专利名称：低抖动双波长超短光脉冲的产生装置的制作方法
技术领域：
本发明低抖动双波长超短光脉冲的产生装置属于光通信和超快现象研究领域。
背景技术：
用增益开关(电调制)方法产生半导体激光脉冲，具有结构简单、体积小、价格低、脉冲重复频率连续可调等优点，故目前在光通信系统和超快现象的研究中多用增益开关半导体激光器作为激光脉冲源。但是由于这种光脉冲是在激光器腔内自发辐射的基础上建立起来的，所以自发辐射的起伏将造成光脉冲产生时间的随机性，从而导致光脉冲重复频率的瞬时变化，造成脉冲的时间抖动。光脉冲的时间抖动将直接影响光通信系统的误码率，成为限制光通信向更高速发展的一个瓶颈。
抖动也会对超短光脉冲的其它应用产生限制，例如在基于超短光脉冲的电光取样系统中，抖动的存在降低了测量系统的时间分辨率，在基于激光脉冲探针的泵浦一探测测量中，抖动的存在会降低测量系统的信噪比。
降低光脉冲的时间抖动可采用光注入法来实现。其原理是利用注入光来抑制自发辐射所造成的光脉冲建立时光子数的波动，从而减小光脉冲的时间抖动。目前的降低抖动技术可分为自种子注入技术和外光注入技术，前者要求精密调节自种子脉冲在外反馈腔的往返时间，使其等于光脉冲周期的整数倍，这使得光脉冲的重复频率不能任意调节，限制了其应用范围。外光注入技术使用波长可调谐的单色激光器作为种子源，成本较高。目前，两种技术降低抖动后所得的光脉冲均为单一波长。
而在波分复用(WDM)以及密集波分复用(DWDM)光通信系统中却需要多波长的光脉冲源。基于增益开关F-P半导体激光器产生多波长超短光脉冲正在成为人们研究的一个热点。
发明内容
本发明低抖动双波长超短光脉冲的产生装置的目的是实现一种可同时产生低抖动的双波长超短光脉冲源，从而公开一种能够实现结构简单、输出稳定且边模抑制比大的低抖动双波长超短光脉冲的产生装置的技术方案。
本发明低抖动双波长超短光脉冲的产生装置，其特征在于由主激光器系统、外部种子源注入系统和光脉冲双波长分离系统组成，主激光器系统由直流偏置源1、信号源2、T型连接器3、F-P半导体激光器4和温度控制器5组成，直流偏置源1和信号源2通过5-10cm的高频电缆连接到T型连接器3上，F-P半导体激光器4焊接在T型连接器3上，温度控制器5的输出电路和F-P半导体激光器4的相应引脚焊接；外部种子源注入系统由光环形器6、光纤耦合器9、光纤偏振控制器10及11、DFB半导体激光器12及14、温度控制器13及15组成，光环形器6和光纤耦合器9利用长0.3-1.0m的FC/PC光纤跳线连接，光纤偏振控制器10、11的输出端为FC/PC，光纤偏振控制器10的一端连接光纤耦合器9，另一端和DFB半导体激光器12的尾纤连接，光纤偏振控制器11的一端连接光纤耦合器9，另一端连接DFB半导体激光器14，温度控制器13、15分别和DFB半导体激光器12、14焊接；光脉冲双波长分离系统由光环形器7和光纤光栅8组成，光环形器7的II端与光纤光栅8的I端利用长03-1.0m的FC/PC光纤跳线连接。
外部种子源注入系统对主激光器系统提供适当的双波长的光种子，以实现注入锁定从而获得双波长模式选择输出；同时，光种子注入主激光器系统后，提供了半导体激光器4振荡阈值处光子密度的激励，可以有效减小光脉冲的时间抖动；输出的光脉冲经过光环形器7和光纤光栅8后，双波长实现分离，最终产生低抖动、双波长超短光脉冲。
本发明提出的低抖动双波长超短光脉冲的产生装置和已见报导的超短光脉冲的产生装置比较有以下优点1、种子源注入系统无须EDFA、可调谐滤波器等光学原件。
