專利名稱：一種單縱模、波長可開關(guān)光纖激光裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種激光發(fā)生技術(shù)，特別是一種可適用于WDM系統(tǒng)的波長可開關(guān)、單縱模輸出的單縱模、波長可開關(guān)光纖激光裝置。
背景技術(shù)：
窄線寬、單縱模光纖激光器是一種優(yōu)質(zhì)光源，在光通信，光譜分析以及光傳感中都有著廣泛的應(yīng)用前景。隨著波分復(fù)用(WDM)通信系統(tǒng)的發(fā)展，具有波長開關(guān)功能的單縱模光纖激光器的研究越來越受到重視。目前大部分光纖激光器是基于對縱模特性或是波長開關(guān)某一單個(gè)功能而考慮的，這大大限制了光纖激光器在光通信領(lǐng)域特別是WDM系統(tǒng)中的應(yīng)用。因此提出對窄線寬、單縱模同時(shí)具有波長可開關(guān)功能的光纖激光器是十分重要的。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種單縱模、波長可開關(guān)光纖激光裝置。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明公開了一種單縱模、波長可開關(guān)光纖激光裝置，包括980nm的泵浦激光器、980nm的3dB第一耦合器、980nm/1550nm的第一波分復(fù)用器和第二波分復(fù)用器、電控光開關(guān)、一組不同中心波長的光纖光柵、第二耦合器、L波段的3dB第三耦合器以及連接第二耦合器的監(jiān)測系統(tǒng)；
所述泵浦激光器通過光纖連接第一耦合器，第一耦合器分別通過光纖連接第一波分復(fù)用器和第二波分復(fù)用器，兩個(gè)波分復(fù)用器之間通過用作增益介質(zhì)的摻鉺光纖連接，所述第一波分復(fù)用器依次連接第二耦合器以及第三耦合器，所述第二波分復(fù)用器通過光纖連接電控光開關(guān)，電控光開關(guān)分別連接各個(gè)不同中心波長的光纖光柵。本發(fā)明中，所述監(jiān)測系統(tǒng)為延時(shí)自零差法線寬測量系統(tǒng)，包括與第二耦合器連接的第四耦合器，以及與第四耦合器依次連接的L波段的3dB第五耦合器、光電探測器以及電頻譜分析儀，其中第四耦合器與第五耦合器之間分別通過延遲線以及偏振控制器連接。L波段的第四耦合器，延遲線，偏振控制器，3dB第五耦合器，光電探測器以及電頻譜分析儀構(gòu)成并按順序連接。本發(fā)明中，所述監(jiān)測系統(tǒng)為光譜分析儀。本發(fā)明中，所述第二耦合器為L波段70:30 95 5的耦合器。本發(fā)明中，所述第四耦合器為L波段90 10的耦合器。本發(fā)明中，第二波分復(fù)用器的1550nm端口接的電控光開關(guān)具有一組η路通斷，與所述對應(yīng)的一組η個(gè)不同中心波長的光纖光柵一起構(gòu)成了激光器的波長開關(guān)模塊。第一波分復(fù)用器的1550nm端口接第二耦合器后連接另設(shè)的一段未泵浦的摻鉺光纖，摻鉺光纖作為飽和吸收體，它與第三耦合器構(gòu)成的Mgnac反射鏡組成了激光器的飽和吸收模塊，用來實(shí)現(xiàn)激光器的窄線寬、單縱模運(yùn)轉(zhuǎn)。第二耦合器的10%輸出端輸出光信號(hào)，接光譜分析儀測量其波長信息，并設(shè)有延時(shí)自零差法對光路的線寬測量的裝置。
