專利名稱：可轉(zhuǎn)換雙波長(zhǎng)摻雜光纖激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雙波長(zhǎng)摻雜光纖激光器，特別是能夠產(chǎn)生空間模式拍頻效應(yīng)的激光器，是光纖通信和光纖傳感領(lǐng)域里的一種新設(shè)計(jì)，屬于光纖通信與光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
多波長(zhǎng)光纖激光器在光通信及光傳感領(lǐng)域有著廣泛的用途，例如在密集波分復(fù)用(DWDM-Densed Wavelength Division Mutiplexing)系統(tǒng)，多參量光纖傳感器以及光孤子源中，該種光源都是極其重要的。但是在發(fā)展比較成熟的摻雜光纖激光器中，由于摻雜光纖中的增益展寬效應(yīng)導(dǎo)致的模式競(jìng)爭(zhēng)，在一個(gè)激光腔中較難實(shí)現(xiàn)常溫下的多波長(zhǎng)輸出。目前要實(shí)現(xiàn)多波長(zhǎng)輸出，一種方法是將摻雜光纖放到液氮中冷卻來(lái)減少增益展寬，但這種方法明顯不實(shí)用。另一種方法是將多個(gè)光纖激光器組合在一起，它雖然可在室溫下得到穩(wěn)定的多波長(zhǎng)輸出，但需用多個(gè)驅(qū)動(dòng)電路和激光腔等裝置。還有一種方法是利用F-P腔實(shí)現(xiàn)濾波，缺點(diǎn)是價(jià)格昂貴。而且這些結(jié)構(gòu)中，不同波長(zhǎng)的激射具有相同的泵浦閾值，很難調(diào)整或控制某一特定波長(zhǎng)的性質(zhì)。然而，在一些諸如傳感、儀器測(cè)試的應(yīng)用中，要求激光能夠從一波長(zhǎng)調(diào)到另一波長(zhǎng)，或同時(shí)輸出多個(gè)波長(zhǎng)，即激光器具有可開關(guān)性能。則這種激光器需要在多波長(zhǎng)摻雜光纖激光器的基礎(chǔ)上加入“開關(guān)”特性來(lái)有效控制各波長(zhǎng)的產(chǎn)生。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)諧方便，低成本和常溫穩(wěn)定工作的可轉(zhuǎn)換雙波長(zhǎng)輸出摻雜光纖激光器，所述摻雜光纖激光器包括泵浦激光器1，用于泵浦摻雜光纖(DF)；具有至少三個(gè)端口a、b和c的泵光/信號(hào)光波分復(fù)用光耦合器(WDM)2，用于將泵浦光和信號(hào)光耦合入摻雜光纖；一段合適長(zhǎng)度的摻雜光纖3，由泵浦光激勵(lì)，作為增益介質(zhì)；一個(gè)起偏器4和一個(gè)偏振控制器(PC)5，序列連接在摻雜光纖后面，產(chǎn)生依賴波長(zhǎng)的損耗以補(bǔ)償光纖光柵兩反射峰峰值大小的差異，同時(shí)也用于控制激光腔內(nèi)光的偏振態(tài)；一多模光纖光柵7通過(guò)環(huán)形器6的端口b引入激光腔內(nèi)，進(jìn)行激光輸出的波長(zhǎng)選擇；輸出耦合器8用于激光的輸出；光隔離器9保證腔內(nèi)激光的單向運(yùn)行。
本發(fā)明的原理是將具有兩個(gè)反射峰的多模光纖光柵進(jìn)行輸出激光的波長(zhǎng)選擇，引入一種單模光纖—多模光纖光柵—單模光纖結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)能夠產(chǎn)生空間模式拍頻效應(yīng)，使多模光纖光柵的兩個(gè)不同偏振方向的反射模在波長(zhǎng)上分離開，即多模光柵反射的兩個(gè)波長(zhǎng)具有不同的偏振態(tài)，則因此在摻鉺光纖中產(chǎn)生了偏振燒孔效應(yīng)，這種偏振燒孔效應(yīng)能夠克服摻雜光纖均勻增益展寬引起的模式競(jìng)爭(zhēng)，實(shí)現(xiàn)常溫下雙波長(zhǎng)穩(wěn)定輸出，又可通過(guò)調(diào)整腔內(nèi)的偏振控制器來(lái)改變腔內(nèi)光的偏振態(tài)，從而改變兩個(gè)正交偏振方向上波長(zhǎng)的損耗，以實(shí)現(xiàn)常溫下單波長(zhǎng)和雙波長(zhǎng)的開關(guān)轉(zhuǎn)換。如果多模光纖光柵兩個(gè)反射峰的大小差異較大，單純地調(diào)節(jié)偏振控制器始終不能使長(zhǎng)波長(zhǎng)的反射峰小于短波長(zhǎng)的反射峰時(shí)，可在偏振控制器前加一起偏器，利用起偏器和一個(gè)偏振控制器組合產(chǎn)生依賴波長(zhǎng)的損耗，用以補(bǔ)償光纖光柵兩反射峰峰值大小的差異，達(dá)到波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的目的，克服了摻雜光纖均勻增益展寬引起的模式競(jìng)爭(zhēng)，又可通過(guò)調(diào)整腔內(nèi)的偏振控制器改變腔內(nèi)光的偏振態(tài)，改變兩個(gè)不同偏振方向上波長(zhǎng)的損耗，實(shí)現(xiàn)常溫下單波長(zhǎng)和雙波長(zhǎng)的開關(guān)轉(zhuǎn)換。該發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)節(jié)方便、成本低廉、能在常溫下穩(wěn)定工作等優(yōu)點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)組成示意圖。
