CN202333431U - 一种22GHz间隔多波长布里渊环形腔光纤激光器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种22GHz间隔多波长布里渊环形腔光纤激光器，包括第一光纤环形器4、第一光耦合器5、单模光纤6、第二光纤环形器7、偏振控制器8、第二光隔离器9、EDFA10、第二光耦合器11构成的环形腔结构和DFB激光器1、可调谐光衰减器2、第一光隔离器3，其中第一光耦合器的一个输入端和第二光纤环形器的第三端口相连构成“倒S”结构，实现布里渊级联效应。在腔中逆时针传输的一阶Stokes光信号经过第二光纤环形器7进入单模光纤，产生二阶背向散射的Stokes光信号，经第二光纤环形器和第一光耦合器后顺时针再次进入单模光纤，产生逆时针传播的三阶Stokes光信号，经EDFA提供的增益介质放大后一部分由第二光耦合器直接输出，一部分再次进入循环光路，从而使此装置只有奇数阶的Stokes光输出，得到波长间隔为22GHz的多波长激光输出。本实用新型多波长布里渊光纤激光器结构简单，波长间隔稳定。

Description

一种22GHz间隔多波长布里渊环形腔光纤激光器
技术领域
本实用新型涉及光纤激光器，具体是一种22GHz间隔多波长布里渊环形腔光纤激光器。
背景技术
多波长激光源在光传感、光谱光学、微波光子信号处理，以及高容量波分复用通信***等方面都具有很重要的应用价值。光纤激光器在产生多波长方面显示出其独有的优势，包括大增益、高饱和能量、和相对较低的噪音系数。然而，由于均匀加宽介质掺铒光纤中的强模式竞争，抑制了常温下掺铒光纤激光器中稳定多波长激光的产生，为了能在常温下产生多波长光纤激光器，解决此问题的方法包括将掺铒光纤浸入液氮中，采用***频移器的激光腔，在重叠光纤激光腔中使用偏振烧孔效应，在非线性光纤环内采用四波混频，在激光器中使布里渊增益和掺铒光纤增益相结合的办法等。
其中，多波长布里渊掺铒光纤激光器是一种基于受激布里渊散射(SBS)的多波长激光器，能产生较大数量激光波长的有效途径，其波长间隔由光纤布里渊频移而决定的，与其它的多波长激光器相比，它具有波长间隔稳定、线宽窄和结构简单等特点，在光纤传感以及密集波分复用技术等方面有着很广泛的应用前景。增益是由掺铒光纤的线性增益以及光纤中受激布里渊散射非线性增益的综合，利用低阈值的受激布里渊散射非线性增益可以有效地抑制掺铒光纤的均匀加宽机制，通过多级布里渊散射级联，能够实现有着固有波长间隔的布里渊多波长激光输出。常见的布里渊掺铒光纤激光器的结构主要有两类：线性腔和环形腔结构，线性腔需要高反射率腔镜或光纤环来实现反馈，结构复杂且稳定性不高；布里渊光纤环形激光器是一种线宽极窄的高相干光源，具有频率稳定、增益方向性敏感等优点，在温度传感器、窄带放大器、相干光学通讯等领域有重要应用。
目前，多波长布里渊环形腔光纤激光器的波长间隔一般约为11GHz，很少有其他波长间隔，这严重制约了多波长光纤激光器的应用范围。
发明内容
本实用新型提出一种22GHz间隔多波长布里渊环形腔光纤激光器，由掺铒光纤放大器(EDFA)提供线性增益，由单模光纤中的SBS提供非线性增益，通过级联效应使只有奇数阶的斯托克斯(Stokes)布里渊信号光输出，实现波长间隔为22GHz的多波长激光输出。
本实用新型包括第一光纤环形器4、第一光耦合器5、单模光纤6、第二光纤环形器7、偏振控制器8、第二光隔离器9、EDFA光放大器10、第二光耦合器11构成的环形腔结构和DFB激光器1、可调谐光衰减器2、第一光隔离器3，其中第一光耦合器和第一光纤环形器构成的“倒S”结构实现了布里渊级联效应。DFB激光器出射的光经过可调谐光衰减器和第一光隔离器后经第一光纤环形器进入单模光纤，产生受激布里渊散射光，光频率较入射光下移约11GHz，散射回来的背向一阶Stokes光信号经EDFA放大，通过第二光耦合器后一部分光直接输出，另一部分光信号通过第二光隔离器和偏振控制器，经第二光纤环形器逆时针进入单模光纤产生背向布里渊散射，散射光信号频移再次下移约11GHz，顺时针的二阶Stokes光信号经第二光环形器和第一光耦合器再次进入单模光纤产生逆时针的三阶Stokes光，Stokes光信号经过EDFA放大后一部分通过光耦合器直接输出，另一部分进入光路循环，重复上述过程，可以在第二光耦合器输出一、三、五等奇数阶的Stokes信号光，在光谱仪中可观测到波长为22GHz的多波长激光输出，从而实现了间隔为22GHz的多波长布里渊环形腔光纤激光器。
其中，“倒S”结构由第一光耦合器和第二光纤环形器构成，第一光耦合器的一个输入端和第二光纤环形器的第三端口相连，用以将在腔中逆时针循环的一部分Stokes信号光重新沿顺时针进入单模光纤中，产生下一阶沿逆时针传输的Stokes信号光，从而产生多波长激光输出。
所述的光纤环形器的作用为将光循环地从第一端口传输到第二端口，将第二端口的光传输到第三端口。
所述DFB激光器1的中心波长为1550nm的C波段光源，线宽小于1MHz。
所述的EDFA光放大器10的饱和输出光功率约100mW，用来补偿光纤中光的损耗及放大环路中的光信号。
所述第一光耦合器5的耦合比为60∶40，60％的耦合比输出端口接第二光纤环形器7的第三端口。
所述第二光耦合器11的耦合比为90∶10，10％的耦合比输出端口用于光输出。
所述的单模光纤6长度为1至10km。
以上所述所有的连接介质均为标准单模光纤。
本实用新型主要用于作为光通信、光传感，波分复用中的光源，采用了掺铒光纤放大器的线性增益和单模光纤中布里渊非线性增益相结合，在常温下能够得到稳定的多波长输出，且输出的激光波长间隔稳定。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型在第一光耦合器耦合比为60∶40，第二光耦合器耦合比为90∶10的情况下用光谱仪测得的激光输出光谱图。
在图中：
1、DFB激光器；2、可调谐光衰减器；3、第一光隔离器；4、第一光纤环形器；5、第一光耦合器；6、单模光纤；7、第二光纤环形器；8、偏振控制器；9、第二光隔离器；10、EDFA光放大器；11、第二光耦合器
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。
如图1所示，本实用新型是这样实现的，其特征步骤为：从光源DFB激光器1发出窄线宽激光经可调谐衰减器2及第一光隔离器3作为布里渊泵浦源，然后经第一光环形器4和第一光耦合器5顺时针进入单模光纤6中，在单模光纤中产生受激布里渊散射形成逆时针的背向Stokes信号光，其信号光频率比入射光约小11GHz左右，再经光纤环形器后由EDFA光放大器10放大布里渊Stokes信号，一部分光信号通过第二光耦合器11直接输出，另一部分信号通过第二光耦合器后经第二光隔离器9、偏振控制器8和第二光纤环形器7进入单模光纤，产生背向布里渊散射，即一顺时针的二阶Stokes信号光，二阶Stokes信号光进入第二光纤环形器和第一光耦合器5重新顺时针进入单模光纤中，由于背向布里渊散射产生逆时针的三阶Stokes信号光，然后通过第一光纤环形器由EDFA放大，在第二光纤耦合器输出，重复上面这个过程，可以在第二光耦合器输出一、三、五等奇数阶的Stokes信号光，在光谱仪中可观测到波长为22GHz的多波长激光输出。可调谐衰减器2的作用为改变泵浦光功率；第二光隔离器9的作用为使环形腔中的信号光只沿逆时针传输。

