專利名稱：獨立線型腔波長間隔可調(diào)單偏振雙波長光纖光柵激光器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種光纖激光器，具體地講是一種獨立線型腔波長間隔可調(diào)單偏振雙波長光纖光柵激光器。
背景技術：
普通光纖的雙折射小，在普通光纖上制作光纖光柵的只有一個反射峰，這一個反射峰內(nèi)包含兩個偏振態(tài)。由于保偏光纖雙折射大，快慢軸的有效折射率不同，有2個獨立的偏振態(tài)，在保偏光纖上制作的光纖光柵有2個反射峰，這2個反射峰對應著獨立的2個偏振態(tài)<寧提綱等"利用光柵研究保偏光纖溫度特性"中國激光33(8)2006 p.l078 1080" >，這兩個反射峰都是單偏振態(tài)的。
光纖光柵激光器是光纖通信系統(tǒng)中一種很有前途的光源，它的優(yōu)點主要體 現(xiàn)在(1)半導體激光器的波長較難符合ITU-T建議的WDM波長標準，且成本很高，而稀土摻雜光纖光柵激光器利用光纖光柵等能非常準確地確定波長， 且成本很低。(2)用作增益的稀土摻雜光纖制作工藝比較成熟，稀土離子摻雜過程簡單，光纖損耗小。(3)采用靈巧緊湊效率高的泵浦成為可能。(4)光纖光柵激光器具有波導式光纖結(jié)構(gòu)，可以在光纖芯層產(chǎn)生較高的功率密度。光纖結(jié)構(gòu)具有較高的面積-體積比，因而散熱效果較好。與標準通信光纖的兼容性好，可以采用光纖光柵、耦合器等多種光纖元件，減小對塊狀光學元件的需求和光路機械調(diào)整的麻煩，極大地簡化光纖光柵激光器的設計及制作。(5)寬帶是光纖通信的主要發(fā)展趨勢之一，而光纖光柵激光器可以通過摻雜不同的稀土離子，在 380 3900nm的寬帶范圍內(nèi)實現(xiàn)激光輸出，波長選擇容易且可調(diào)諧。(6)高頻調(diào) 制下的頻率啁啾效應小、抗電磁干擾，溫度膨脹系數(shù)較半導體激光器小等。
而普通的非保偏光纖，由于制造工藝造成纖芯截面有一定的橢圓度，或是 由于光纖組分材料的熱膨脹系數(shù)不均勻性，造成光纖截面上各向異性的應力或 外加應力，導致光纖折射率的各向異性?？傊?，當光纖截面的對稱性遭到破壞，
由雙折射形成的兩個不同傳輸常數(shù)的正交偏振模之間會產(chǎn)生相互耦合，由于兩 個偏振模的傳輸常數(shù)相差很小，因而模式耦合很強。光纖結(jié)構(gòu)本身存在的雙折 射和外界對光纖的作用都是隨機的，因而偏振模之間的耦合是隨機的，因此一 般情況下，光纖激光器輸出的激光為偏振混亂的，無法達到半導體激光器輸出 激光的偏振度，這樣的激光輸出在很多情況下都無法實用。目前單偏振雙波長 光纖激光器是在實驗室實現(xiàn)的，利用了保偏光纖、保偏耦合器以及偏振控制等 復雜的控制方式，波長間隔不可以調(diào)節(jié)，成本高昂，實用化難度大。本發(fā)明不 需要復雜的偏振控制控制，采用簡單低成本的普通有源光纖、普通耦合器就可 以實現(xiàn)單偏振雙波長，并且采用簡單方法就可以實現(xiàn)波長間隔調(diào)諧。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種獨立線型腔波長間隔可調(diào)單偏振雙波長光纖光 柵激光器，它能克服已有的單偏振雙波長光纖光柵激光器的不足，實現(xiàn)不需要 偏振控制的單偏振雙波長光纖光柵激光器，且波長間隔可以調(diào)節(jié)。
本發(fā)明一種獨立線型腔波長間隔可調(diào)單偏振雙波長光纖光柵激光器，構(gòu)成 該激光器各部件間的連接為