圖3是本發(fā)明應(yīng)用于摻鉺光纖激光器時(shí)—多模光纖光柵的反射光譜圖。
圖3是本發(fā)明應(yīng)用于摻鉺光纖激光器時(shí)兩單波長(zhǎng)輸出的光譜圖。
圖4是本發(fā)明應(yīng)用于摻鉺光纖激光器時(shí)雙波長(zhǎng)輸出的光譜圖。
圖5是本發(fā)明應(yīng)用于摻鐿光纖激光器時(shí)兩單波長(zhǎng)輸出光譜圖。
圖6是本發(fā)明摻鐿光纖激光器時(shí)雙波長(zhǎng)輸出的光譜圖。
圖中1.泵浦激光器2.泵浦/信號(hào)波分復(fù)用光耦合器 3.摻雜光纖 4.起偏器 5.偏振控制器 6.環(huán)形器 7.多模光纖光柵 8.輸出耦合器 9.光隔離器。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的具體說(shuō)明這種可轉(zhuǎn)換雙波長(zhǎng)摻雜光纖激光器，包括泵浦激光器1、泵浦/信號(hào)波分復(fù)用光耦合器2、摻雜光纖3、起偏器4、偏振控制器5、環(huán)形器6、多模光纖光柵7輸出耦合器8和光隔離器9；其中波分復(fù)用光耦合器2的端口a與半導(dǎo)體泵浦激光器1的輸出端相連接，端口b與隔離器9相連接，端口c與摻雜光纖3的一端相連接；摻雜光纖3的另一端與起偏器4相連接；起偏器4的另一端與偏振控制器5相連接；偏振控制器5另一端與環(huán)形器6的端口a相連接；環(huán)形器6的端口b與多模光纖布喇格光柵7相連接，端口c與輸出耦合器8的端口a相連接； 輸出耦合器8的端口b作為激光器輸出端口，端口c與光隔離器9相連接；光隔離器9的另一端與波分復(fù)用光耦合器2的端口b相連接。
摻雜光纖可任意摻雜某種金屬，如摻鉺、摻鐿，相對(duì)應(yīng)的多模光纖光柵為相對(duì)此波段的多模光柵。
允許多模光纖光柵的兩個(gè)反射峰大小存在差異，其差異可由起偏器和偏振控制器結(jié)構(gòu)產(chǎn)生依賴波長(zhǎng)的損耗獲得補(bǔ)償，從而通過(guò)調(diào)整偏振控制器的狀態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)光纖激光器的兩個(gè)單波長(zhǎng)輸出和雙波長(zhǎng)輸出的開關(guān)轉(zhuǎn)換。
應(yīng)用具有兩個(gè)反射峰的多模光纖光柵進(jìn)行激光輸出的波長(zhǎng)選擇，引入一種單模光纖—多模光纖光柵—單模光纖結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生空間模式拍頻效應(yīng)，使多模光纖光柵的兩個(gè)不同偏振方向的反射模在波長(zhǎng)上分離開，即多模光柵反射的兩個(gè)波長(zhǎng)具有不同的偏振態(tài)，則因此在摻鉺光纖中產(chǎn)生了偏振燒孔效應(yīng)，利用偏振燒孔效應(yīng)克服摻雜光纖均勻增益展寬引起的模式競(jìng)爭(zhēng)，實(shí)現(xiàn)常溫下雙波長(zhǎng)穩(wěn)定輸出。
如圖1，激光二極管的泵浦光經(jīng)WDM的端口a耦合進(jìn)激光腔內(nèi)，WDM的端口c與摻雜光纖(DF)2相連，摻雜光纖后接一起偏器4和一個(gè)偏振控制器(PC)，偏振控制器后接一環(huán)形器6，多模光纖光柵7通過(guò)環(huán)形器6的端口b引入激光腔內(nèi)，進(jìn)行激光輸出的波長(zhǎng)選擇，(一相對(duì)1550nm為多模的光纖光柵的反射譜圖見圖2)。泵浦光經(jīng)WDM進(jìn)入摻雜光纖3，激發(fā)摻雜光纖產(chǎn)生增益，兩個(gè)波長(zhǎng)滿足多模光纖光柵反射條件的光在激光腔內(nèi)起振，并通過(guò)輸出耦合器耦合出去。起偏器4和偏振控制器5的聯(lián)合作用產(chǎn)生依賴波長(zhǎng)的損耗以補(bǔ)償光纖光柵兩反射峰峰值大小的差異，同時(shí)也用于控制激光腔內(nèi)光的偏振態(tài)，調(diào)節(jié)PC，可實(shí)現(xiàn)單波長(zhǎng)輸出和雙波長(zhǎng)輸出之間的轉(zhuǎn)換。本發(fā)明應(yīng)用于摻鉺光纖激光器時(shí)兩單波長(zhǎng)及雙波長(zhǎng)輸出的光譜圖見圖3和圖4。本發(fā)明應(yīng)用于摻鐿光纖激光器時(shí)兩單波長(zhǎng)及雙波長(zhǎng)輸出的光譜圖見圖5和圖6。