本發(fā)明通過在光纖激光器諧振腔中添加一段飽和吸收體，利用其飽和吸收效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)激光器的窄線寬、單縱模運(yùn)轉(zhuǎn)；同時(shí)利用電控光開關(guān)和不同中心波長的光纖光柵組成的波長開關(guān)模塊實(shí)現(xiàn)輸出波長的開關(guān)功能；利用延時(shí)自零差法來測量輸出光的線寬。本實(shí)施例的工作機(jī)理是980nm泵浦激光器輸出的泵浦功率被980nm的3dB的第一耦合器分為相等的兩部分光路，分別通過980nm/1550nm的第一波分復(fù)用器和第二耦合進(jìn)一段摻鉺光纖，構(gòu)成了一個(gè)雙向泵浦的EDFA放大模塊，為激光器諧振腔提供必要的增
益
被放大的光信號(hào)進(jìn)入到電控光開關(guān)中，一組具有不同中心波長的光纖光柵與光開關(guān)的各個(gè)端口并行連接著，使用外部控制電源可以控制光開關(guān)的任一端口的導(dǎo)通，光開關(guān)與光纖光柵構(gòu)成了光纖激光器的波長開關(guān)模塊，實(shí)現(xiàn)激光器輸出信號(hào)的波長開關(guān)功能。被選定波長的光信號(hào)被EDFA光放大模塊放大后，通過90:10的第二耦合器進(jìn)入到一段未泵浦的摻鉺光纖中，未泵浦的摻鉺光纖另一端連接3dB的第三耦合器，第三耦合器的兩個(gè)輸出端口直接相連，構(gòu)成了一個(gè)^gnac反射鏡，它具有寬帶、高反射率的特性。反射光與入射光在摻鉺光纖中形成駐波，導(dǎo)致?lián)姐s光纖中的折射率發(fā)生了周期性的微小改變，形成了動(dòng)態(tài)的布拉格光柵，再加上未泵浦的摻鉺光纖具有飽和吸收特性，該動(dòng)態(tài)布拉格光柵具有窄線寬濾波特性，未泵浦的摻鉺光纖與第三耦合器構(gòu)成的^gnac反射鏡一起組成了激光器的飽和吸收模塊，其功能是實(shí)現(xiàn)光纖激光器的窄線寬、單縱模運(yùn)轉(zhuǎn)。最終激光器通過第二耦合器的10%端口輸出特定波長，且具有單縱模特性的光信號(hào)。光信號(hào)的波長信息和頻譜信息將由光譜分析儀和延時(shí)自零差線寬測量系統(tǒng)給出。有益效果本發(fā)明利用飽和吸收體的飽和吸收效應(yīng)實(shí)現(xiàn)了輸出光信號(hào)的窄線寬、單縱模的特性，同時(shí)利用光開關(guān)的開關(guān)特性和光纖光柵的濾波特性實(shí)現(xiàn)了輸出光波長開關(guān)的功能，該技術(shù)可應(yīng)用于WDM通信系統(tǒng)中光源的設(shè)計(jì)工作中。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明做更進(jìn)一步的具體說明，本發(fā)明的上述和/或其他方面的優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更加清楚。圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明監(jiān)測系統(tǒng)部分結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例如圖1所示，本實(shí)施例由980nm泵浦激光器1，980nm的3dB耦合器2，980nm/ 1550nm波分復(fù)用器31、32，摻鉺光纖4，1 Xn型光開關(guān)5，光纖光柵61 6η，90 10耦合器7，未泵浦的摻鉺光纖8，3dB耦合器9，監(jiān)測系統(tǒng)10組成的。如圖2所示，監(jiān)測系統(tǒng)10是延時(shí)自零差法線寬測量系統(tǒng)，用以測量輸出信號(hào)的線寬，其中延時(shí)自零差法線寬測量系統(tǒng)由90:10耦合器21，延遲線22，偏振控制器23，3dB耦合器M，光電探測器25和電頻譜分析儀沈構(gòu)成。也可以使用光譜分析儀作為監(jiān)測系統(tǒng)。窄線寬、單縱模、波長可開關(guān)的光纖激光器主要由光放大，光波長開關(guān)和飽和吸收體三個(gè)模塊組成。