CN205355520U - 四倍布里渊频移间隔的多波长光纤激光器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种四倍布里渊频移间隔的多波长光纤激光器，可实现四倍布里渊频移波长间隔，本实用新型包括可调光源、环形腔、环形腔、单模光纤、掺铒光纤、光环行器和泵浦源等，可调光源与光耦合器的第一端口光纤连接，光耦合器的第二端口与环形腔中的第四光环行器的第三端口光纤连接，第一波分复用器的第一端口与光耦合器的第三端口光纤连接，光耦合器的第四端口与光谱仪光纤连接，环形腔的第二光环行器的第三端口和环形腔的第三光环行器的第一端口光纤连接。本实用新型采用无分立元件的全光纤结构，具有光束质量好、输出功率高、输出波长间隔可调谐、结构紧凑、性能稳定可靠等特点。
Description
技术领域
本实用新型属于光通信技术领域，具体涉及一种四倍布里渊频移间隔的多波长光纤激光器，可实现波长间隔为0.34nm的激光输出。
背景技术
多波长光纤激光器在光通信***、光纤传感、光谱分析、微波信号源及THz源的产生等领域有着十分重要的应用，一直深受广大科技工作者及各大激光器制造厂商的关注。通信领域的密集波分复用技术大大提高通信容量，利用光纤激光器通过拍频技术产生微波信号源等，多波长激光器是必不可少的设备。且目前多波长光纤激光器的种类繁多，结构多种多样，实现多波长输出的方法和原理各不相同。
其中多波长布里渊掺铒光纤激光器是将光纤中的受激布里渊散射非线性放大和掺铒光纤的线性放大作用相结合而实现室温稳定的多波长输出，多波长布里渊掺铒光纤激光器输出的多波长间隔主要是由作为布里渊增益介质的光纤的特性决定，常用通信用光纤的布里渊频移在10GHz(0.08nm)左右。当波长间隔10GHz左右的多波长光纤激光器作为密集波分复用(DWDM)***的光源时，增加了***解调的复杂性，且容易引起信道之间的串扰，降低了实际的应用价值。
综上所述，目前多波长光纤激光器在输出稳定性上欠佳，且各个波长的可调谐能力差。
发明内容
本实用新型的目的是针对现有多波长光纤激光器的多波长输出稳定性欠佳，波长间隔可调谐能力差的问题，提出一种四倍布里渊频移间隔的多波长光纤激光器。
本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案如下：
本实用新型包括可调光源、光耦合器、第一环形腔、第二环形腔和光谱仪。其中，第一环形腔用于实现双倍布里渊频移的激光输出；第二环形腔用于实现双倍布里渊频移的激光输出。
第一环形腔包括第一波分复用器、第一泵浦激光器、第一掺铒光纤、第一光环行器、第一单模光纤和第二光环行器。第二环形腔包括第三光环行器、第四光环形器、第二单模光纤、第二掺铒光纤、第二波分复用器和第二泵浦激光器组成。
可调光源与光耦合器的第一端口a通过光纤连接，光耦合器的第二端口b与第二环形腔中的第四光环形器的第三端口v通过光纤连接，光耦合器的第三端口c与第一环形腔中的第一波分复用器的第一端口e通过光纤连接，第一环形腔中的第二环形器中的第三端口m与第二环形腔中的第三环形器的第一端口n通过光纤连接，光耦合器的第四端口d与光谱仪通过光纤连接，实现激光器的最后输出。
第一环形腔中的第一波分复用器的第二端口f与第一泵浦激光器通过光纤连接，第一掺铒光纤输入端与第一波分复用器的公共端口g连接，第一掺铒光纤输出端与第一光环行器的第一端口h连接，第一光环行器的第二端口i通过光纤连接第一单模光纤的一端，第一单模光纤的另一端与第二光环行器的第二端口l通过光纤连接，第一光环行器的第三端口j与第二光环行器的第一端口k通过光纤连接。第一波分复用器的第一端口e作为第一环形腔的输入端，第二光环行器的第三端口m作为第一环形腔的输出端。
第二环形腔中的第三环行器的第二端口o与第二单模光纤的一端连接，第二单模光纤的另一端与第四环形器的第二端口u连接，第三环形器的第三端口p与第二光波分复用器的第一端口t连接，掺铒光纤的输入端与第二光波分复用器的第二端口r连接，第二掺铒光纤的输出端与第四环形器第一端口q连接，第二光波分复用器的第三端口s与第二泵浦激光器通过光纤连接。第三光环行器的第一端口n作为第二环形腔的输入端，第四光环行器的第三端口v作为第二环形腔的输出端。
优选的，光耦合器的第三端口为10％端口，第四端口为90％端口。
优选的，第一单模光纤与第二单模光纤的长度为25km。。
优选的，第一掺铒光纤与第二掺铒光纤的增益范围为1530nm至1570nm。
本实用新型的基本原理是：