2、利用温度调谐技术，精确控制注入光种子的波长，使锁定选模效率高、运行稳定，所得边模抑制比大。
3、利用光注入技术，同时实现了增益开关光脉冲的抖动降低和双波长选择输出。
4、光脉冲双波长分离系统结构简单，仅利用一个光纤光栅配合一个光环形器有效地将两个波长实现了分离。
总之，本发明输出光脉冲稳定、抖动低、双波长边模抑制比高、结构简单、易于实现。
图1、本发明低抖动双波长超短光脉冲的产生装置实施方式一的结构示意图1直流偏置源，2信号源，3T型连接器，4F-P半导体激光器，5温度控制器，6、7光环形器，8光纤光栅，9光纤耦合器，10、11光纤偏振控制器，12、14DFB半导体激光器，13、15温度控制器。
图2、本发明低抖动双波长超短光脉冲的产生装置实施方式二的结构示意图1直流偏置源，2信号源，3T型连接器，4F-P半导体激光器，5温度控制器，6光纤耦合器，7、8、10光纤光栅，9光环形器。
具体实施例方式
实施方式一直流偏置源1利用一端为SMA(male)长10cm的软电缆与T型连接器3连接，T型连接器3的带宽为5GHz、连接端为SMA(female)；信号源2利用两端为SMA(male)长6cm的半刚性高频电缆与T型连接器3连接；F-P半导体激光器4为调制带宽2.5GHz、中心波长1550nm、纵模间隔1.0nm、内置致冷器、无内置光隔离器的多模半导体激光器，其引脚焊接在T型连接器3上；温度控制器5紧靠于F-P半导体激光器4的下方与其焊接；F-P半导体激光器4的输出尾纤通过FC/PC连接法兰与光环形器6的II端连接；光环形器6的III端利用长0.5m光纤跳线与光环形器7的I端连接；光环形器7的II端利用FC/PC连接法兰与光纤光栅8的I端连接；光环形器6的I端与光纤耦合器9利用FC/PC连接法兰相连；光纤偏振控制器10、11分别置于DFB半导体激光器12、14与光纤耦合器9的中间，通过光纤跳线相互连接，DFB半导体激光器12、14为中心波长1550nm、内置致冷器、内置光隔离器的量子阱单模半导体激光器；温度控制器13、15分别焊接在DFB半导体激光器12、14上。
直流偏置源1和信号源2通过T型连接器3来驱动F-P半导体激光器4产生增益开关半导体激光脉冲，温度控制器5用来控制F-P半导体激光器4的工作温度；两个DFB半导体激光器12、14作为注入光种子源，利用两个温度控制器13、15分别控制两者的工作温度，调节它们的输出波长接近于主激光器4的对应纵模，光纤偏振控制器10、11用来调节注入光种子的偏振状态，经过光纤耦合器9后种子光注入光环形器6的I端；种子光注入主激光器4后，同时实现波长选择和降低光脉冲抖动两项功能，从光环形器6的III端输出低抖动双波长的超短光脉冲；光脉冲注入光环形器7的I端，经光环形器7的II端入射到一个光纤光栅8中，光纤光栅8对双波长中的某一波长反射而对另一波长透射，透射的波长从光纤光栅8的II端出射，而反射的波长经光环形器7的II端输入从其III端出射，光脉冲的双波长被有效的分离；可通过改变种子源DFB半导体激光器的工作温度而调节其输出波长，这样可选择主激光器4的不同模式输出，从而实现双波长的可调谐输出。该低抖动双波长超短光脉冲的产生装置的优点是输出稳定、边模抑制比大、时间抖动小、与光脉冲重复频率无关、全光纤光路结构、易于实现等。
