CN201213194Y - 线性腔多波长双路输出光纤激光器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种线性腔多波长双路输出光纤激光器，第一2×2耦合器的端口(431)和(432)相连；第一2×2耦合器的端口(433)与第一有源光纤(21)、第一偏振控制器(61)、第一光纤光栅(11)、第一WDM(41)、第一光隔离器(51)、第二2×2耦合器的端口(441)依次连接；第一耦合器的端口(434)与第二有源光纤(22)、第二偏振控制器(62)、第二光纤光栅(12)、第二WDM(42)、第二光隔离器(52)、第二2×2耦合器的端口(442)依次连接；第一、二泵浦光从(31)或/和(32)耦合进有源光纤。在端口(443)或/和(444)输出单路/双路二波长、三波长或四波长激光。

Description

线性腔多波长双路输出光纤激光器

技术领域

本实用新型涉及光纤通信、微波光子、光纤传感和光纤激光器技术领域，具体地讲是一种线性腔多波长双路输出光纤激光器。

背景技术

光纤光栅激光器是光纤通信系统中一种很有前途的光源，它的优点主要体现在：(1)半导体激光器的波长较难符合ITU-T建议的WDM波长标准，且成本很高，而稀土掺杂光纤光栅激光器利用光纤光栅等能非常准确地确定波长，且成本很低。(2)用作增益的稀土掺杂光纤制作工艺比较成熟，稀土离子掺杂过程简单，光纤损耗小。(3)采用灵巧紧凑效率高的泵浦成为可能。(4)光纤光栅激光器具有波导式光纤结构，可以在光纤芯层产生较高的功率密度。光纤结构具有较高的面积-体积比，因而散热效果较好。与标准通信光纤的兼容性好，可以采用光纤光栅、耦合器等多种光纤元件，减小对块状光学元件的需求和光路机械调整的麻烦，极大地简化光纤光栅激光器的设计及制作。(5)宽带是光纤通信的主要发展趋势之一，而光纤光栅激光器可以通过掺杂不同的稀土离子，在380～3900nm的宽带范围内实现激光输出，波长选择容易且可调谐。(6)高频调制下的频率啁啾效应小、抗电磁干扰，温度膨胀系数较半导体激光器小等。

而普通的非保偏光纤，由于制造工艺造成纤芯截面有一定的椭圆度，或是由于光纤组分材料的热膨胀系数不均匀性，造成光纤截面上各向异性的应力或外加应力，导致光纤折射率的各向异性。总之，当光纤截面的对称性遭到破坏，由双折射形成的两个不同传输常数的正交偏振模之间会产生相互耦合，由于两个偏振模的传输常数相差很小，因而模式耦合很强。光纤结构本身存在的双折射和外界对光纤的作用都是随机的，因而偏振模之间的耦合是随机的，因此一般情况下，光纤激光器输出的激光为偏振混乱的，无法达到半导体激光器输出激光的偏振度，这样的激光输出在很多情况下都无法实用。目前有些偏振光纤激光器是在实验室实现的，利用了保偏光纤、保偏耦合器以及偏振控制等复杂的控制方式，成本高昂，实用化难度大。

已有的双波长光纤激光器需要的有源光纤为保偏的，耦合器也要保偏的，并且要加入偏振检测来保证双波长单偏振光纤激光的输出，或需要加高非线性器件，或者需要在低温下来消除模式竞争，或需要复杂结构作控制系统，产生双波长；对多波长的产生更加困难，可靠性低，成本高，控制复杂，难以实用。

实用新型内容

本实用新型的目的就是提供一种线性腔多波长双路输出光纤激光器，它能克服已有的多波长光纤光栅激光器的不足，实现稳定实用的双波长双路激光器。

本实用新型的技术方案：

一种线性腔多波长双路输出光纤激光器，构成该光纤激光器的部件之间的连接为：

第一2×2耦合器同则的两个端口熔接在一起，构成萨格纳克(Sagnac)环。

第一2×2耦合器另一侧的一个端口依次与第一有源光纤、第一偏振控制器、第一光纤光栅、第一波分复用器(WDM)、第一光隔离器、第二2×2耦合器一侧的一个端口连接；

第一2×2耦合器另一侧的另一个端口依次与第二有源光纤、第二偏振控制器、第二光纤光栅、第二WDM、第二光隔离器、第二2×2耦合器一侧的另一个的端口连接；

第一泵浦光或/和第二通泵浦光分别通过第一WDM或/和第二WDM耦合进第一有源光纤和第二有源光纤中，第一光纤光栅和第二光纤光栅与萨格纳克(Sagnac)环构成谐振腔，在第二2×2耦合器的另一侧的一个端口或/和另一个端口输出单路/双路的二波长、三波长或四波长激光。