1) 第一有源光纖和第二有源光纖通過保偏光纖光柵連接；
2) 在第一有源光纖和第二有源光纖的另外兩端接入第一寬帶光纖光柵和第 二寬帶光纖光柵，第一和第二寬帶光纖光柵的反射譜互相隔開，或有較弱的重 疊部分；在保偏光纖光柵上，加上調(diào)節(jié)器，用于調(diào)節(jié)保偏光纖光柵的反射峰波 長間隔；
3) 在第一和第二寬帶光纖光柵的后面，分別利用耦合器把第一泵浦光和第 二泵浦光耦合進有源光纖中。
4) 保偏光纖光柵的兩個反射峰分別與第一第二寬帶光纖光柵形成不同波長 的激光諧振腔，產(chǎn)生激光，在第一線型腔或者第二線型腔端部輸出雙波長激光。
寬帶光纖光柵的反射譜的重疊部分對應的反射率比保偏光纖光柵的反射率
至少低ldB。
保偏光纖光柵、第一和第二寬帶光纖光柵，三個光柵構(gòu)成兩個獨立的激光 腔，其中保偏光纖光柵兩個腔共用。
有源光纖或為保偏有源光纖，有源光纖為摻鉺、或摻鐿、或摻鈥、或鐿鉺 共摻、或摻釷、或摻鐠、或摻釹光纖。
利用溫度或/和應力調(diào)節(jié)保偏光纖光柵的波長間隔。
改變保偏光纖光柵的反射峰波長間隔來改變輸出的單偏振雙波長激光的波 長間隔。
調(diào)節(jié)保偏光纖光柵的兩個反射峰的波長間隔，對應產(chǎn)生的雙波長間隔變化 相同的值。實現(xiàn)輸出單偏振雙波長激光輸出的波長間隔調(diào)整。
當泵浦光耦合進入有源光纖中時，每個寬帶光柵與保偏光纖光柵的一個偏 振態(tài)的反射峰諧振，產(chǎn)生單偏振態(tài)的激光。每個腔是獨立的，兩個腔產(chǎn)生的激 光不會互相耦合而形成模式競爭或者偏振態(tài)隨機變化的問題，也不會出現(xiàn)只有 某一個波長輸出或者隨機兩個波長輸出的問題。由于寬帶光纖光柵的反射譜互 相隔開，不會構(gòu)成諧振腔。
本發(fā)明的有益效果具體如下
已有的雙波長光纖激光器需要的有源光纖為保偏的，耦合器也要保偏的， 并且要加入偏振控制、偏振檢測來保證雙波長單偏振光纖激光的輸出，或者需 要在低溫下來消除模式競爭，產(chǎn)生雙波長，并且波長間隔不可以調(diào)節(jié)，可靠性 低，成本高，控制復雜，難以實用。
而本發(fā)明采用比保偏有源光纖價格低得多的普通有源光纖作為增益介質(zhì)， 只需要一個保偏光纖光柵，保證每個腔諧振在一個偏振態(tài)上。每個偏振態(tài)的激 光諧振腔是獨立的，能消除常規(guī)的有源保偏光纖產(chǎn)生雙波長的模式競爭的問題， 不會出現(xiàn)隨機模式耦合，引起波長或者偏振態(tài)的隨機變化，不需要偏振控制，
為了得到更好的激光質(zhì)量，本發(fā)明也可以采用偏振控制來控制偏振態(tài)。由于光 纖激光器諧振腔的一端采用了寬帶的光柵，使之與窄帶保偏光纖的反射峰對準 諧振更容易，降低了對光柵的要求，比通常的雙波長激光器更容易實現(xiàn)，輸出 更穩(wěn)定的單偏振態(tài)，具有更高的性價比。調(diào)節(jié)保偏光纖光柵的反射峰波長間隔， 就可以調(diào)整輸出的雙波長激光的波長間隔，且保偏光纖光柵的反射峰波長間隔 的變化，與所輸出的雙波長激光的波長間隔變化是一致的，即保偏光纖光柵的 反射峰波長間隔的變化等于所輸出的雙波長激光的波長間隔變化。本發(fā)明降低 了對有源光纖的一致性要求，使有源光纖長度等特性的不一致不會引起單偏振 雙波長激光器的實質(zhì)性的影響，并且用簡單方法實現(xiàn)了波長間隔調(diào)諧。本發(fā)明 還具有受環(huán)境影響小、結(jié)構(gòu)緊湊、易于實施等特點。