權(quán)利要求
1.一種可轉(zhuǎn)換雙波長(zhǎng)摻雜光纖激光器，其特征在于它包括泵浦激光器(1)、泵浦/信號(hào)波分復(fù)用光耦合器(2)、摻雜光纖(3)、起偏器(4)、偏振控制器(5)、環(huán)形器(6)、多模光纖光柵(7)輸出耦合器(8)和光隔離器(9)；其中波分復(fù)用光耦合器(2)的端口(a)與半導(dǎo)體泵浦激光器(1)的輸出端相連接，端口(b)與隔離器(9)相連接，端口(c)與摻雜光纖(3)的一端相連接；摻雜光纖(3)的另一端與起偏器(4)相連接；起偏器(4)的另一端與偏振控制器(5)相連接；偏振控制器(5)另一端與環(huán)形器(6)的端口(a)相連接；環(huán)形器(6)的端口(b)與多模光纖布喇格光柵(7)相連接，端口(c)與輸出耦合器(8)的端口(a)相連接；輸出耦合器(8)的端口(b)作為激光器輸出端口，端口(c)與光隔離器(9)相連接；光隔離器(9)的另一端與波分復(fù)用光耦合器(2)的端口(b)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的可轉(zhuǎn)換雙波長(zhǎng)摻雜鉺光纖激光器，其特征在于摻雜光纖可任意摻雜某種金屬，如摻鉺、摻鐿，相對(duì)應(yīng)的多模光纖光柵為相對(duì)此波段的多模光柵。
3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的可轉(zhuǎn)換雙波長(zhǎng)摻雜光纖激光器，其特征在于允許多模光纖光柵的兩個(gè)反射峰大小存在差異，其差異可由起偏器和偏振控制器結(jié)構(gòu)產(chǎn)生依賴波長(zhǎng)的損耗獲得補(bǔ)償，從而通過(guò)調(diào)整偏振控制器的狀態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)光纖激光器的兩個(gè)單波長(zhǎng)輸出和雙波長(zhǎng)輸出的開關(guān)轉(zhuǎn)換。
4.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的可轉(zhuǎn)換雙波長(zhǎng)摻雜光纖激光器，其特征在于應(yīng)用具有兩個(gè)反射峰的多模光纖光柵進(jìn)行激光輸出的波長(zhǎng)選擇，引入一種單模光纖—多模光纖光柵—單模光纖結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生空間模式拍頻效應(yīng)，使多模光纖光柵的兩個(gè)不同偏振方向的反射模在波長(zhǎng)上分離開，即多模光柵反射的兩個(gè)波長(zhǎng)具有不同的偏振態(tài)，則因此在摻鉺光纖中產(chǎn)生了偏振燒孔效應(yīng)，利用偏振燒孔效應(yīng)克服摻雜光纖均勻增益展寬引起的模式競(jìng)爭(zhēng)，實(shí)現(xiàn)常溫下雙波長(zhǎng)穩(wěn)定輸出。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種雙波長(zhǎng)摻雜光纖激光器，特別是能夠產(chǎn)生空間模式拍頻效應(yīng)的激光器，屬于光纖通信與光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域。該激光器主要包括泵浦激光二級(jí)管，波分復(fù)用器，摻雜光纖，起偏器，偏振控制器等。本發(fā)明通過(guò)具有兩個(gè)反射峰的多模光纖光柵進(jìn)行輸出激光的波長(zhǎng)選擇，引入單模光纖－多模光纖光柵－單模光纖結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生空間模式拍頻效應(yīng)，使兩個(gè)不同偏振方向的反射模在波長(zhǎng)上分離開，產(chǎn)生了偏振燒孔效應(yīng)，克服摻雜光纖均勻增益展寬引起的模式競(jìng)爭(zhēng)，又可通過(guò)調(diào)整腔內(nèi)的偏振控制器改變腔內(nèi)光的偏振態(tài)，改變兩個(gè)不同偏振方向上波長(zhǎng)的損耗，實(shí)現(xiàn)常溫下單波長(zhǎng)和雙波長(zhǎng)的開關(guān)轉(zhuǎn)換。該發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)節(jié)方便、成本低廉、能在常溫下穩(wěn)定工作。
文檔編號(hào)H01S3/06GK1595736SQ200410019738
公開日2005年3月16日 申請(qǐng)日期2004年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月25日
發(fā)明者袁樹忠, 劉艷格, 馮新煥, 董孝義, 開桂云, 張偉剛 申請(qǐng)人:南開大學(xué)