CN201294324Y - 一种全光纤激光器及光纤通信系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型适用于光纤通信领域，提供了一种全光纤激光器，包括依次连接的半导体激光器、波分复用器、有源光纤、调节单元以及光纤隔离器，所述调节单元包括：第一光纤耦合器、光纤光栅、压电陶瓷、第一偏振控制器以及第二光纤耦合器。本实用新型提供的全光纤激光器，将波长调谐、滤波、色散补偿以及提高增益的功能由同一个调节单元来完成，使得全光纤激光器的结构简单、成本低、便于集成。
Description
技术领域
本实用新型属于光纤通信领域，尤其涉及一种全光纤激光器及光纤通信系统。
背景技术
光纤激光器是一种以光纤作为基质，掺入某些稀土元素粒子作为工作物质的激光器，它用半导体激光器作为泵浦光源，通常将光纤两端面做成构成共振腔的反射镜，泵浦光直接从光纤的一端芯面进入，从光纤的另一端芯面输出激光。与传统的固体或者气体激光器相比，光纤激光器是一种小型器件，可以直接连接到普通光纤上，具有插入损耗小、工作物质长、高增益、耐久性的优点。
在光纤激光器的应用中，输出光波的滤波、波长调谐、以及高增益性都是很重要的技术指标，然而现有的光纤激光器分别采用不同的元器件以实现滤波以及波长调谐的功能，增加了激光器系统的插入损耗，降低了系统的有效增益，并且使系统的结构复杂，不利于高度集成，同时对于激光器系统中光波传输过程中引入的色散没有改善。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种全光纤激光器，旨在解决现有的光纤激光器采用不同的元器件分别实现波长调谐、滤波的功能导致结构复杂、成本高、不利于集成的问题。
本实用新型是这样实现的，一种全光纤激光器，包括依次连接的半导体激光器、波分复用器、有源光纤、调节单元以及光纤隔离器，所述调节单元包括：
第一光纤耦合器，其输入端连接至所述有源光纤的输出端，将所述有源光纤输出的光信号耦合后输出；
光纤光栅，其表面附着有压电陶瓷，其输入端连接至所述第一光纤耦合器的第一输出端，将所述第一光纤耦合器输出的光信号进行色散补偿后反射输出；
第一偏振控制器，其输入端连接至所述第一光纤耦合器的第二输出端，控制所述光纤光栅的透射光通过所述第一偏振控制器后的偏振态；
第二光纤耦合器，其第一输入端连接至所述光纤光栅的输出端，其第二输入端连接至所述第一偏振控制器的输出端，将所述光纤光栅输出的光信号与所述第一偏振控制器输出的光信号进行耦合后输出给所述光纤隔离器。
本实用新型的另一目的在于提供一种采用上述全光纤激光器的光纤通信系统。
本实用新型提供的全光纤激光器，将波长调谐、滤波、色散补偿以及提高增益的功能由同一个调节单元来完成，使得全光纤激光器的结构简单、成本低、便于集成。
附图说明
图1是本实用新型实施例提供的全光纤激光器的结构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
本实用新型实施例提供的全光纤激光器，将波长调谐、滤波、色散补偿以及提高增益的功能由同一个调节单元来完成，使得全光纤激光器的结构简单、成本低、便于集成。
本实用新型实施例提供的全光纤激光器主要应用于光纤通信系统中，其结构如图1所示，为了便于说明，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分，详述如下。
全光纤激光器包括依次连接的半导体激光器1、波分复用器2、有源光纤4、调节单元5以及光纤隔离器6，其中，调节单元5进一步包括：第一光纤耦合器51、光纤光栅52、压电陶瓷53、第一偏振控制器54以及第二光纤耦合器55；第一光纤耦合器51的输入端连接至有源光纤4的输出端，将有源光纤4输出的光信号耦合后输出；光纤光栅52的表面附着有压电陶瓷53，其输入端连接至第一光纤耦合器51的第一输出端，将第一光纤耦合器51输出的光信号进行色散补偿后反射输出；第一偏振控制器54的输入端连接至第一光纤耦合器51的第二输出端，控制光纤光栅52的透射光通过第一偏振控制器54后的偏振态；第二光纤耦合器55的第一输入端连接至光纤光栅52的输出端，其第二输入端连接至第一偏振控制器54的输出端，将光纤光栅52输出的光信号与第一偏振控制器54输出的光信号进行耦合后输出给光纤隔离器6。
