CN204391489U - 一种低成本的c+l波段的掺铒宽带光源 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种结构简单、工作在C+L波段掺铒宽带光源***，包括抽运源、波分复用器、掺铒光纤、光隔离器、用3dB宽带耦合器作为光纤反射镜、功率控制电路；先用两个980nm二极管作为抽运源，将后向的C波段ASE重新引回光纤中，提高了抽运源的利用效率和光纤输出光的稳定性，优化掺铒光纤长度，获得了功率高达26.67mW(14.26dBm)的C+L波段ASE光输出，平均波长1550.887nm；之后采用一个980nm二极管实现双抽运得到了同样的结果；光纤环形镜的使用，不仅改善了光源的平坦度，并且大大提高了光转化效率。本实用新型C+L波段的掺铒宽带光源结构简单，具有较低成本，并且可以获得高平坦光输出的ASE光源，其具有重要的理论研究和应用价值。

Description

一种低成本的C+L波段的掺铒宽带光源

技术领域：

本实用新型一种低成本的C+L波段的掺铒宽带光源装置，特别涉及一种能够同时实现掺铒光纤光源平均波长及功率稳定的装置，适用于分布式光纤光栅传感***、光纤通信***、信号解调等应用场合要求的宽带光源。

背景技术：

掺铒超荧光光纤光源SFS是一种相干性低、单横模的宽带光源，它基于掺铒光纤的放大自发辐射，具有很好的温度稳定性和宽的荧光谱宽，中心波长位于1550nm波段而且输出光功率大等优点。

随着光纤传感器和光纤探测器的不断发展，对时间相干性低的宽带光源的要求也不断提高。光源不仅要有较大的输出功率，还必须具有宽频带、平均波长高稳定性的特性。宽带光源也促进了WDM***和通信网络的发展，目前C-band的放大自发辐射宽带光源的相关研究已经相当成熟，为了满足扩容的要求，将EDFA的增益带宽从C-band扩展到L-band，形成C+L宽带EDFA成为目前研究热点。

目前商用的宽带光源大多数为LED和超发光二极管SLED，但是它们的寿命较短、波长稳定性差、输出功率低，并且由于空间相干性差，与单模光纤较难耦合，较大程度地限制了在各个领域的应用。

宽带光源输出光特性通常用光谱带宽、中心波长和输出功率三个特征参数来表征，铒光纤的掺杂浓度是影响增益的因素之一，选择高掺杂铒光纤制作超荧光光源能够获得更高输出功率的超荧光。

发明内容：

本实用新型旨在一定程度上解决掺铒光纤光源的成本和输出功率稳定性问题，提供一种能够稳定掺铒光纤光源波长和功率的装置。

本实用新型一种低成本的C+L波段的掺铒宽带光源装置，双程后向结构被认为是最理想的结构，它具有较高的输出功率、较宽的线宽，以及可以通过优化掺铒光纤长度来消除抽运功率变化引起的光源中心波长不稳定性，所以采用双程后向结构。

本实用新型一种低成本的C+L波段的掺铒宽带光源装置，选定合适长度的掺铒光纤，并优化掺铒光纤长度，通过多次研究发现双抽运程结构要比其他双程双级结构有更高的转换效率，可以得到更高的输出功率，同时具有更好的波长稳定性。因此，最终选取实验装置为双抽运结构。

本实用新型一种低成本的C+L波段的掺铒宽带光源装置，先用两个980nm激光二极管作抽运光源，一个作为前向泵浦，一个作为后向泵浦。为了降低成本，最终实现了用一个980nm的耦合器分光后给提供前向和后向抽运光信号。

本实用新型一种低成本的C+L波段的掺铒宽带光源装置，在泵浦源上增加了激光二极管功率控制电路板，提高了激光二极管稳定的工作性。

本实用新型一种低成本的C+L波段的掺铒宽带光源装置，增加激光二极管工作的温度控制电路，避免了激光二极管由于温度过高对管子的损害，或者温度过低达不到输出需要。增加的电路能让激光二极管工作在最佳温度状态25℃。