实施方式二直流偏置源1利用一端为SMA(male)长8cm的软电缆与T型连接器3连接，T型连接器3的带宽为4.5GHz、连接端为SMA(female)；信号源2利用两端为SMA(male)长5cm的刚性高频电缆与T型连接器3连接；F-P半导体激光器4为调制带宽2.0GHz、中心波长1555nm、纵模间隔0.8nm、内置致冷器、无内置光隔离器的多模半导体激光器，其引脚焊接在T型连接器3上；温度控制器5紧靠于F-P半导体激光器4的下方与其焊接；F-P半导体激光器4的输出尾纤通过FC/PC连接法兰与光纤耦合器6连接；光纤耦合器6的另外两端分别与光纤光栅7和光环形器9的I端相连接；光纤光栅7利用FC/PC法兰与光纤光栅8串接；光环形器9的II端与光纤光栅10的I端连接，光纤光栅10为对F-P半导体激光器4的某一纵模波长反射，另一纵模波长透射的光纤布拉格光栅。
直流偏置源1和信号源2通过T型连接器3来驱动一个F-P半导体激光器4产生增益开关半导体激光脉冲，温度控制器5用来控制F-P半导体激光器4的工作温度；光脉冲经过光纤耦合器6后分两路输出，其中一路入射到光纤光栅7和光纤光栅8中，两个光纤光栅分别对主激光器4的某两个纵模波长反射，被反射的两个波长的光脉冲成为自种子源，通过光纤耦合器6注入到主激光器4中，从而在主激光器4中实现注入锁定选择波长输出并同时降低光脉冲的时间抖动；输出的双波长光脉冲经光环形器9的的II端入射到一个光纤光栅10中，光纤光栅10对双波长中的某一波长反射而对另一波长透射，透射的波长从光纤光栅10的II端出射，而反射的波长经光环形器9的II端输入从其III端出射，这样光脉冲的双波长被有效的分离。该低抖动双波长超短光脉冲的产生装置的优点是结构简单、时间抖动低、全光纤光路结构、可实现集成化等。
权利要求
1.一种低抖动双波长超短光脉冲的产生装置，其特征在于由主激光器系统、外部种子源注入系统和光脉冲双波长分离系统组成；主激光器系统由直流偏置源(1)、信号源(2)、T型连接器(3)、F-P半导体激光器(4)和温度控制器(5)组成，直流偏置源(1)和信号源(2)通过5-10cm的高频电缆连接到T型连接器(3)上，F-P半导体激光器(4)焊接在T型连接器(3)上，温度控制器(5)的输出电路和F-P半导体激光器(4)的相应引脚焊接；外部种子源注入系统由光环形器(6)、光纤耦合器(9)、光纤偏振控制器(10)(11)、DFB半导体激光器(12)(14)和温度控制器(13)(15)组成，光环形器(6)和光纤耦合器(9)利用长0.3-1.0m的FC/PC光纤跳线连接，光纤偏振控制器(10)(11)的输出端为FC/PC，光纤偏振控制器(10)的一端连接光纤耦合器(9)，另一端和DFB半导体激光器(12)的尾纤连接，光纤偏振控制器(11)的一端连接光纤耦合器(9)，另一端连接DFB半导体激光器(14)，温度控制器(13)、(15)分别和DFB半导体激光器(12)、(14)焊接；双波长光脉冲分离系统由光环形器(7)和光纤光栅(8)组成，光环形器(7)的II端与光纤光栅(8)的I端利用长0.5-1.0m的FC/PC光纤跳线连接。
全文摘要
一种低抖动双波长超短光脉冲的产生装置，属于光通信和超快现象研究领域。其特征在于利用一个温度控制调谐的增益开关F－P半导体激光器作为主激光器；采用两个DFB半导体激光器作为外部种子源对主激光器提供光注入，在主激光器中实现模式选择输出并有效降低光脉冲的抖动；利用光环形器和光纤光栅实现双波长的分离输出，从而获得低抖动双波长超短光脉冲。本发明同时实现了增益开关超短光脉冲的低抖动和双波长可调谐输出，具有输出稳定、结构简单、易于实现和适用范围广等优点。
文档编号G02B6/27GK1738221SQ20051001279
公开日2006年2月22日 申请日期2005年9月6日 优先权日2005年9月6日
发明者王云才, 张明江 申请人:太原理工大学