浦光经波分复用器的一端进入掺铒光纤中，波分复用器的另一端作为超荧光光源的输出端。
有益效果
本发明提供了一种基于宽谱信号光注入的超荧光光纤光源。具备以下有益效果：
该基于宽谱信号光注入的超荧光光纤光源，通过超辐射发光二极管输出的宽谱信号光注入双程后向掺铒光纤超荧光光源，实现了较大功率的C+L波段超荧光输出，低功率、宽光谱信号光不仅可以有效的提高超荧光光源的输出功率和泵浦效率，还有助于光谱的平坦化，将弱功率、宽谱信号光注入双程后向结构超荧光光源，在简化了超荧光光源结构的同时，保证了高平坦度和高功率的超荧光输出；实用性强，易于推广使用。
附图说明
图1为本发明的光光纤光源结构图；
图2为本发明的SLD输出光谱图；
图3为本发明的SFS输出功率与SLD注入功率的关系图；
图4为本发明的不同SLD注入功率下超荧光光源输出光谱图；
图5为本发明的不同泵浦功率下超荧光光源输出光谱图；
图6为本发明的优化后的SFS输出光谱图。
图中：1-半导体泵浦激光器、2-波分复用器、3-光纤隔离器、4-光纤衰减器、5-超辐射发光二极管、6-掺铒光纤。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种基于宽谱信号光注入的超荧光光纤光源，包括半导体泵浦激光器1、波分复用器2、光纤隔离器3、光纤衰减器4、超辐射发光二极管5和掺铒光纤6；所述半导体泵浦激光器1通过掺铒光纤6与波分复用器2的一端连接，且波分复用器2的另一端通过掺铒光纤6与光纤衰减器4连接；所述光纤衰减器4用于改变信号光的注入功率，且光纤衰减器4远离波分复用器2的一端通过掺铒光纤6与光纤隔离器3连接；所述光纤隔离器3用于组织产生的自发辐射光反馈回超辐射发光二极管5中，从而避免超辐射发光二极管5的损坏。
半导体激光器作为泵浦光输出，抽运波长为980nm。泵浦驱动模块应能为泵浦源提高稳定的驱动电流和温度控制，以保证泵浦源输出具有好的波长稳定性及功率特性。本实施案例中泵浦驱动器为美国Wavelength公司提供的LTDC0520型碟型封装半导体激光器驱动模块。将泵浦源管芯温度控制在25℃时，输出光功率随驱动电流基本上呈线性变化，且稳定度良好，通过改变抽运电流实现不同的泵浦源尾纤抽运功率。泵浦光经波分复用器的一端进入掺铒光纤中，波分复用器的另一端作为超荧光光源的输出端。SLD作为宽谱信号光输出，其特征在于具有较高的平坦度，本实施案例中采用的SLD，光谱范围1525nm-1610nm，输出光谱如图所示。为了保证SLD的平坦度在不同注入功率下保持不变，通过调节衰减器来改变信号光的注入功率。波分复用器、隔离器、衰减器应具备较低的插入损耗，以保证超荧光光纤光源有足够的输出功率，隔离器的隔离度应做够大来阻止产生的自发辐射光反射回信号光输出SLD中，对SLD造成损坏，如图2所示。
采用抽运功率35mW的LD泵浦11m长的掺铒光纤。调节衰减器，信号光开始注入且注入功率逐步增大，得到SFS输出功率随信号光注入功率的变化曲线，如图3所示。从图中可以发现，当调节光纤衰减器SLD开始出光，SFS输出功率迅速增加。当信号光功率达到50uW时，输出功率达到8.05mW。可以知道，通过注入宽谱微弱信号光，能够迅速提高SFS的输出功率。
图4是SLD输出功率为0,25,500,2500uW下得到的光源光谱。从图中可以看到，光谱的平坦度先增后减。当SLD输出功率为500uW时，谱线展宽的同时，平坦度也达到了最大。因此，通过注入高质量宽光谱信号光可以实现谱线展宽和光谱平坦。
设定宽谱信号光SLD的输出功率为恒定值500uW，进一步优化泵浦源的抽运功率。图5是抽运功率为0,7,40,90,120mW下得到的输出光谱。当泵浦功率为40mW时，SFS光谱的平坦度达到最大，输出功率为10.25mW。因此，40mW的抽运功率为泵浦源LD的最佳输出参数。
当泵浦功率为40mW，SLD输出功率为500uW时，SFS在保证功率的同时，也能拥有较高的平坦度。输出光源3dB带宽41.45nm，输出功率10.59mW。输出光谱如图6所示。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种基于宽谱信号光注入的超荧光光纤光源，其特征在于：包括半导体泵浦激光器(1)、波分复用器(2)、光纤隔离器(3)、光纤衰减器(4)、超辐射发光二极管(5)和掺铒光纤(6)；所述半导体泵浦激光器(1)通过掺铒光纤(6)与波分复用器(2)的一端连接，且波分复用器(2)的另一端通过掺铒光纤(6)与光纤衰减器(4)连接；所述光纤衰减器(4)用于改变信号光的注入功率，且光纤衰减器(4)远离波分复用器(2)的一端通过掺铒光纤(6)与光纤隔离器(3)连接；所述光纤隔离器(3)用于组织产生的自发辐射光反馈回超辐射发光二极管(5)中，从而避免超辐射发光二极管(5)的损坏。
2.根据权利要求1所述的一种基于宽谱信号光注入的超荧光光纤光源，其特征在于：所述半导体泵浦激光器(1)的抽运波长为980nm。
3.根据权利要求1所述的一种基于宽谱信号光注入的超荧光光纤光源，其特征在于：所述半导体泵浦激光器(1)包括泵浦驱动模块，泵浦驱动模块为泵浦源提高稳定的驱动电流和温度控制，以保证泵浦源输出具有好的波长稳定性及功率特性。
4.根据权利要求3所述的一种基于宽谱信号光注入的超荧光光纤光源，其特征在于：所述泵浦驱动模块为碟型封装半导体激光器驱动模块；将泵浦源管芯温度控制在25℃时，输出光功率随驱动电流基本上呈线性变化，且稳定度良好，通过改变抽运电流实现不同的泵浦源尾纤抽运功率；浦光经波分复用器的一端进入掺铒光纤(6)中，波分复用器(2)的另一端作为超荧光光源的输出端。
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