本实用新型一种低成本的C+L波段的掺铒宽带光源装置，结构简单，成本低，使用范围广等优点。

附图说明：

图1是两个泵浦源的C+L波段掺铒宽带光源装置示意图。

其中：1.掺铒光纤，2.波分复用器，3.波分复用器，4.光隔离器，5.光谱仪，6.光纤环形镜，7.980nm激光二极管，8.980nm激光二极管。

图2为本实用新型所采用的实验装置示意图。

图3为为低成本掺铒宽带光源输出的C+L波段光谱图。

具体实施方式：

下面结合附图及实施实例对本实用新型作进一步描述：

参见附图1，两个泵浦源的C+L波段的掺铒宽带光源，其结构为：先用两个980nm的激光二极管作为泵浦源，在调节两端抽运光功率的情况下，输出功率最高达到26.67Mw(14.26dBm)，平均波长为1550.887nm。

由于激光二极管成本比较高，从成本角度和实验装置简易考虑，把两个980nm的激光二极管改为一个，通过一个耦合器来实现，发现光源的性能并没有受到201155755228影响。所以设计出更实用的C+L波段的光源。在上面的装置中，采用直接带有一根长约4米的尾纤，这样，在重复测试中就不用另外接尾纤，直接连接到通过耦合器输出，而且，减少了测试时的临时连接头数量，达到有效地减少了光功率的衰减的目的，提高了光源的利用率。在光输出端加一个隔离器，避免了产生激光。

利用双向抽运单级掺铒光纤结构实现C+L波段放大自发辐射宽带光源，首先要合理选择掺铒光纤长度，光纤的长度对实验结果影响很大，因为输出光谱的平坦性和掺铒光纤长度选择有很密切的关系。如果掺铒光纤过短，无论怎样调节前后向的抽运光功率，都无法使得L波段光谱和C波段光谱相匹配，这样就无法获得光谱平坦的C+L波段放大自发辐射光源。当掺铒光纤长度超过一定值以后，通过配合调节前后向抽运激光二极管的控制电流来调节抽运光功率，就可以使得L波段和C波段光谱相匹配，获得平坦的C+L波段放大自发辐射光谱输出。

在合适的光纤长度范围内，C+L波段放大自发辐射光谱的平坦性基本相当，放大自发辐射光源的抽运转换效率和光谱的平坦性没有必然关系。

在实际实验中，掺铒光纤与波分复用器、激光二极管尾纤与波分复用器、铒光纤与输出尾纤的连接问题对光源的研制至关重要，都会影响到光源的效果、抽运源的效率。所以在实验中光纤的熔接格外重要。

实验中光纤的熔接都是用精度很高的熔接机完成的。实验中我们优化铒光纤的长度，让输出光谱更加平坦，输出光功率更高，同时改变不同铒光纤浓度和加入功率控制电路，进一步提高光源的可利用平坦度，以扩大其应用范围。

Claims (4)

1.一种低成本的C+L波段的掺铒宽带光源装置，其特征在于：包括顺序熔接的抽运源、耦合器、波分复用器、光隔离器、掺铒光纤，所述耦合器组成近似100％全反射镜。

2.根据权利要求1所述的一种低成本的C+L波段的掺铒宽带光源装置，光纤环形镜是把2x2熔融拉锥型耦合器的两个输出端熔接在一起，它是一种宽带反射镜，当输入光信号从普通宽带耦合器的一端输入时，它在耦合器的两个输出端口被分成顺时针方向和逆时针方向相反的两束光，经过传输后，这两束光在耦合器的耦合区相干后，从信号输入端输出形成反射光，从另一端输出形成透射光，制作的3dB宽带光纤耦合器组成近似100％全反射镜。

3.根据权利要求1所述的一种低成本的C+L波段的掺铒宽带光源装置，其特征在于：在泵浦源上增加了激光二极管功率控制电路板。

4.根据权利要求1所述的一种低成本的C+L波段的掺铒宽带光源装置，其特征在于：采用双抽运结构，采用高浓度掺铒光纤作为增益介质，后向部分采用由3dB耦合器制作的光纤圈反射器将后向产生的高功率C-波段光重新引回光纤中，再次经过掺铒光纤的放大吸收，不仅提高了光源的利用效率，而且提高了光源的稳定性。