专利名称：输出波长与功率稳定的可调谐单频掺铒光纤环形腔激光器的制作方法
技术领域：
本发明属于光纤通信技术领域，更具体说是 一 种
输出波长与功率稳定的可调谐单频掺铒光纤环形腔激
光器
北 冃旦 豕技术
连续运转掺铒光纤环形腔激光器(EDFRL)的结构
简单、激射波长可以精确预定、可实现宽带调谐和窄
线宽输出；且与他激光器相比具有高增益、低阈值、
易与传输光纤耦合等许多优良特性，可以广泛应用在
光通信，激光光~1並 l曰学，光纤传感等领域。虽然掺铒光
纤环形腔激光器的谱线线宽很窄(可小于1 kHz)，然
而由于光纤本身易受到震动、温度等环境因素的影响，
当无任何锁模和选频措施时，其极易跳模，因此，在
掺铒光纤环形腔激光器的设计中应重点考虑中心波长
及输出功率的稳定性问题。目前，通常利用光纤法布
里一珀罗可调滤波器或光纤光栅、> M a c h --Z e h n d e r滤波
器等滤波器件之间的组合应用或与多环形腔等它结
构结合来实现一定范围内的模式限制和波长调谐但
是这些方法仍不足以稳定激光器的激射波长和功率
且结构复杂、实际应用中不易实现，这就使得可调谐
单频掺铒光纤环形腔激光器的实际应用遇到了很大困
难这就需要通过优化其系统设计，进步改进掺铒
光纤环形腔激光器的稳定性问题
发明内容
为了解决以上问题，本发明的目的在于提供种
输出波长与功率稳定的可调谐单频掺铒光纤环形腔激
光器，该激光器不仅可以保证激光在较宽波长范围内
的连续调谐，而且还能极大地改善其输出波长及功率
的稳定性，实现单纵模窄线宽输出
本发明解决其技术问题的技术方案是
本发明一种输出波长与功率稳定的可调谐单频掺
铒光纤环形腔激光器，其特性在于，其中包括
一掺铒光纤放大器
一偏振控帝u器，该偏振控制器用单模光纤与掺铒
光纤放大器连接，该偏振控制器用于调节激光器环形
腔内的偏振态；-■1 X 2的光耦合器，该1X 2的光耦合器用单模
光纤与偏振控制器连接；
—2 X 2的光耦合器，该2X 2的光耦合器用单模
光纤与1 X 2的光耦合器连接，该2 X 2的光耦合器的
另两一山 顿的首尾用单模光纤相连，,形成次环形腔；
一1X2的光耦合器，该1X 2的光耦合器用单模
光纤与2X2的光耦合器连接，该1 X 2的光耦合器的
另一一山 乂而为输出端口 ；
一滤波器，该滤波器用单模光纤与1 X 2的光合
器连接，该滤波器的另一端与掺铒光纤放大器连接，
形成主环形腔，该滤波器用于选择激光器的输出波长
和实现激光器波长的连续调谐
—可调激光器，该可调激光器通过光隔离器用单
模光纤与光耦合器连接，该可调激光器用于稳定激光
器的输出波长及功率。
中掺铒光纤放大器中的泵浦源是波长为980
'的大功率半导体激光器。
其中所述的主环形腔与》&环形腔构成复合腔结
构
苴 z 、中该滤波器为光纤法布里一珀罗可调窄带滤波
器
本发明的有益效果是掺铒光纤环形腔激光器采
用复合腔结构，同时利用注入锁定技术利用可调激光
器3向复合腔结构的掺铒光纤环形腔激光器腔内注入
低功率的连续光，这种结构有如下优点充当模式滤
波器的复合腔结构与光纤法布里一珀罗可调滤波器8
两种滤波机制相互结合， 减少了可以振荡的纵模数，
抑制了拍频噪声，可实现激光器的波长可调单纵模输出。同时，外注入连续光使某—纵模在注入光的基础
上起振这个纵模在对增益介质的竞争中可以稳定地
占据优势，从而与注入信号发生锁定，实现激光器输
出光"J並 i曰的稳定此方法的主要优点是成本较低，装置
简单且操作容易实现，最终可获得输出波长与功率稳
定的波长可在较宽范围内连续调谐的单纵模光输出。
为进一步说明本发明的技术内容，以下结合附图
和实施例对本发明作进一步说明，其中
图1是输出波长与功率稳定的可调谐单纵模掺铒
光纤环形腔激光器的结构示意图
具体实施例方式
请参阅图1所示本发明种输出波长与功率稳
定的可调谐单频铒光纤环形腔激光器，其中包括
一掺铒光纤放大器1 ，该掺铒光纤放大器1中的
泵浦源是波长为9 8 Oniii的大功率半导体激光器:
一偏振控制器2 ，该偏振控制器2用单模光纤7
与掺铒光纤放大器1连接，该偏振控制器2用于调
激光器环形腔内的偏振态；
一l X2的光耦合器5，该l X2的光耦合器5用
单模光纤7与偏振控制器2连接；
一2 X2的光耦合器6 ,该2 X2的光耦合器6用
单模光纤7与1 X2的光耦合器5连接，该2 X2的光
稱合器6的另两端的首尾用单模光纤7相连，形成次
环形腔1 1 ;
一l X2的光耦合器9，该l X2的光耦合器9用
单模光纤7与2 X2的光耦合器6连接，该l X2的光
親合器9的另一端为输出端口9 1;
一滤波器8 ，该滤波器8用单模光纤7与1 X2的
光耦合器9连接，该滤波器8的另 一 端与掺铒光纤放
大器1连接，形成主环形腔l 0，该滤波器8用于选
择激光器的输出波长和实现激光器波长的连续调谐，
该滤波器8为光纤法布里一珀罗可调窄带滤波器；