第一光纤光栅采用普通光纤光栅、第二光纤光栅采用普通光纤光栅，产生二波长激光。

第一光纤光栅采用普通光纤光栅、第二光纤光栅采用保偏光纤光栅，产生三波长激光；或第一光纤光栅采用保偏光纤光栅、第二光纤光栅采用普通光纤光栅，产生三波长激光。

第一光纤光栅采用保偏光纤光栅、第二光纤光栅采用保偏光纤光栅，产生四波长的激光。

有源光纤为稀土掺杂光纤，掺杂为掺铒、掺镱、掺钬、镱铒共掺、掺钍、掺镨

本实用新型的有益效果具体如下：

已有的双波长光纤激光器需要的有源光纤为保偏的，耦合器也要保偏的，并且要加入偏振检测来保证双波长单偏振光纤激光的输出，或者需要在低温下来消除模式竞争，产生双波长；对多波长的产生更加困难，可靠性低，成本高，控制复杂，难以实用。

而本实用新型采用比保偏有源光纤低得多的普通有源光纤作为增益介质，只需要保偏光纤光栅或/和普通光纤光栅，保证每个腔谐振是独立的。每个激光谐振腔是独立的，能消除常规的有源普通光纤产生双波长的模式竞争的问题，不会出现随机模式耦合。本实用新型也可以采用偏振控制来控制偏振态，可以得到更好的激光质量。由于光纤激光器谐振腔的一端采用萨格纳克(Sagnac)环，萨格纳克(Sagnac)环是一个宽带全反射器，使之与窄带保偏光纤/普通光纤光栅的反射峰对准谐振更容易，降低了对光栅的要求，比通常的多波长激光器更容易实现，输出更稳定的、具有更高的性价比的多波长激光。本实用新型采用的部件可以为保偏的或者部分为保偏的，如已有的有源光纤为保偏的，耦合器也要保偏的，并且要加入偏振检测的方式实现。本实用新型还具有受环境影响小、结构紧凑、易于实施等特点。

附图说明

图1为线性腔多波长双路输出光纤激光器示意图。

图2为线性腔多波长双路输出光纤激光器示意图，不使用偏振控制器的情况。

图3为线性腔多波长双路输出光纤激光器示意图，使用一个泵浦激光的情况。

具体实施方式

下面结合附图，对线性腔多波长双路输出光纤激光器作进一步描述。

实施例一

构成线性腔多波长双路输出光纤激光器的部件之间的连接，见图1。

第一2×2耦合器43的端口431和端口432熔接在一起，构成萨格纳克(Sagnac)环。

选择0.5m的第一有源光纤21和1.0m的第二有源光纤22，第一有源光纤21和第二有源光纤22为掺铒有源光纤。

光纤光栅11选择普通光纤光栅和光纤光栅12选择普通光纤光栅12。

第一2×2耦合器43的端口433、第一有源光纤21、第一偏振控制器61、第一普通光纤光栅11、第一WDM 41、第一光隔离器51依次连接。

第一泵浦光31通过第一WDM 41耦合进第一有源光纤21，第一光纤光栅11与萨格纳克(Sagnac)环构成激光谐振腔内，产生单波长激光。

第一2×2耦合器43的端口434、第二有源光纤22、第二偏振控制器62、第二光纤光栅12、第二WDM42、第二光隔离器52依次连接。

第二泵浦光32通过第二WDM 42耦合进第二有源光纤22、第二光纤光栅12与萨格纳克(Sagnac)环构成激光谐振腔内，产生单波长激光。

第一光隔离器51输出端与第二2×2耦合器44的端口441连接；第二光隔离器52输出端与第二2×2耦合器44的端口442连接，通过第二2×2耦合器44的端口443和端口444输出双波长激光。

实施例二

构成线性腔多波长双路输出光纤激光器的部件之间的连接，见图1。

第一2×2耦合器43的端口431和端口432熔接在一起，构成萨格纳克(Sagnac)环。

选择1.5m的第一有源光纤21和1.5m的第二有源光纤22，第一有源光纤21和第二有源光纤22为掺镱有源光纤。

光纤光栅11选择保偏光纤光栅，光纤光栅12选择普通光纤光栅12。

第一2×2耦合器43的端口433、第一有源光纤21、第一偏振控制器61、第一光纤光栅11、第一WDM41、第一光隔离器51依次连接。

第一泵浦光31通过第一WDM 41耦合进和第一有源光纤21和第一光纤光栅11与萨格纳克(Sagnac)环构成激光谐振腔，产生双波长激光。

第一2×2耦合器43的端口434、第二有源光纤22、第二偏振控制器62、光纤光栅12、第二WDM 42、第二光隔离器52依次连接。

第二泵浦光32通过第二WDM 42耦合进第二有源光纤22、光纤光栅12与萨格纳克(Sagnac)环构成激光谐振腔内，产生单波长激光。

第一光隔离器51输出端与第二2×2耦合器44的端口441连接；第二光隔离器52输出端与第二2×2耦合器44的端口442连接，通过第二2×2耦合器44的端口443和端口444输出三波长激光。

