基于铒铥钕共掺光纤的超宽带光源的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种基于铒铥钕共掺光纤的超宽带光源，包括泵浦激光器、泵浦耦合器和铒铥钕共掺光纤，所述铒铥钕共掺光纤是指掺杂了铒、铥、钕三种稀土离子的光纤；所述泵浦激光器、泵浦耦合器和铒铥钕共掺光纤依次连接；所述泵浦激光器发出的泵浦光通过泵浦耦合器进入铒铥钕共掺光纤，由输出端发射宽带光。本发明的有益技术效果在于：结构简单，实现容易，通过对铒、铥、钕三种稀土离子掺杂浓度和光纤长度适当选取，可以得到宽带的覆盖全波光纤低损耗窗口的光纤光源，从而可以充分利用全波光纤的带宽。
【专利说明】基于铒铥钕共掺光纤的超宽带光源
【技术领域】
[0001]本发明属于光传输【技术领域】，具体涉及一种基于铒铥钕共掺光纤的超宽带光源。【背景技术】
[0002]目前，在光传输技术方面，主要应用的是光纤从1280nm到1625nm的低损耗窗口。然而与之匹配的宽带光源还不能满足全波覆盖的需求。尽管通过耦合器我们可以实现宽带光源，但伴随耦合器的插入损耗，系统功率代价升高，降低了整个系统的传输性能。因此研究新型宽带光源是光纤通信乃至生物医学成像的关键课题。
【发明内容】
[0003]为了解决现有技术中宽带光源不能满足全波覆盖需求的缺陷，本发明旨在提供一种可以覆盖全波光纤的低损耗窗口的基于铒铥钕共掺光纤的超宽带光源，具体的技术方案如下:
[0004]基于铒铥钕共掺光纤的超宽带光源，包括若干泵浦激光器、泵浦耦合器和铒铥钕共掺光纤，其中，铒铥钕共掺光纤是指掺杂了铒、铥、钕三种稀土离子的光纤；若干泵浦激光器的输出端分别与泵浦耦合器的入口连接，泵浦耦合器的出口与铒铥钕共掺光纤的一端连接，铒铥钕共掺光纤的另一端为基于铒铥钕共掺光纤的超宽带光源的输出端；
[0005]若干泵浦激光器发出单波长或多波长的泵浦光，泵浦光通过泵浦耦合器进行耦合后进入铒铥钕共掺光纤，泵浦光使铒铥钕共掺光纤中的铒离子、铥离子、钕离子分别发射以1530nm、1470nm、1310nm为中心的多波段的自发辐射和受激辐射，并由此产生宽带自发辐射光，宽带自发福射光由超宽带光源的输出端发射。
[0006]作为优化方案，所述铒铥钕共掺光纤中，铒的掺杂浓度范围为IO22-1O26个/m3，钱的掺杂浓度范围为IO22-1O26个/m3，钕的掺杂浓度范围为IO22-1O26个/m3，铒铥钕浓度之间的比例范围为(I?10): (I?10): (I?10)。
[0007]作为优化方案，所述铒铥钕共掺光纤的长度为0.1-lOOm。
[0008]作为优化方案，所述泵浦激光器采用输出波长为800nm或793nm或808nm或980nm
泵浦光的激光器。
[0009]作为优化方案，所述泵浦耦合器采用单输入单输出耦合器或多输入单输出泵浦耦合器。
[0010]作为优化方案,所述输出端发射的宽带自发福射光的波长为1280nm至1685nm。
[0011]本发明的有益技术效果在于:
[0012](I)本发明的结构简单，实现容易，通过参数的适当选取，可以得到宽带的覆盖全波光纤低损耗窗口的光纤光源，从而可以充分利用全波光纤的带宽；
[0013](2)本发明涉及铒、铥、钕三种稀土离子掺杂浓度的选择，通过选择合适的掺杂浓度之比可以保证三个发射峰处于基本平齐的状态，从而使光源的宽带性能更加明显；
[0014](3)本发明还涉及泵浦激光器的输出功率和光纤长度的选取，根据调整泵浦激光器的输出功率和光纤的长度可以得到光源不同的输出功率。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]结合附图，通过下文的述详细说明，可更清楚地理解本发明的上述及其他特征和优点，其中:
[0016]图1为本发明的结构示意图；
[0017]图2为实施例1输出的宽带自发辐射光强度与铒铥钕共掺光纤长度的关系图；
[0018]图3为实施例1输出的宽带自发辐射光强度与波长的光谱峰值图。
[0019]上图中序号为:
[0020]1-泵浦激光器、2-泵浦耦合器、3-铒铥钕共掺光纤。
【具体实施方式】
