CN1435922A - 一种可变波长输出光纤激光器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可变波长输出光纤激光器，该可变波长输出光纤激光器主要包括：依序连接组成环路的泵浦源、光耦合器、偏振控制器、阵列波导光栅、光分束器。本发明由于巧妙地利用目前已成熟的AWG技术，将AWG串接在带有掺杂光纤的光纤回路中，通过AWG作为腔内光滤波器实现一组共振波长的选择和放大辐射的建立，AWG的复用端经合波后与泵浦光一起通过光纤耦合器耦合进入掺杂光纤，从而实现单泵浦源对可变波长的放大，简化了器件的结构，同时由于AWG的波导集成结构，可以缩小器件的尺寸，提高器件结构的稳定性，并可以方便地通过改变AWG的结构参数实现不同的波长和波长间隔的光源，可靠地实现ITU－T的C－Band和L－Band标准波长和波长间隔。

Description

一种可变波长输出光纤激光器

技术领域

本发明涉及一种光纤光源，特别是一种具有可变波长输出的光纤光源，适合于使用放大的自发辐射(ASE)光作为辅助泵源。

背景技术

对宽波段光源已经进行了持续研究，原因在于它们具有许多应用，如扩展到陀螺传感器、用于测试光学元件的光源以及用于普通接入网络的调制光谱。特别地利用来自掺杂稀土金属(比如说饵)的光纤的ASE光的光源是比较优良的宽波段光源，原因是它们表现为宽波段、高功率以及低损耗特性，对于这种掺饵光纤(EDF)宽波段光源所作的所有研究努力都是关于从1520到1560纳米波段的即C波段(C-Band)单个波段的，现有大多数的光通讯元件和传统的掺饵光纤放大器EDFA都工作在此波段。然而随着密集波分复用(DWDM——Densed Wavelength Devided Multiples)光传输系统的发展，结构简单、易实现的可变波长输出激光光源有着特别重要的意义，多通道的光源结构不但可以实现可变波长激光的同时输出，而且也可以很容易地通过选择通道达到波长快速可调的目的。但目前还没有比较成熟的多通道可变波长输出结构，普遍的方法是将单波长(DBR--Distributed Bragg Reflector)激光器或光纤激光器做成阵列封装在一起，其存在结构复杂，性能不稳定的问题，且每个波长需要单独的驱动电压或温度控制等。近期基于模式锁定的可调激光器得到了很大的关注，但是这种方法对传输速率有特殊的限制，近几年，阵列波导光栅(AWG Arrayed Waveguide Grating)技术发展很快，其性能、价格已达到了商用化的程度，阵列波导光栅AWG可以用做集成光滤波器阵列，但将阵列波导光栅AWG应于光纤激光器尚未发现。

发明内容

本发明的目的是提供一种可有效简化结构、缩小器件尺寸、提高器件结构稳定性的可变波长输出光纤激光器。

为实现上述发明目的，可变波长输出光纤激光器包括泵浦源、光耦合器、光纤放大器、偏振控制器、光分束器，其特征在于还包括光开关和阵列波导光栅，其中泵浦源、光耦合器、光纤放大器、偏振控制器、光开关、阵列波导光栅、光分束器依序连接组成环路，且光分束器的一部分光作为光信号输出，一部分光作为反馈返回到环路中作为光输入信号通过光耦合器后被光纤放大器继续放大。

本发明由于巧妙地利用目前已成熟的阵列波导光栅AWG技术，将阵列波导光栅AWG串接在带有掺杂光纤的光纤回路中，通过阵列波导光栅AWG作为腔内光滤波器实现一组共振波长的选择和放大辐射的建立，通过光开关实现所选择波长的环路的连通，经合波后与泵浦光一起通过光纤耦合器耦合进入搀杂光纤，从而实现对该选定波长的光的放大和输出。光开关连通不同波长的通路，就实现了对波长的选择，建立了特定波长的光源输出。同时由于阵列波导光栅AWG的波导集成结构，可以缩小器件的尺寸，提高器件结构的稳定性。而且由于输出的光波长和波长之间的间隔由阵列波导光栅AWG的结构决定，因此可以方便地通过改变阵列波导光栅AWG的结构参数实现不同的波长和波长间隔的多波长可变光源，可靠地实现ITU-T的C-Band和L-Band标准波长和波长间隔，有效扩展本发明的波段应用范围；而且本发明还可以方便地通过调节泵浦光的强度来实现输出光强的调节，以及可根据相应的光路是否连通，方便容易地实现光源的波长选择。

以下结合附图和实施例详细描述本发明的基本组成与工作原理：

附图说明

图1是本发明的结构组成示意图；

图2是本发明的进一步实施方案的结构组成示意图；

图3是本发明光开关的结构组成示意图；

图4是本发明在光传输系统中应用的结构示意图；

具体实施方式

如图1所示，本发明提供的可变波长激光器包括泵浦源、光耦合器1、光纤放大器2、偏振控制器3、光开关4、阵列波导光栅6、和光分束器7。泵浦源产生的泵浦光从光耦合器1的一个端口输入，与从光耦合器1另一端口输入的通过光分束器7分离出来的部分输出光进行耦合，然后输出到光纤放大器进行光放大，再经过偏振控制器(PC——Polarization Controller)3进行偏振调整，经偏振调整的光信号在光开关4的作用下，可以将不同波长的光输出到阵列波导光栅(AWG，Arrayed Waveguide Grating)6的不同通道5中，当某一特定波长输入到AWG，就可以通过AWG的光栅效应实现该特定波长的滤波调谐，完成所选择波长的光的共振放大，最后经分束器7作为输出光输出本激光器。下面再结合附图对可变波长激光器的各部分进行详细说明。