Claims (5)

1.一种22GHz间隔多波长布里渊环形腔光纤激光器，其特征是包括DFB激光器(1)、可调谐光衰减器(2)、第一光隔离器(3)、和由第一光纤环形器(4)、第一光耦合器(5)、单模光纤(6)、第二光纤环形器(7)、偏振控制器(8)、第二光隔离器(9)、EDFA光放大器(10)、第二光耦合器(11)构成的环形腔，DFB激光器(1)和可调谐光衰减器(2)的输入端相连，光衰减器的输出端和第一光隔离器(3)输入端相连，第一光隔离器的输出端和第一光纤环形器的第一端口(4-1)相连，第一光纤环形器的第二端口(4-2)和第一光耦合器(5)的一个输入端相连，第一光纤环形器的第三端口(4-3)和光放大器EDFA(11)的输入端相连，第一光耦合器的输出端和单模光纤(6)的一端相连，单模光纤的另一端和第二光纤环形器的第二端口(7-2)相连，光纤环形器第三端口(7-3)和第一光耦合器的另一个输入端相连，第二光纤环形器的第一端口(7-1)和偏振控制器(8)的输入端相连，偏振控制器的输出端和第二光隔离器(9)输出端相连，第二光隔离器的输入端和第三光耦合器(11)的一个输出端相连，第三光纤耦合器的输入端和EDFA的输出端相连，第三光耦合器的另一个输出端为整个装置的输出端口，与光谱仪相连。
2.根据权利要求1所述的一种22GHz间隔多波长布里渊环形腔光纤激光器，其特征在于，所述第一光耦合器5和第二光纤环形器7构成“倒S”结构，由第一光耦合器的一个输入端和第二光纤环形器第三端口相连，产生布里渊级联效应。
3.根据权利要求1所述的一种22GHz间隔多波长布里渊环形腔光纤激光器，其特征在于，所述DFB激光器1的中心波长为1550nm的C波段光源，线宽小于1MHz。
4.根据权利要求1所述的一种22GHz间隔多波长布里渊环形腔光纤激光器，其特征在于，所述第一光耦合器5的耦合比为60∶40，60％的耦合比输出端口接第二光纤环形器7的第三端口。
5.根据权利要求1所述的一种22GHz间隔多波长布里渊环形腔光纤激光器，其特征在于，所述第二光耦合器11的耦合比为90∶10，10％的耦合比输出端口用于光输出。
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