[0021]下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
[0022]实施例1:
[0023]如图1所示，基于铒铥钕共掺光纤的超宽带光源，包括泵浦激光器1、泵浦耦合器2和铒铥钕共掺光纤3，铒铥钕共掺光纤3是指掺杂了铒、铥、钕三种稀土离子的光纤；泵浦激光器I的输出端与泵浦耦合器2的入口连接，泵浦耦合器2的出口与铒铥钕共掺光纤3的一端连接，铒铥钕共掺光纤3的另一端为基于铒铥钕共掺光纤3的超宽带光源的输出端。
[0024]泵浦激光器I发出一单波长的泵浦光，泵浦光通过泵浦耦合器2进行耦合后进入铒铥钕共掺光纤3，泵浦光使铒铥钕共掺光纤3中的铒离子、铥离子、钕离子分别发射以1530nm、1470nm、1310nm为中心的多波段的自发辐射和受激辐射，并由此产生宽带自发辐射光，宽带自发福射光由超宽带光源的输出端发射。
[0025]其中，铒钱钕共掺光纤3中，铒的掺杂浓度为1.2X 1025/m3,钱的掺杂浓度为
1.5X 1025/m3，钕的掺杂浓度范围为1.2X 1025/m3，铒铥钕共掺光纤3的长度为7m ;泵浦激光器I米用输出波长为808nm泵浦光的激光器；泵浦I禹合器2米用单输入单输出f禹合器；输出端发射的宽带光的波长为1280nm至1685nm。在本实施例中，由于808nm泵浦光都能被铒、铥、钕吸收，并分别发射出以1530nm、1470nm和1310nm三个波长为中心的具有一定带宽的光谱，从图2中可以看到当光纤长度为7m时，三个发射中心波长强度大小基本相等。此时的出射光谱如图3所示，峰值强度大小基本一样，带宽可以覆盖1280~1685nm的超长带宽。
[0026]对于铒铥钕共掺光纤3中铒、铥、钕三种离子的不同掺杂浓度以及光线长度的选择，可根据如下方法进行选择:
[0027]首先，根据发射波长对应的稀土离子能级建立速率方程，如式(I)~式(9)所示；
[0028]
【权利要求】
1.基于铒铥钕共掺光纤的超宽带光源，其特征在于，包括若干泵浦激光器、泵浦耦合器和铒铥钕共掺光纤，其中，所述铒铥钕共掺光纤是指掺杂了铒、铥、钕三种稀土离子的光纤；若干所述泵浦激光器的输出端分别与所述泵浦耦合器的入口连接，所述泵浦耦合器的出口与所述铒铥钕共掺光纤的一端连接，所述铒铥钕共掺光纤的另一端为所述基于铒铥钕共掺光纤的超宽带光源的输出端； 若干所述泵浦激光器发出单波长或多波长的泵浦光，所述泵浦光通过所述泵浦耦合器进行耦合后进入所述铒铥钕共掺光纤，所述泵浦光使所述铒铥钕共掺光纤中的铒离子、铥离子、钕离子分别发射以1530nm、1470nm、1310nm为中心的多波段的自发辐射和受激辐射，并由此产生宽带自发辐射光，所述宽带自发辐射光由所述超宽带光源的输出端发射。
2.根据权利要求1所述的基于铒铥钕共掺光纤的超宽带光源，其特征在于，所述铒铥钕共掺光纤中，铒的掺杂浓度范围为IO22-1O26个/m3，铥的掺杂浓度范围为IO22-1O26个/m3，钕的掺杂浓度范围为IO22-1O26个/m3，铒铥钕浓度之间的比例范围为(I?10):(I?10):(I?10)。
3.根据权利要求2所述的基于铒铥钕共掺光纤的超宽带光源，其特征在于，所述铒铥钕共掺光纤的长度为0.l-100m。
4.根据权利要求1所述的基于铒铥钕共掺光纤的超宽带光源，其特征在于，所述泵浦激光器采用输出波长为800nm或793nm或808nm或980nm泵浦光的激光器。
5.根据权利要求1所述的基于铒铥钕共掺光纤的超宽带光源，其特征在于，所述泵浦耦合器采用单输入单输出耦合器或多输入单输出泵浦耦合器。
6.根据权利要求1所述的基于铒铥钕共掺光纤的超宽带光源，其特征在于，所述超宽带光源的输出端发射的宽带自发福射光的波长范围为1280nm至1625nm。
【文档编号】H01S3/067GK103682959SQ201310560042
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年11月12日 优先权日:2013年11月12日
【发明者】姜淳, 孙璐, 张瑶晶 申请人:上海交通大学