单倍布里渊频移间隔的激光器原理：窄线宽可调谐激光器(1)输出的布里渊泵浦信号(BP)经过光耦合器(1)的a端口,10％信号被耦合到c端口后沿顺时针方向进入第一环形腔的第一光波分复用器(3-1)的e端口，然后与第一泵浦激光器(4-1)产生的泵浦光信号共同耦合进掺铒光纤(5-1)中被放大，放大后的信号经由第一光环行器(6-1)的h-i端口顺时针进入第一单模光纤(7-1)中，当被放大的BP信号的强度超过产生布里渊增益的阈值时，由于SBS效应，在光纤中会产生同BP信号传播方向相反的逆时针的1阶Stokes信号(BS1)。1阶BS1信号在腔内逆时针循环，再次进入第一单模光纤(7-1)产生2阶Stokes信号(BS2)。这时第一环形腔输出的2阶BS2信号作为第二环形腔的输入信号(BP1)，2阶BS2信号经过第二光环行器(6-2)的l-m端口输出至第三光环形器(6-3)的第一个端口(n)，
然后顺时针方向传输到第二单模光纤(7-2)中，当BP1信号的强度超过产生布里渊增益的阈值时，由于SBS效应，在光纤中会产生同BP1信号传播方向相反的沿着逆时针方向传输的3阶Stokes信号(BS3)。3阶BS3信号经第三光环行器(6-3)的o-p端口继续在腔内循环，然后被由(3-2)、(4-2)和(5-2)组成的EDFA放大，再次进入第二单模光纤(7-2)中产生4阶Stokes光，4阶Stokes光顺时针方向从第四环行器(6-4)的u-v端口，经过光耦合器(2)后900％从OSA中输出，剩余的10％作为新的BP输入到第一环形腔，这一过程不断重复，直到新产生的BS信号的强度不满足布里渊增益阈值条件时，级联过程终止。激光器的输出通过光谱仪(AQ6370B)来进行观察测量。在光谱仪(8)上可观察到TLS产生的BP信号和4阶Stokes信号，这样也就实现了波长间隔为四倍布里渊频移的激光输出。
本实用新型和已有技术相比所具有的有益效果：
本实用新型的激光器可实现四倍布里渊频移的多波长输出。且结构简单、成本低、易于光纤***集成、波长间隔为0.34nm、线宽窄、激光输出的稳定性好，其特别适用于DWDM光源、光传感、光生微波信号源等技术领域。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是多波长光纤激光器的输出光谱图
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作详细说明。
如图1所示，四倍布里渊频移间隔的多波长光纤激光器，包括可调光源1、光耦合器2、第一光波分复用器3-1、第一泵浦激光器4-1、掺铒光纤5-1、第一光环行器6-1、第二光环行器6-2、第一单模光纤7-1、第三光环行器6-3、第四光环行器6-4、掺铒光纤5-2、第二单模光纤7-2、第二波分复用器3-2、第二泵浦源4-2和光谱仪8。掺铒光纤5-1、5-2的增益范围为1530nm至1570nm。光耦合器2的工作范围为1530nm至1580nm，光耦合器2的端口d作为激光输出端口。
实施方式：如图1和图2所示，各器件的连接方式为：可调光源(1)与光耦合器(2)的第一端口(a)通过光纤连接，光耦合器(2)的第二端口(b)与第二环形腔中的第四光环形器(6-4)的第三端口(v)通过光纤连接，光耦合器(2)的第三端口(c)与第一环形腔中的第一波分复用器(3-1)的第一端口(e)通过光纤连接，第一环形腔中的第二环形器(6-2)中的第三端口(m)与第二环形腔中的第三环形器(6-3)中的第一端口(n)通过光纤连接，光耦合器(2)的第四端口(d)与光谱仪(8)通过光纤连接，实现激光器的最后输出。
第一环形腔中的第一波分复用器(3-1)的第二端口(f)与第一泵浦激光器(4-1)通过光纤连接，第一掺铒光纤(5-1)输入端与第一波分复用器(3-1)的公共端口(g)连接，第一掺铒光纤(5-1)输出端与第一光环行器(6-1)的第一端口(h)连接，第一光环行器(6-1)的第二端口(i)通过光纤连接第一单模光纤(7-1)的一端，第一单模光纤(7-1)的另一端与第二光环行器(6-2)的第二端口(l)通过光纤连接，第一光环行器(6-1)的第三端口(j)与第二光环行器(6-2)的第一端口(k)通过光纤连接。第一波分复用器(3-1)的第一端口(e)作为第一环形腔的输入端，第二光环行器(6-2)的第三端口(m)作为第一环形腔的输出端。
第二环形腔中的第三环行器(6-3)的第二端口(o)与第二单模光纤(7-2)的一端连接，第二单模光纤(7-2)的另一端与第四环形器(6-4)的第二端口(u)连接，第三环形器(6-3)的第三端口(p)与第二光波分复用器(3-1)的第一端口(t)连接，掺铒光纤(5-2)的输入端与第二光波分复用器(3-1)的第二端口(r)连接，第二掺铒光纤(5-2)的输出端与第四环形器(6-4)第一端口(q)连接，第二光波分复用器(3-2)的第三端口(s)与第二泵浦激光器(4-2)通过光纤连接。第三光环行器(6-3)的第一端口(n)作为第二环形腔的输入端，第四光环行器(6-4)的第三端口(v)作为第二环形腔的输出端。
