CN2591805Y - 用于1550纳米波段的三级串联光纤拉曼激光器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型是一种用于1550纳米波段的三级串联光纤拉曼激光器，由泵浦光源、光纤回路镜组合、光纤耦合器、作为拉曼增益介质的小芯径掺锗单模光纤组合构成。泵浦光源输出波长为1300－1320纳米，光纤回路镜组成光学谐振腔。本激光器结构简单，成本低廉，性能良好。
Description
技术领域
本实用新型属于光纤通信技术领域，具体涉及一种用光纤回路反射镜组成的用于1550纳米波段的三级串联光纤拉曼激光器。
背景技术
随着社会的不断进步，科学技术的发展，人们对信息传输的需求，以指数的速度增长，尤其是近几年来，由于计算机通讯，数据传输的迅猛发展，仅国际互联网(Internet)和区域网(Intranet)，数据传输率每年增加50％，预计到本世纪末和下世纪初信息传输率要求达到Petabit/s，这需要200-400nm的通讯带宽来支持。因此现有光纤通讯系统的传输率远远不能满足这一需求。以掺铒光纤放大器(EDFA)和波分复用(WDM)技术为代表的通讯系统，对于目前的计算机网络，光缆电视(CATV)，区域通讯网所需的信息尚能满足，但面对日益膨胀的信息需求和长距离、高速、大容量传输，掺铒光纤放大器也面临新的困难，首先必须扩大现有的传输带宽，采用宽带高密度波分复用(DWDM)技术，这给元器件的生产带来了难度。扩展带宽是一个有效的途径。而目前的商用掺铒光纤放大器的有效带宽为35nm(4TZH)，虽然在实验上，用长周期光纤光栅进行增益平滑后可以增加到70nm左右这还满足不了实际需要的带宽。另一个困难是掺铒光纤放大器的增益受到所用的泵浦半导体激光器功率的限制，这使长距离，遥控泵浦(remote pumping)系统受到制约。尽管原则上可以通过多泵浦源复用技术来提高泵浦功率，但这无疑带来了系统的复杂性而难以实现。光纤的拉曼光放大早在80年代中期就已被发现和不断被研究，但由于没有简便和足够高功率的泵浦源而一直未能实用。光纤的拉曼光放大增益来源于传输光纤本身的非线性光学效应，当一定功率的光在光纤中传输时，伴随受激拉曼散射，由于光纤的长度足够长，所产生的斯托克斯光不断地放大，即形成拉曼增益。通常的石英光纤的拉曼位移为460cm-1，增益带宽约20TZH，而掺磷石英光纤的拉曼位移可达到1300cm-1，光纤的拉曼小信号增益可达40dB，而且选择合适的泵浦功率，可避免瑞利散射和受激布里渊散射，达到优于EDFA的信噪比。另外一个优势是无需在系统中插入放大介质，直接利用传输光纤，可以在1300-1600nm这一低损耗窗口中实现宽带放大。这对长距离和海底光缆通信系统中的遥控泵浦尤其适用。同时结合WDM技术，可以简便、有效地对已经铺设的大量的1300nm的光通信系统实现升级扩容和1500nm光通信系统的带宽扩展。这对于实现未来的宽带传输和现有系统的升级改造，具有十分诱人的前景和巨大的经济价值。实现光纤拉曼放大器实用化的关键技术是泵浦光源。虽然半导体激光器是最理想的泵浦光源，但由于其输出功率和波长的限制，需要用多个器件的复合，只能用于1.55微米窗口。串级光纤拉曼激光器的输出功率可达到大于2瓦，输出波长范围可覆盖两个光纤通信窗口。通常级联光纤拉曼激光器采用光纤光栅作为反射镜，对不同的波长需要刻制不同的光纤光栅，成本高，制作工艺复杂。
发明内容
本实用新型的目的在于设计一种结构简单，成本低廉，性能良好的新型光纤拉曼激光器。
本实用新型设计的光纤拉曼激光器，其谐振腔采用光纤回路反射镜，工作在1550纳米波段，具体由泵浦光源、光纤回路反射镜组合、光纤耦合器、作为拉曼增益介质的小芯径掺锗单模光纤组合构成，其结构如图1所示。其中，泵浦光源1经过光纤耦合器2和光纤回路反射镜组合连接，光纤回路反射镜组合由光纤回路反射镜3、4、5、6依次连接组成，并设计成三级串联形式，单模光纤7连接于光纤回路反射镜4和5之间，光纤回路反射镜6接激光输出光纤连接器8，光纤耦合器2接泵浦光功率监视光纤连接器9，构成三级串联光纤拉曼激光器。
本实用新型中，泵浦光源1采用光纤激光器或光纤耦合输出的半导体固体激光器，其输出波长为1230-1250纳米。光纤耦合器2是9.5∶1左右，将泵浦光的5％用作功率监测。光纤回路镜3对泵浦光1230-1250纳米高透射，对第二级斯托克斯拉曼位移1360-1380纳米左右是高反射；光纤回路镜4对第一级斯托克斯拉曼位移1300-1320纳米和第三级斯托克斯拉曼位移1460-1480纳米左右是高反射，而对泵浦光1230-1250纳米和第二级斯托克斯拉曼位移1360-1380纳米是高透射；光纤回路镜5对泵浦光1230-1250纳米和第二级斯托克斯拉曼位移1360-1380纳米是高反射，而对第一级斯托克斯拉曼位移1300-1320纳米和第三级斯托克斯拉曼位移1460-1480纳米是高透射；光纤回路镜6对第一级斯托克斯拉曼位移1300-1320纳米是高反射，而对第三级斯托克斯拉曼位移1460-1480纳米部分透射，透射率为15-25％。由这些光纤回路镜组成光学谐振腔。小芯径掺锗单模光纤(7)的拉曼位移在460CM-1.左右，长度为1-2公里，作为拉曼增益介质。