圖l為獨立線型腔波長間隔可調(diào)單偏振雙波長光纖光柵激光器示意圖。
圖2為獨立線型腔波長間隔可調(diào)單偏振雙波長光纖光柵激光器采用的光纖 光柵示意圖。
圖3為獨立線型腔波長間隔可調(diào)單偏振雙波長光纖光柵激光器用單個泵浦 光實現(xiàn)方法示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖1一3及實施例，對本發(fā)明獨立線型腔波長間隔可調(diào)單偏振雙 波長光纖光柵激光器作進一步描述。 實施例h
獨立線型腔波長間隔可調(diào)單偏振雙波長光纖光柵激光器，構(gòu)成該激光器各
部件間的連接為
1) 選擇慘鉺適當長度的第一有源光纖21和第二有源光纖22，第一有源光 纖21和第二有源光纖22通過保偏光纖光柵11連接；
2) 在第一有源光纖21和第二有源光纖22的另外兩端接入第一寬帶光纖光柵12和第二寬帶光纖光柵13，第一和第二寬帶光纖光柵的反射譜互相隔開，或有
較弱的重疊部分；在保偏光纖光柵ll上，加上調(diào)節(jié)器51，用于調(diào)節(jié)保偏光纖光 柵的反射峰波長間隔；寬帶光纖光柵的反射譜的重疊部分對應的反射率比保偏 光纖光柵的反射率至少低ldB。
3) 在第一寬帶光纖光柵12和第二寬帶光纖光柵13的后面，分別利用耦合器 把第一泵浦光31和第二泵浦光32耦合進有源光纖中；
4) 保偏光纖光柵11的兩個反射峰分別與第一寬帶光纖光柵12和第二寬帶光 纖光柵13形成不同波長的激光諧振腔，產(chǎn)生激光，在第一線型腔41或者第二線 型腔42端部輸出雙波長激光。
5) 利用調(diào)節(jié)器51，采用加熱的方法，調(diào)節(jié)保偏光纖光柵的反射峰波長間隔， 使激光腔諧振的波長發(fā)生變化，雙波長激光的波長間隔發(fā)生變化。雙波長激光 間隔變化值等于保偏光纖光柵反射峰波長變化值。波長間隔可以為0.1nm到 30nm。
圖2中l(wèi)ll為保偏光纖光柵的一個反射峰，112為保偏光纖光柵的另外一個 反射峰，121為第一寬帶光纖光柵12的反射峰，以點畫線區(qū)分，131為一個第二 寬帶光纖光柵13的反射峰，以虛線區(qū)分。保偏光纖光柵的反射峰lll與第一寬帶 光纖光柵的反射峰121、第一有源光纖21構(gòu)成一個諧振腔，保偏光纖光柵的另外 一個反射峰112與第二寬帶光纖光柵的反射峰131、第二源光纖22構(gòu)成一個諧振 腔，這兩個腔在泵浦激光的作用下諧振，產(chǎn)生兩個單偏振波長的激光。
實施例2:
1) 選擇摻鐿適當長度的第一保偏有源光纖21和第二保偏有源光纖22，把第 一保偏有源光纖21和第二保偏有源光纖22用保偏光纖光柵11連接起來。
2) 在第一保偏有源光纖21和第二保偏有源光纖22的另外兩端分別接入第一寬帶光纖光柵12和第二寬帶光纖光柵13，兩個寬帶光纖光柵的反射譜互相隔開， 沒有重疊部分，或有較弱的重疊部分，即重疊部分對應的反射率比保偏光纖光 柵的反射率至少低ldB。
3) 在第一寬帶光纖光柵12和第二寬帶光纖光柵13的后面，分別利用耦合器 把第一泵浦光31和第二泵浦光32耦合進保偏有源光纖中。
4) 保偏光纖光柵11的兩個反射峰分別與兩個寬帶光纖光柵形成不同波長的 激光諧振腔，產(chǎn)生激光，在第一線型腔41或者第二線型腔42端部輸出雙波長激 光。
5) 利用調(diào)節(jié)器51，采用施加應力的方法，調(diào)節(jié)保偏光纖光柵的反射峰波長 間隔，使激光腔諧振的波長發(fā)生變化，雙波長激光的波長間隔發(fā)生變化。雙波 長激光間隔變化值等于保偏光纖光柵反射峰波長變化值。波長間隔可以為0.1nm 到30nm。