其中光放大模塊采用雙向泵浦方式，980nm泵浦源1經(jīng)3dB耦合器2將泵浦功率分成相等的兩路，然后通過兩個(gè)980nm/1550nm波分復(fù)用器31、32，與信號(hào)光一起進(jìn)入摻鉺光纖4中，為激光器諧振腔提供增益。波長選擇模塊是由IXn型光開關(guān)5和η個(gè)具有不同中心波長的光纖光柵61 6η組成，η個(gè)光柵與光開關(guān)的η個(gè)端口并行連接著。使用外部控制電源可以控制光開關(guān)的任一端口 η的導(dǎo)通，從而與該端口相連的光柵FB&i就被選取為激光腔的濾波元件，這樣波長落于FB&i反射帶寬內(nèi)的光由于其具有較小的損耗將被允許在激光器中振蕩以實(shí)現(xiàn)激光輸出。雖然摻鉺光纖是增益均勻加寬介質(zhì)，但由于空間燒孔效應(yīng)的存在，摻鉺光纖激光器通常是多縱模輸出。另外，一段未泵浦的摻鉺光纖8作為飽和吸收體，與一個(gè)由3dB耦合器9構(gòu)成的具有寬帶、高反射率特性的Mgnac反射鏡形成了激光器的飽和吸收模塊，入射光和反射光在摻鉺光纖8中相干形成駐波。由于摻鉺光纖的飽和吸收效應(yīng)，使得摻鉺光纖8中的折射率發(fā)生周期性的微小改變，從而形成動(dòng)態(tài)的窄帶布拉格光柵，利用動(dòng)態(tài)光柵的窄線寬濾波特性來實(shí)現(xiàn)激光器的單縱模運(yùn)轉(zhuǎn)。同時(shí)利用飽和吸收體對不同光功率密度的光信號(hào)其吸收系數(shù)成反比的原理，來實(shí)現(xiàn)輸出光信號(hào)的線寬窄化作用。輸出信號(hào)經(jīng)由90:10耦合器7的10%端口輸出到監(jiān)測系統(tǒng)中，監(jiān)測系統(tǒng)既可以是光譜分析儀，用來檢測輸出信號(hào)的波長信息，也可以是延時(shí)自零差法線寬測量系統(tǒng)，用以測量輸出信號(hào)頻譜的線寬大小。在自零差法線寬測量系統(tǒng)中，激光器的輸出信號(hào)輸入到一個(gè)90:10耦合器21中，并被分為兩路，90%的光功率將經(jīng)過一段延遲線以消除與另一路光的相干性，10%的光功率被偏振控制器22調(diào)節(jié)偏振態(tài)后，與90%的那路光進(jìn)入到3dB耦合器M中。兩路光在其中發(fā)生疊加后輸出到光電探測器25上，光電探測器25將探測到兩路光疊加后的差頻信號(hào)。由于兩路光在傳輸過程中沒有發(fā)生頻率的偏移，差頻信號(hào)的中心頻率將是0Hz，因此該方法稱為延遲自零差法。最終，該差頻信號(hào)的頻譜分析將由電頻譜分析儀沈
全A屮
口 QQ ο在實(shí)施例中，對光纖光柵和光開關(guān)的選取較為粗糙，光開關(guān)的開關(guān)速度直接影響激光器輸出波長的開關(guān)速度，而光纖光柵的中心波長則直接決定激光器輸出信號(hào)的波長，根據(jù)實(shí)際通訊系統(tǒng)的要求，應(yīng)當(dāng)選取開關(guān)速度較快的光開關(guān)，同時(shí)不同光纖光柵的中心波長之間的間隔應(yīng)當(dāng)滿足ITU-T制定的標(biāo)準(zhǔn)，即在WDM系統(tǒng)中信道之間頻率的間隔應(yīng)為50GHz或者25GHz相當(dāng)于0. 4nm和.2nm的波長間隔。另外在延時(shí)自零差法線寬測量系統(tǒng)中，延遲線(即一段單模光纖)的長度的選擇得視實(shí)際出射信號(hào)的線寬而定，在本實(shí)施例中，出射激光信號(hào)的線寬約在3kHz左右，因此延遲線的長度本實(shí)施例選取了 50km。兩段摻鉺光纖本實(shí)施例均選用的是美國Nufern公司的EDFC-980-HP C-Band摻鉺光纖。實(shí)驗(yàn)中用到的偏振控制器和波分復(fù)用器都應(yīng)具有較小的插入損耗。電頻譜分析儀可以采用美國Agilent公司的E4440A。