本实用新型可以得到稳定的四倍布里渊频移间隔的多波长激光输出。其多波长的输出功率受可调光源和泵浦的输出光功率、环形腔长度等控制，随着各种光电器件的不断发展，将会得到更稳定的输出，并且其应用也将更加广泛。
以上对本实用新型的优选实施例及原理进行了详细说明，对本领域的普通技术人员而言，依据本实用新型提供的思想，在具体实施方式上会有改变之处，而这些改变也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (4)
1.四倍布里渊频移间隔的多波长光纤激光器，其特征在于包括可调光源(1)、光耦合器(2)、第一环形腔、第二环形腔和光谱仪(8)；其中，第一环形腔用于实现双倍布里渊频移的激光输出；第二环形腔用于实现双倍布里渊频移的激光输出；
第一环形腔包括第一波分复用器(3-1)、第一泵浦激光器(4-1)、第一掺铒光纤(5-1)、第一光环行器(6-1)、第一单模光纤(7-1)和第二光环行器(6-2)；第二环形腔包括第三光环行器(6-3)、第四光环形器(6-4)、第二单模光纤(7-2)、第二掺铒光纤(5-2)、第二波分复用器(3-2)和第二泵浦激光器(4-2)组成；
可调光源(1)与光耦合器(2)的第一端口(a)通过光纤连接，光耦合器(2)的第二端口(b)与第二环形腔中的第四光环形器(6-4)的第三端口(v)通过光纤连接，光耦合器(2)的第三端口(c)与第一环形腔中的第一波分复用器(3-1)的第一端口(e)通过光纤连接，第一环形腔中的第二环形器(6-2)中的第三端口(m)与第二环形腔中的第三环形器(6-3)的第一端口(n)通过光纤连接，光耦合器(2)的第四端口(d)与光谱仪(8)通过光纤连接，实现激光器的最后输出；
第一环形腔中的第一波分复用器(3-1)的第二端口(f)与第一泵浦激光器(4-1)通过光纤连接，第一掺铒光纤(5-1)输入端与第一波分复用器(3-1)的公共端口(g)连接，第一掺铒光纤(5-1)输出端与第一光环行器(6-1)的第一端口(h)连接，第一光环行器(6-1)的第二端口(i)通过光纤连接第一单模光纤(7-1)的一端，第一单模光纤(7-1)的另一端与第二光环行器(6-2)的第二端口(l)通过光纤连接，第一光环行器(6-1)的第三端口(j)与第二光环行器(6-2)的第一端口(k)通过光纤连接；第一波分复用器(3-1)的第一端口(e)作为第一环形腔的输入端，第二光环行器(6-2)的第三端口(m)作为第一环形腔的输出端；
第二环形腔中的第三环行器(6-3)的第二端口(o)与第二单模光纤(7-2)的一端连接，第二单模光纤(7-2)的另一端与第四环形器(6-4)的第二端口(u)连接，第三环形器(6-3)的第三端口(p)与第二光波分复用器(3-1)的第一端口(t)连接，掺铒光纤(5-2)的输入端与第二光波分复用器(3-1)的第二端口(r)连接，第二掺铒光纤(5-2)的输出端与第四环形器(6-4)第一端口(q)连接，第二光波分复用器(3-2)的第三端口(s)与第二泵浦激光器(4-2)通过光纤连接；第三光环行器(6-3)的第一端口(n)作为第二环形腔的输入端，第四光环行器(6-4)的第三端口(v)作为第二环形腔的输出端。
2.根据权利要求1所述的四倍布里渊频移间隔的多波长光纤激光器，其特征在于光耦合器(2)的第三端(c)口为10％端口，第四端口(d)为90％端口。
3.根据权利要求1所述的四倍布里渊频移间隔的多波长光纤激光器，其特征在于第一单模光纤(7-1)与第二单模光纤(7-2)的长度为25km。
4.根据权利要求1所述的四倍布里渊频移间隔的多波长光纤激光器，其特征在于第一掺铒光纤(5-1)与第二掺铒光纤(5-2)的增益范围为1530nm至1570nm。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN109698460A (zh) * | 2019-02-28 | 2019-04-30 | 南京邮电大学 | 一种半开腔多波长布里渊-掺铒光纤随机激光器 |
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2015
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| CN109698460A (zh) * | 2019-02-28 | 2019-04-30 | 南京邮电大学 | 一种半开腔多波长布里渊-掺铒光纤随机激光器 |
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