圖2中l(wèi)ll為保偏光纖光柵的一個反射峰，112為保偏光纖光柵的另外一個 反射峰，121為第一寬帶光纖光柵12的反射峰，以點畫線區(qū)分，131為第二寬帶 光纖光柵13的反射峰，以虛線區(qū)分。保偏光纖光柵的反射峰lll與第一寬帶光纖 光柵的反射峰121、第一有源光纖21構(gòu)成一個諧振腔，保偏光纖光柵的另外一個 反射峰112與第二寬帶光纖光柵的反射峰131、第二有源光纖22構(gòu)成一個諧振腔， 這兩個腔在泵浦激光的作用下諧振，產(chǎn)生兩個單偏振波長的激光。
以上二個實施例中，保偏有源光纖的最小長度為lcm，最大長度為L。 L由 泵浦光功率、摻雜濃度、激光腔的損耗決定。即長度L就是在給定的泵浦光31作 用下，第一保偏有源光纖21、第一寬帶光柵12以及保偏光纖光柵11構(gòu)成的腔， 剛好能激勵產(chǎn)生激光時保偏有源光纖的長度為L1;給定的第二泵浦光32作用下， 第二有源光纖22、第二寬帶光柵13以及保偏光纖光柵11構(gòu)成的腔，剛好能激勵 產(chǎn)生激光時保偏有源光纖的長度為L2; L1和L2就是各個腔的最大長度L。
實施例3:
1) 選擇鐿鉺共摻適當長度的第一有源光纖21和第二有源光纖22，把第一有 源光纖21和第二有源光22用保偏光纖光柵11連接起來。
2) 在第一有源光纖21和第二有源光纖22的另外兩端分別接入第一寬帶光纖 光柵12和第二寬帶光纖光柵13，兩個寬帶光纖光柵的反射譜互相隔開，沒有重 疊部分，或有較弱的重疊部分，即重疊部分對應的反射率比保偏光纖光柵的反 射率至少低ldB。
3) 在第一寬帶光纖光柵12和第二寬帶光纖光柵13的后面，利用耦合器把第 一泵浦光31通過分光器的一字臂61分配給分光器分光臂62和分光臂63耦合進有 源光纖中。
4) 保偏光纖光柵11的兩個反射峰分別與第一和第二寬帶光纖光柵12和13 形成不同波長的激光諧振腔，產(chǎn)生激光，在第一線型腔41或者第二線型腔42端 部輸出雙波長激光。
5 )保偏光纖光柵l 1的兩個反射峰分別與第一寬帶光纖光柵12和第二寬帶光 纖光柵13形成不同波長的激光諧振腔，產(chǎn)生激光，在第一線型腔41或者第二線 型腔42端部輸出雙波長激光。
6)利用調(diào)節(jié)器51，采用加熱和施加應力的方法，調(diào)節(jié)保偏光纖光柵的反射 峰波長間隔，使激光腔諧振的波長發(fā)生變化，雙波長激光的波長間隔發(fā)生變化。 雙波長激光間隔變化值等于保偏光纖光柵反射峰波長變化值。波長間隔可以為 0.1nm到30nm。
圖2中l(wèi)ll為保偏光纖光柵的一個反射峰，112為保偏光纖光柵的另外一個 反射峰，121為第一寬帶光纖光柵12的反射峰，以點畫線區(qū)分，131為第二寬帶 光纖光柵13的反射峰，以虛線區(qū)分。保偏光纖光柵的反射峰lll與寬帶光纖光柵 的反射峰121、第一有源光纖21構(gòu)成一個諧振腔，保偏光纖光柵的另外一個反射 峰112與第二寬帶光纖光柵的反射峰131、第二有源光纖22構(gòu)成一個諧振腔，這 兩個腔在泵浦激光的作用下諧振，產(chǎn)生兩個單偏振波長的激光。
所述的適當長度的有源光纖21和22，有源光纖的最小長度為lcm，最大長 度為L。 L由泵浦光功率、摻雜濃度、激光腔的損耗決定。即長度L就是在給定 的第一泵浦光31分配的光62作用下，有源光纖21、第一寬帶光柵12以及保偏光 纖光柵ll構(gòu)成的腔，剛好能激勵產(chǎn)生激光時有源光纖的長度為L1;給定的第一 泵浦光31分配的光63作用下，第二有源光纖22、第二寬帶光柵13以及保偏光纖 光柵ll構(gòu)成的腔，剛好能激勵產(chǎn)生激光時有源光纖的長度為L2; L1和L2就是各 個腔的最大長度L。