如图1所示，泵浦源为光耦合器1提供泵浦光Pp，在图1中并未画出泵浦源，只给出泵浦光Pp的图示。光耦合器(FC——FiberCoupler)1连接在泵浦源与光纤放大器2之间，将泵浦源的泵浦光及光输入信号耦合在一起并传输至光纤放大器2；在泵浦源的泵浦光光激励下，光纤放大器2用于产生各种波长和方向的自发辐射光，本实施方案中，光纤放大器2选用掺饵光纤(EDF——Erbium DopedFiber)放大器，即用掺饵光纤EDF作为增益介质；由于掺铒光纤放大器有增益不平坦性，相同泵浦功率下，不同波长输出光功率会有所不同。为了避免在波长切换时输出光功率发生剧变，可通过调节泵浦光功率强度调节输出光功率的强度，也可以在光纤放大器2与偏振控制器3之间另外增加一个如图2所示的增益平坦滤波器GFF(Gain FlatFilter)8，来实现不同波长光的增益均衡，改善光纤放大器2的增益平坦特性。另外，为了使EDF的放大不受反射光的影响，保证光源结构稳定工作，可在光放前后增加隔离器(Isolator)，如图1、图2所示。偏振控制器(PC——Polarization Controller)3连接在光纤放大器2后面，用于调整光纤放大器2产生的自发辐射光的偏振态。

光开关4，连接在偏振控制器3与阵列波导光栅6之间，光开关4的结构组成如图3所示，由一个1×N和N×1的光开关组成。图3中光开关前后的光端机是为了说明光开关的作用而用来表示光的输入和输出。在本发明，可以对应图1中光开关4之前的光放大器2和之后的阵列波导光栅(AWG——Arrayed Waveguide Grating)6。光开关是将偏振态调整后的自发辐射光的某一特定波长的光作为阵列波导光栅6的输入光连通到阵列波导光栅6的特定波长通道5中；其中光开关器件的实现方法很多，并且还在发展中。一般的实现方法有机械式、热光、电光、声光效应等，可根据对性能的要求选用。传统的机械式开关(例如移动光纤)技术已经比较成熟，但响应速度慢，近期发展起来的微机电系统(MEMS：Micro-electro-michanical sys tems)光开关响应速度比较快，并且插损小，可以作为道选，其基本原理是在一个芯片上集成很多实现镜面反射功能的阵列面，通过调节注入电流可以改变反射面角度，从而改变光的传输方向，将入射光从不同的出口输出，从而实现光信号的开关功能。

阵列波导光栅(AWG——Arrayed Waveguide Grating)6适合于作为腔内光阵列滤波器实现一组共振波长的选择和放大辐射的建立，经过光开关选择，AWG(Arrayed Waveguide Grating)6的某一特定波长λ的通道5被连通，从而通过AWG的光栅效应可实现特定波长λ的滤波调谐，完成所选择波长的光的共振放大。可选择的波长和波长间隔由AWG的结构决定。

光分束器(BS——Beam Splitter)7连接在阵列波导光栅AWG6的输出端，用于将阵列波导光栅AWG6合波后的光分为两部分，一部分光作为光输出信号输出，一部分光作为反馈返回到环路中作为光输入信号通过光纤放大器2继续被放大，其中输出光强和反馈光强的比可以通过调节光分束器的透射比和反射比实现，从而可以选择C-Band或L-Band的掺铒光纤放大器实现单泵浦对C-Band或L-Band的宽带放大，使得调谐波长在C-Band或L-Band范围内可选。

本发明在波集波分复用(Densed Wavdength DevidedMaltipler，DWDM)光纤传输系统中的应用参见图4。图4所示的光传输系统包括复用器MUX、分插复用器(A/DM)和交叉连接(XC)设备等。作为波长可变光源，本发明可用于光传输系统发射端MUX光源和的通道波长保护光源，当某一通道激光源出现故障时，可调节可变光源到此波长进行替代。采用本发明方案就不需要为每一个光源配备一个备用光源，因此可节省备用激光光源。同时，本发明可用于光分插复用(OADM——Optical Add and Drop Multiplex)的波长上/下路A/DM(Add/Drop)的上路发端，实现光波长灵活上/下路。此外，本发明也可用在光交叉(OXC——Optical Cross-Connect)连接模块中实现波长转换，解决光交叉中波长阻塞的问题。

Claims (3)

1、一种可变波长输出光纤激光器，包括泵浦源、光耦合器(1)、光纤放大器(2)、偏振控制器(3)、光分束器(7)，其特征在于还包括光开关(4)和阵列波导光栅(6)，其中泵浦源、光耦合器、光纤放大器(2)、偏振控制器(3)、光开关(4)、阵列波导光栅(6)、光分束器(7)依序连接组成环路，且光分束器(7)的一部分光作为光信号输出，一部分光作为反馈返回到环路中作为光输入信号通过光耦合器(1)后被光纤放大器(2)继续放大。

2、根据权利要求1所述可变波长输出光纤激光器，其特征在于上述光纤放大器(2)是掺饵光纤放大器。

3、根据权利要求1或2所述可变波长输出光纤激光器，其特征在于上述光纤放大器(2)与偏振控制器(3)之间设置有用于改善光纤放大器(2)的增益平坦特性的增益平坦滤波器(8)。

Images