本發(fā)明提供了一種單縱模、波長可開關(guān)光纖激光裝置的思路及方法，具體實(shí)現(xiàn)該技術(shù)方案的方法和途徑很多，以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。本實(shí)施例中未明確的各組成部分均可用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種單縱模、波長可開關(guān)光纖激光裝置，其特征在于，包括980nm的泵浦激光器、980nm的3dB第一耦合器、980nm/1550nm的第一波分復(fù)用器和第二波分復(fù)用器、電控光開關(guān)、一組不同中心波長的光纖光柵、第二耦合器、L波段的3dB第三耦合器以及連接第二耦合器的監(jiān)測系統(tǒng)；第三耦合器的兩個(gè)輸出端口直接連接；所述泵浦激光器通過光纖連接第一耦合器，第一耦合器分別通過光纖連接第一波分復(fù)用器和第二波分復(fù)用器，兩個(gè)波分復(fù)用器之間通過用作增益介質(zhì)的摻鉺光纖連接，所述第一波分復(fù)用器依次連接第二耦合器以及第三耦合器，所述第二波分復(fù)用器通過光纖連接電控光開關(guān)，電控光開關(guān)分別連接各個(gè)不同中心波長的光纖光柵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單縱模、波長可開關(guān)光纖激光裝置，其特征在于，所述監(jiān)測系統(tǒng)為延時(shí)自零差法線寬測量系統(tǒng)，包括與第二耦合器連接的第四耦合器，以及與第四耦合器依次連接的L波段的3dB第五耦合器、光電探測器以及電頻譜分析儀，其中第四耦合器與第五耦合器之間分別通過延遲線以及偏振控制器連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單縱模、波長可開關(guān)光纖激光裝置，其特征在于，所述監(jiān)測系統(tǒng)為光譜分析儀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單縱模、波長可開關(guān)光纖激光裝置，其特征在于，所述第二耦合器為L波段70:30 95 5的耦合器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單縱模、波長可開關(guān)光纖激光裝置，其特征在于，所述第四耦合器為L波段90 10的耦合器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種單縱模、波長可開關(guān)光纖激光裝置，包括980nm的泵浦激光器、980nm的3dB第一耦合器、980nm/1550nm的第一波分復(fù)用器和第二波分復(fù)用器、電控光開關(guān)、一組不同中心波長的光纖光柵、第二耦合器、L波段的3dB第三耦合器以及連接第二耦合器的監(jiān)測系統(tǒng)；所述泵浦激光器通過光纖連接第一耦合器，第一耦合器分別通過光纖連接第一波分復(fù)用器和第二波分復(fù)用器，兩個(gè)波分復(fù)用器之間通過用作增益介質(zhì)的摻鉺光纖連接，所述第一波分復(fù)用器依次連接第二耦合器以及第三耦合器，所述第二波分復(fù)用器通過光纖連接電控光開關(guān)，電控光開關(guān)分別連接各個(gè)不同中心波長的光纖光柵。
文檔編號(hào)H01S3/10GK102394465SQ201110328388
公開日2012年3月28日 申請日期2011年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月26日
發(fā)明者俞力, 封雙榮, 朱晨鳴, 魏賢虎 申請人:江蘇省郵電規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司