本發(fā)明提出一種有效的、可靠的獨立線型腔波長間隔可調(diào)單偏振雙波長光 纖光柵激光器，但系統(tǒng)的部件都是常用的部件。
權利要求
1.獨立線型腔波長間隔可調(diào)單偏振雙波長光纖光柵激光器，其特征在于，構(gòu)成該激光器各部件間的連接為1)第一有源光纖(21)和第二有源光纖(22)通過保偏光纖光柵(11)連接；2)在第一有源光纖(21)和第二有源光纖(22)的另外兩端接入第一寬帶光纖光柵(12)和第二寬帶光纖光柵(13)，第一和第二寬帶光纖光柵的反射譜互相隔開，或有較弱的重疊部分；在保偏光纖光柵(11)上，加上調(diào)節(jié)器(51)，用于調(diào)節(jié)保偏光纖光柵的反射峰波長間隔；3)在第一帶光纖光柵(12)和第二寬帶光纖光柵(13)的后面，分別利用耦合器把第一泵浦光(31)和第二泵浦光(32)耦合進有源光纖中；4)保偏光纖光柵(11)的兩個反射峰分別與第一寬帶光纖光柵(12)和第二寬帶光纖光柵(13)形成不同波長的激光諧振腔，產(chǎn)生激光，在第一線型腔(41)或者第二線型腔(42)端部輸出雙波長激光。
2. 根據(jù)權利要求l所述的獨立線型腔波長間隔可調(diào)單偏振雙波長光纖光柵 激光器，其特征在于，寬帶光纖光柵的反射譜的重疊部分對應的反射率比保偏 光纖光柵的反射率至少低ldB。
3. 根據(jù)權利要求書l所述的獨立線型腔波長間隔可調(diào)單偏振雙波長光纖光 柵激光器，其特征在于保偏光纖光柵(11)、第一寬帶光纖光柵(12)，第 二寬帶光纖光柵(13)三個光柵構(gòu)成兩個獨立的激光腔，其中保偏光纖光柵兩 個腔共用。
4. 根據(jù)權利要求l所述的獨立線型腔波長間隔可調(diào)單偏振雙波長光纖光柵 激光器，其特征在于有源光纖或為保偏有源光纖，有源光纖為摻鉺、或摻鐿、 或摻鈥、或鐿鉺共摻、或摻釷、或摻鐠、或摻釹光纖。
5. 根據(jù)權利要求l所述的獨立線型腔波長間隔可調(diào)單偏振雙波長光纖光柵 激光器，其特征在于，利用溫度或/和應力調(diào)節(jié)保偏光纖光柵的波長間隔。
6.根據(jù)權利要求書l所述的獨立線型腔波長間隔可調(diào)單偏振雙波長光纖光 柵激光器，其特征在于改變保偏光纖光柵(11)的反射峰波長間隔來改變輸 出的單偏振雙波長激光的波長間隔。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種獨立線型腔波長間隔可調(diào)單偏振雙波長光纖光柵激光器，該裝置在有源光纖(21)和(22)之間接入保偏光纖光柵(11)，有源光纖(21)和(22)兩外兩端接入寬帶光柵(12)和(13)，與保偏光柵(11)分別構(gòu)成兩個獨立諧振腔；利用耦合器把泵浦光(31)和(32)耦合進有源光纖(21)和(22)，分別產(chǎn)生單偏振激光，利用調(diào)節(jié)器(51)采用溫度或/和應力調(diào)節(jié)，實現(xiàn)輸出雙波長激光的波長間隔調(diào)節(jié)。
文檔編號H01S3/067GK101202409SQ20071017804
公開日2008年6月18日 申請日期2007年11月26日 優(yōu)先權日2007年11月26日
發(fā)明者寧提綱, 祁春慧, 偉 簡, 胡旭東, 董小偉, 麗 裴, 凱 鄭, 鄭晶晶, 乂 阮 申請人:北京交通大學