实施例三

构成线性腔多波长双路输出光纤激光器的部件之间的连接，见图2。

第一2×2耦合器43的端口431和端口432熔接在一起，构成萨格纳克(Sagnac)环。

选择5m的第一有源光纤21和5m的第二有源光纤22，第一有源光纤21和第二有源光纤22为掺镱铒有源光纤。

光纤光栅11选择保偏光纤光栅，光纤光栅12选择保偏光纤光栅12。

第一耦合器43的端口433、第一有源光纤21、第一保偏光纤光栅11、第一WDM41、第一光隔离器51依次连接。

第一泵浦光31通过第一WDM41耦合进第一有源光纤21，光纤光栅11与萨格纳克(Sagnac)环构成激光谐振腔，产生双波长激光。

第一2×2耦合器43的端口434、第二有源光纤22、第二光纤光栅12、第二WDM42、第二光隔离器52依次连接。

泵浦光32通过第二WDM42耦合进有源光纤22，保偏光纤光栅12与萨格纳克(Sagnac)环构成激光谐振腔内，产生双波长激光。

第一光隔离器51输出端与第二2×2耦合器44的端口441连接；第二光隔离器52输出端与第二2×2耦合器44的端口442连接，通过第二2×2耦合器44的端口443和端口444输出四波长激光。

实施例四

第一2×2耦合器43的端口431和端口432熔接在一起，构成萨格纳克(Sagnac)环。

第一有源光纤21和第二有源光纤22为掺铒、掺镱、掺钬、镱铒共掺、掺钍、掺镨或掺钕光纤。

光纤光栅11选择保偏光纤光栅，光纤光栅12保偏光纤光栅。

第一2×2耦合器43的端口433、第一有源光纤21、第一偏振控制器61、第一光纤光栅11、第一WDM41、第一光隔离器51依次连接。

泵浦光31通过第一WDM41耦合进第一有源光纤21，第一光纤光栅11与萨格纳克(Sagnac)环构成激光谐振腔，产生双波长激光。

第一2×2耦合器43的端口434、第二有源光纤22、第二偏振控制器62、第二光纤光栅12、第二WDM42、第二光隔离器52依次连接。

第一泵浦光31通过第二WDM42耦合进第二有源光纤22，第二光纤光栅12与萨格纳克(Sagnac)环构成激光谐振腔，产生双波长激光。

第一光隔离器51输出端与第二2×2耦合器44的端口441连接；第二光隔离器52输出端与第二2×2耦合器44的端口442连接，通过第二2×2耦合器44的端口443和端口444输出四波长激光。

第一有源光纤21和第二有源光纤22的长度不大于，在泵浦光的作用下，刚好产生激光时的长度为最大长度。

所有使用的部件均为商用的产品。

Claims (5)

1.一种线性腔多波长双路输出光纤激光器，其特征是：

第一2×2耦合器(43)的端口(431)和(432)熔接，构成萨格纳克环；

第一2×2耦合器(43)的端口(433)依次与第一有源光纤(21)、第一偏振控制器(61)、第一光纤光栅(11)、第一WDM(41)、第一光隔离器(51)、第二2×2耦合器(44)的端口(441)连接；

第一2×2耦合器(43)的端口(434)依次与第二有源光纤(22)、第二偏振控制器(62)、第二光纤光栅(12)、第二WDM(42)、第二光隔离器(52)、第二2×2耦合器(44)的端口(442)连接；

第一泵浦光(31)或/和第二泵浦光(32)通过第一WDM(41)或/和第二WDM(42)耦合进第一有源光纤(21)和第二有源光纤(22)中，第一光纤光栅(11)和第二光纤光栅(12)与萨格纳克环构成谐振腔，在第二2×2耦合器(44)的端口(443)或/和端口(444)输出单路/双路的二波长、三波长或四波长激光。

2.根据权利要求1所述的一种线性腔多波长双路输出光纤激光器，其特征是：第一光纤光栅(11)或/和第二光纤光栅(12)为保偏光纤光栅或普通光纤光栅。

3.根据权利要求1所述的一种线性腔多波长双路输出光纤激光器，其特征是：第一光纤光栅(11)采用普通光纤光栅、第二光纤光栅(12)采用普通光纤光栅，产生二波长激光。

4.根据权利要求1所述的一种线性腔多波长双路输出光纤激光器，其特征是：第一光纤光栅(11)采用普通光纤光栅、第二光纤光栅(12)采用保偏光纤光栅，产生三波长激光；或第一光纤光栅(11)采用保偏光纤光栅、第二光纤光栅(12)采用普通光纤光栅，产生三波长激光。

5.根据权利要求1所述的一种线性腔多波长双路输出光纤激光器，其特征是：第一光纤光栅(11)采用保偏光纤光栅、第二光纤光栅(12)采用保偏光纤光栅，产生四波长的激光。

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