本实用新型设计的光纤拉曼激光器的工作原理如下：泵浦光透过光纤回路镜3和4后泵浦小芯径高掺锗单模光纤7，产生的第一级斯托克斯拉曼位移1300-1320纳米的增益，剩余的泵浦光由光纤回路镜5反射，再次泵浦小芯径高掺锗单模光纤7，提高了第一级斯托克斯拉曼位移增益转换效率。由于光纤回路镜4和6对其都是高反射，所产生激光无法输出，全部用于泵浦再产生第二级斯托克斯拉曼位移1360-1380纳米的增益。同样的原理，由于光纤回路镜3和5对第二级斯托克斯拉曼位移1360-1380纳米高反射，激光无法输出，全部用于泵浦产生第三级斯托克斯拉曼位移的增益。由于光纤回路镜4和6对第三级斯托克斯位移组成谐振腔，而光纤回路镜6对其是部分透射，因此第三级斯托克斯拉曼位移产生的激光由其耦合输出，波长为1460-1480纳米左右，用于泵浦1550纳米波段光纤拉曼放大器。
本实用新型设计的光纤拉曼激光器结构简单，成本低廉，性能良好。
附图说明
图1为本实用新型的结构图示。
图2为光纤回反射镜结构图示。
图3为本实用新型外形图示。
图中标号：1为泵浦光源，2为光纤耦合器，3、4、5、6为光纤回路反射镜，7为小芯径掺锗单模光纤，8为输出激光连接器，9为泵浦光监视光纤连接器，10为回路光纤，11为保护套管，12为泵浦光监视光纤接口，13为输出激光光纤接口。
具体实施方式
根据图1所示，本光纤拉曼激光器由泵浦光源1，光纤耦合器2，光纤回路反射镜组合3、4、5、6，小芯径掺锗单模光纤7组成。泵浦光原1采用掺镱双包层光纤激光器，其输出波长为1300-1320纳米。光纤耦合器2是9.5∶1，将泵浦光的5％用作功率监测。光纤回路反射镜3、4、5、6的结构如图2所示，根据所需的波长要求，由单模光纤熔融拉锥而成，中间由保护套管11固定，反射镜的反射或透射设计要求如前所述。将上述器件按图1所示，用光纤熔接机连接，每个连接点的损耗控制在0.02-0.05分贝以下，以保证激光器有足够低的插入损耗，同时能承受高功率的负荷。最后将所有器件固定在一金属板上，装入机箱，分别将泵浦光监视光纤连接器9，输出激光连接器8与机箱上的相应接口12和13连接，即得用于1550纳米波段的三级串联光纤拉曼激光器。
Claims (8)
1、一种用于1550纳米波段的三级串联光纤拉曼激光器，其特征在于谐振腔采用光纤回路反射镜，工作在1550纳米波段，具体由泵浦光源、光纤回路反射镜组合、光纤耦合器、作为拉曼增益介质的小芯径掺锗单模光纤组合构成，其中，泵浦光源(1)经过光纤耦合器(2)和光纤回路反射镜组合连接，光纤回路反射镜组合由光纤回路反射镜(3)、(4)、(5)、(6)依次连接组成，并设计成三级串联形式，单模光纤(7)连接于光纤回路反射镜(4)和(5)之间，光纤回路反射镜(6)接激光输出光纤连接器(8)，光纤耦合器(2)接泵浦光功率监视光纤连接器(9)，构成三级串联光纤拉曼激光器。
2、根据权利要求1所述的光纤拉曼激光器，其特征在于泵浦光源(1)是一个输出波长为1230-1250纳米的掺镱双包层光纤激光器或光纤耦合输出的半导体激光泵浦的固体激光器。
3、根据权利要求1所述的光纤拉曼激光器，其特征在于光纤耦合器(2)是9.5∶1的光纤耦合器，将泵浦光的5％用作功率监测。
4、根据权利要求1所述的光纤拉曼激光器，其特征在于光纤回路镜(3)对泵浦光1230-1250纳米高透射，对第二级斯托克斯拉曼位移1360-1380纳米是高反射。
5、根据权利要求1所述的光纤拉曼激光器，其特征在于光纤回路镜(4)对第一级斯托克斯拉曼位移1300-1320纳米和第三级斯托克斯拉曼位移1460-1480纳米是高反射，而对泵浦光1230-1250纳米和第二级斯托克斯拉曼位移1360-1380纳米是高透射。
6、根据权利要求1所述的光纤拉曼激光器，其特征在于光纤回路镜(5)对泵浦光1230-1250纳米和第二级斯托克斯拉曼位移1360-1380纳米是高反射，而对第一级斯托克斯拉曼位移1300-1320纳米和第三级斯托克斯拉曼位移1460-1480纳米是高透射。
7、根据权利要求1所述的光纤拉曼激光器，其特征在于光纤回路镜(6)对第一级斯托克斯拉曼位移1300-1320纳米是高反射，而对第三级斯托克斯拉曼位移，1460-1480纳米部分透射，透射率为15-25％。
8、根据权利要求1所述的光纤拉曼激光器，其特征在于小芯径掺锗单模光纤(7)长度为1-2公里。
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2002
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