一可调激光器3，该可调激光器3通过光隔离器
4用单模光纤7与光耦合器5连接，该可调激光器
用于稳定激光器的输出波长及功率。
其中所述的主环形腔1 0与次环形腔1 1构成复 合腔结构。
请再结合参阅图1 ，在图1的实施例中，全部选
用普通单模光纤7 ，按照图示的结构与各个元件相连
接以构成环形腔。其中，由于9 8 0 nm泵浦的掺铒光 纤放大器1其模块内已集成光隔离器，保证了光在环 形腔内的单向运行，所以不在环形腔内另置隔离器； 偏振控制器2用单模光纤7与掺铒光纤放大器1连 接，该偏振控制器2用于调节激光器环形腔内的偏振 态，从而稳定激光器；可调激光器3和隔离器4通过
1X2的光耦合器5与主环形腔1 Q相连，隔离器4的 作用是防止可调激光器3的输出光在通过1 X2的光 耦合器5注入到主环形腔1 Q的时候有部分反射回可 调激光器3; 2X2的3dB光耦合器6用单模光纤7 与l X2的光耦合器5连接，该2 X2的光耦合器6的 另两端用单模光纤7首尾相连，形成次环形腔1 1 主环形腔1 Q和次环形腔1 1构成复合腔结构，复合 腔的滤波特性类似于法布里 一 珀罗干涉仪，它的作用 是减少可以振荡的纵模数，抑制拍频噪声。1 X 2的光 耦合器9 ,该1 X 2的光耦合器9用单模光纤7与2 X
2的光耦合器6连接，该1 X2的光耦合器9的另一端 为输出端口 9 1 ;光纤法布里一珀罗可调窄带滤波器8用单模光纤7与1x :2的光耦合器9连接，该滤波器
8的另—一山 顿与掺铒光纤放大器1连接形成主环形腔
10，该滤波器8用于选择激光器的输出波长和实现
激光器波长的连续调谐同时，当复腔结构和光纤
法布里—珀罗可调窄带滤波器8两种滤波机制相互结
合即可实现激光器的波长可调单纵模输出。然而由
于光纤本身易受到震动、温度等环境因素的影响，会
造成严重的模式跳变，造成激光器输出光波长和功率
的不稳定因此，对系统采取稳定措施是必要的在
本发明中，我们利用注入锁定的原理来获得系统波长
和功率稳定的波长可调谐的单纵模输出利用可调激
光器3向复合腔结构的掺铒光纤环形腔激光器腔内注
入低功率的连续光，外注入连续光使某纵模在注入
光的基础上起振。 这个纵模在对增、/-介质的血 兄争中可
以稳定地占据优势，从而与注入信号发生锁定实现
激光器输出光谱的稳定
要注思的是，因为白由光谱范围与腔长成反比，
而对于复合腔结构，其有效白由光谱范围为主、次环
形腔白由光4並 l曰范围的最小公倍数，所以主环形腔10
和次环形腔11的腔长要通过提目U计算加以确定，目
的是使所构成的每a 反 口腔的白由光谱范围尽量的大。在
激光器工作过程中首先调节980 i泵浦的掺铒光 纤放大器的泵浦功率至阈值以上使其激射，然后通过
波器8 ,
使激光器在选择波长处激射，接着设置可调激光器 3
的输出波长与此相同，并微调使其与某一个模式重合
并以低功率注入到复合腔内。最后输出波长可连续调
节、且波长与功率稳定的激射光通过1 X2的光耦合器 9的输出端9 1输出。
带
周
可
罗
巨一
布
纤
节
周
来
压
电
控
权利要求
1、一种输出波长与功率稳定的可调谐单频掺铒光纤环形腔激光器，其特性在于，其中包括一掺铒光纤放大器；一偏振控制器，该偏振控制器用单模光纤与掺铒光纤放大器连接，该偏振控制器用于调节激光器环形腔内的偏振态；一1×2的光耦合器，该1×2的光耦合器用单模光纤与偏振控制器连接；一2×2的光耦合器，该2×2的光耦合器用单模光纤与1×2的光耦合器连接，该2×2的光耦合器的另两端的首尾用单模光纤相连，形成次环形腔；一1×2的光耦合器，该1×2的光耦合器用单模光纤与2×2的光耦合器连接，该1×2的光耦合器的另一端为输出端口；一滤波器，该滤波器用单模光纤与1×2的光耦合器连接，该滤波器的另一端与掺铒光纤放大器连接，形成主环形腔，该滤波器用于选择激光器的输出波长和实现激光器波长的连续调谐；一可调激光器，该可调激光器通过光隔离器用单模光纤与光耦合器连接，该可调激光器用于稳定激光器的输出波长及功率。
全文摘要
一种输出波长与功率稳定的可调谐单频掺铒光纤环形腔激光器，包括一掺铒光纤放大器；一偏振控制器与掺铒光纤放大器连接；一1×2的光耦合器用单模光纤与偏振控制器连接；一2×2的光耦合器用单模光纤与1×2的光耦合器连接，该2×2的光耦合器的另两端的首尾用单模光纤相连；一1×2的光耦合器用单模光纤与2×2的光耦合器连接；一滤波器用单模光纤与1×2的光耦合器连接，该滤波器的另一端与掺铒光纤放大器连接，形成主环形腔；一可调激光器通过光隔离器用单模光纤与光耦合器连接，该可调激光器用于稳定激光器的输出波长及功率。
文档编号G02F1/35GK101191972SQ20061014430
公开日2008年6月4日 申请日期2006年12月1日 优先权日2006年12月1日
发明者冯博学, 欣 张, 祝宁华 申请人:中国科学院半导体研究所