作为本实用新型的一个实施例，全光纤激光器还包括第二偏振控制器3，可以连接至系统主环路的任意两个节点之间，即连接至波分复用器2与有源光纤4之间，或连接至有源光纤4与调节单元5之间，或连接至调节单元5与光纤隔离器6之间，或连接至光纤隔离器6与波分复用器2之间。本实用新型实施例中以第二偏振控制器3连接至波分复用器2与有源光纤4之间为例进行说明。
在本实用新型实施例中，光纤光栅52为啁啾光纤光栅，通过啁啾光纤光栅的滤波作用和色散补偿作用，可以实现光纤光栅52中心波长的滤波输出和相应波长的色散补偿。对于光纤光栅52而言，当其纤芯折射率变化周期小于1um时，即当光纤光栅52为短周期光纤光栅时，光纤光栅52能将与折射率变化周期相应的特定波长(即中心波长)的光波逆向反射回去，此时光纤光栅相当于一个光滤波器。当光纤光栅的折射率变化周期沿光纤轴向缓慢变化时，光纤光栅为啁啾光纤光栅。由于光脉冲在传输过程中高频分量位于脉冲前沿，低频分量位于脉冲后沿，因此在传输过程中，光脉冲会加宽，引起波长色散，而引入啁啾光纤光栅后，由于不同频率的光经过啁啾光栅时被反射的位置各不相同，可以使光脉冲的高频分量获得比低频分量更大的延时，从而使光脉冲被重新压窄，相当于色散补偿作用。
作为本实用新型的一个实施例，压电陶瓷53粘结于啁啾光纤光栅上，通过给压电陶瓷53施加梳状脉冲电压，从而改变啁啾光纤光栅的周期，使其中心波长发生漂移，实现全光纤激光器输出波长的调谐。因为光纤光栅52在受压的时候，其中心波长向短波长方向移动，利用这一特点，在光纤光栅上加一压电陶瓷53可实现光纤光栅输出波长的连续可调，即实现了全光纤激光器的输出波长调谐。
同时，光纤光栅52与第一偏振控制器54构成一个小型环路，降低系统的插入损耗，大大提高系统的增益。
在本实用新型实施例中，全光纤激光器中的半导体激光器1、波分复用器2、第二偏振控制器3、有源光纤4、调节单元5以及光纤隔离器6均通过跳线与法兰盘相互连接，实现了整个系统的全光纤化。
其中，有源光纤4可以为稀土掺杂光纤，染料掺杂光纤或者其他具有相应能级结构的掺杂光纤；有源光纤4的长度可以从几厘米到几米甚至是几十米，具体的长度根据光纤掺杂浓度的大小而定。全光纤激光器中的光纤以及跳线为对应于工作波长的单模光纤。半导体激光器1的输出波长根据有源光纤4中的工作物质的特性而定；波分复用器2对工作波长和泵浦波长的隔离度要求在15dB以上；光纤隔离器6的插入损耗要求小于0.3dB，隔离度大于30dB，回波损耗大于60dB；光纤光栅52的带宽要求小于1nm；压电陶瓷53根据具体要求选择相应的频率响应特性；第一偏振控制器54以及第二偏振控制器3均选用三耳机械式偏振控制器；第一光纤耦合器51以及第二光纤耦合器55均为3dB耦合器。作为本实用新型的一个实施例，半导体激光器1的输出波长为980nm，有源光纤4采用稀土掺杂光纤作为工作物质，其长度为50m；环路中其它光纤以及跳线采用外径为125um的单模标准光纤；波分复用器2采用隔离度为20dB的980nm/1550nm的波分复用器；偏振控制器54和3采用三耳机械式偏振控制器；光纤耦合器51和55采用3dB耦合器，光纤隔离器6的工作波长范围为0.5um-1.8um；光纤光栅52的中心波长为1550nm，反射率为99％，带宽为1nm。
现结合图1描述本实用新型提供的全光纤激光器的工作原理，详述如下。
半导体激光器1发出激光，经过波分复用器2无损耦合进入偏振控制器3，然后进入有源光纤4后产生波长为系统要求的工作波长的激光，光波通过光纤耦合器51的耦合进入光纤光栅52，实现系统的滤波和色散补偿，通过在与光纤光栅52相接的压电陶瓷53上施加梳状脉冲电压来改变光纤光栅52的周期，从而实现激光输出端的输出光波的波长持续可调；当光波通过光纤耦合器51分别耦合进入光纤光栅52和第一偏振控制器54时，调节偏振控制器54，使得通过偏振控制器54的光波包含两种偏振态的光，与光纤光栅52的中心波长相同的光波部分是一种偏振态，而其余的光波部分是另外一种偏振态，且与光纤光栅52的中心波长相同的光波部分所属的偏振态与光纤光栅的透射光的偏振态相同。同时，使光纤耦合器55的两个输入端的光程差为半波长的奇数倍，那么处于中心波长的光波可以在环形腔中再次利用，而非中心波长的光波则干涉相消，这样，就相应地降低了系统中的插入损耗，提高了系统的增益，同时由于非中心波长的光干涉相消，避免了系统中非中心波长的光对输出光波的干扰。
本实用新型实施例提供的全光纤激光器，将波长调谐、滤波、色散补偿以及提高增益的功能由同一个调节单元来完成，使得全光纤激光器的结构简单、成本低、便于集成。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1、一种全光纤激光器，包括依次连接的半导体激光器、波分复用器、有源光纤、调节单元以及光纤隔离器，其特征在于，所述调节单元包括：
第一光纤耦合器，其输入端连接至所述有源光纤的输出端，将所述有源光纤输出的光信号耦合后输出；
光纤光栅，其表面附着有压电陶瓷，其输入端连接至所述第一光纤耦合器的第一输出端，将所述第一光纤耦合器输出的光信号进行色散补偿后反射输出；
第一偏振控制器，其输入端连接至所述第一光纤耦合器的第二输出端，控制所述光纤光栅的透射光通过所述第一偏振控制器后的偏振态；
第二光纤耦合器，其第一输入端连接至所述光纤光栅的输出端，其第二输入端连接至所述第一偏振控制器的输出端，将所述光纤光栅输出的光信号与所述第一偏振控制器输出的光信号进行耦合后输出给所述光纤隔离器。
2、如权利要求1所述的全光纤激光器，其特征在于，所述全光纤激光器还包括：
第二偏振控制器，连接至所述波分复用器与所述有源光纤之间。
3、如权利要求1所述的全光纤激光器，其特征在于，所述第二光纤耦合器的两个输入端的光信号的光程差为半波长的奇数倍。
4、如权利要求1所述的全光纤激光器，其特征在于，所述光纤光栅为啁啾光纤光栅。
5、如权利要求4所述的全光纤激光器，其特征在于，所述压电陶瓷粘结于所述啁啾光纤光栅上。
6、一种光纤通信系统，其特征在于，所述光纤通信系统包括权利要求1至5任一项所述的全光纤激光器。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CNU200820096155XU CN201294324Y (zh) | 2008-08-05 | 2008-08-05 | 一种全光纤激光器及光纤通信系统 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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| CN201294324Y true CN201294324Y (zh) | 2009-08-19 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104143757A (zh) * | 2014-08-07 | 2014-11-12 | 中国科学院半导体研究所 | 基于分布布拉格反射激光器的波长可调谐窄线宽光源 |
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2008
- 2008-08-05 CN CNU200820096155XU patent/CN201294324Y/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
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| CN104143757A (zh) * | 2014-08-07 | 2014-11-12 | 中国科学院半导体研究所 | 基于分布布拉格反射激光器的波长可调谐窄线宽光源 |
| CN104143757B (zh) * | 2014-08-07 | 2017-03-08 | 中国科学院半导体研究所 | 基于分布布拉格反射激光器的波长可调谐窄线宽光源 |
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