专利名称：高功率和宽波段光纤光源的制作方法
技术领域：
本发明涉及光纤光源，尤其是涉及高功率和宽波段的光纤光源，适合于使用放大的自发射(ASE)光作为辅助泵源。
对宽波段光源已经进行了持续研究，原因在于它们具有许多应用，例如扩展到陀螺传感器、用于测试光学元件的光源以及用于廉价接入网络的调制光谱。
特别地，利用来自搀杂稀土金属比如说铒的光纤的ASE光的光源已知是优良的宽波段光源，原因是它们表现为宽波段、高功率以及低损耗特性。对于这种搀杂铒的光纤(EDF)宽波段光源所作的所有研究努力都是关于从1,520到1,560纳米波段的，大多数的光通讯元件和传统的EDF放大器都工作在此波段。
然而，近来扩大光通讯范围的需要导致对工作于长波波段的光学放大器的发展活跃。关于这方面，还需要开发高效率、高功率和工作于长波波段的宽波段光源的泵源。
图1是描述传统的EDF光源的示意图。参考图1，一光束在通过第一EDF区(EDF I)和第二EDF区(EDF II)时振荡，并作为输出光20出射；所述EDF I被向前激励装置激励，EDF II没有被激励。
前向激励装置包括一个激光二极管10，工作波长为980纳米。激光二极管10经由波分多路复用(WDM)耦合器30耦合到EDF光源。对所示的情况，光学隔离器40也设置在EDF光源的输出端，目的是把光的传播方向引导在一个方向上。然而，这一EDF光源的输出光强度低，工作波段窄。
图2描述了传统EDF光源的ASE输出光谱图，所述光源具有上面谈到的结构，同时对于EDF II分别使用不同长度的光纤。参考图2，可以发现在上面提到的结构中输出的ASE光的强度和辐射波段随第二EDF区(亦即EDF II)的长度增加而迅速地降低。
因此，本发明的一个目的是提供一个种有高功率和高激励效率的光纤光源。
本发明的另一个目的是提供一种工作于长波长的宽波段的光纤光源。
依据本发明，通过提供一个光纤光源就可以实现这些目的，此光纤光源包括一个用于输出泵浦光的泵光源；第一光纤部分，适合于被泵浦源的泵浦光光激励；一个光学耦合器，耦合在泵浦源与第一光纤部分之间，并适合于把泵浦源的泵浦光传输到第一光纤部分；以及第二光纤部分，耦合到第一光纤部分的输入端，在此端第一光纤部分耦合到光耦合器上，第二光纤部分配置为不被泵浦源的泵浦光光激励，而是利用来自第一光纤部分的被放大的自发射(ASE)光作为它的辅助激励源。
从下面参考附图的详细描述中，本发明的上述及其它目的、特征和优点就将变得更加明显，其中；图1是描述传统EDF光源的示意图；图2描述了传统EDF光源的ASE输出光谱图，所述光源具有图1的结构，同时对于第二搀铒光纤EDF II分别使用不同长度的光纤。
图3是描述根据本发明一个实施例的宽波段搀杂稀土光纤光源的示意图；图4是描述根据本发明一个实施例的宽波段搀杂稀土光纤光源的ASE输出光谱图，分别对应于其中第二光纤的不同长度；图5描述用于识别存在足够的反向ASE以便实现输出功率显著提高的装置的示意图；图6是描述反向ASE光光谱的曲线图，反向ASE光来自包括于图4的光纤光源中的第一搀杂稀土光纤，在图5的点A处测量；以及图7是描述向前的ASE光的光谱的曲线图，在图5中的点B测量。
现在详细描述本发明的最佳实施例。
图3是描述根据本发明一个实施例的宽波段搀杂稀土元素光纤光源的示意图。如图3所示，该宽波段光源包括第一光纤EDF I，它由一个搀杂稀土元素的光纤构成，该光纤适合于被泵浦源10′输出的泵浦光光激励。光源还包括第二光纤EDF II，它由一个搀杂稀土的光纤构成，该光纤不适于被泵浦源10′输出的泵浦光光激励。光学耦合器30耦合在泵浦源10′与第一光纤部分EDF I之间。泵浦源10′使用激光二极管。光学耦合器30用来将泵浦源10′的泵浦光传输到第一光纤部分EDF I。本发明的宽波段光源还具有如下结构即使用第一光纤EDF I输出的放大的自发射(ASE)光作为第二光纤EDF II的辅助激励源。依据所描述的本发明实施例，通过将第二光纤EDF II耦合到第一光纤部分EDF I的输入端而实现这一结构，在此端第一光纤EDF I以如下方式耦合到光学耦合器30上，即把第一光纤部分EDF I发射的ASE光作为第二光纤EDF II的辅助激励源。
为了避免不希望的振荡效应，第二光纤EDF II具有加工成斜劈状的输入端50。而且光学隔离器40耦合到第一光纤EDF I的输出端。光隔离器可以耦合到第二光纤EDF II的输入端，代替加工成斜劈状的输入端50。
在参考图1和3比较所示的依据本发明的实施例的结构和传统结构之后，可以发现虽然使用相同的总光纤长度，但它们在第二光纤EDFII的设置方面不同。图3和图1所示结构的显著差别是依据本发明第二光纤EDF II设置在激光二极管10′的前方，因此就没有泵浦光通过第二光纤EDF II。
为了测量依据本发明的实施例的宽波段光源的光谱，在布置好宽波段光源的所有元件后进行光谱测量试验，所述所有元件除了本发明关于返回ASE光再利用的特征结构以外，包括第一光纤EDF I和第二光纤EDF II，所采用的布置方式是它们具有与传统光源相同的结构。
试验中使用的第一光纤EDF I和第二光纤EDF II是用搀杂铒硅石光纤附以搀杂铝制成的，以便于它们在波长1,530纳米处具有最大的吸收系数4.5dB/m。第一光纤EDF I长度固定为135米。作为泵浦光源的980纳米的激光二极管的激励功率设定在60mW。
为了观察输出光强度与未被激励的搀杂稀土的光纤区的长度的相关性，也就是说与第二光纤EDF II的长度的相关性，分别在改变第二光纤EDF II的长度为0米、5米、35米、75米、110米和200米时，进行试验。在本发明中，不考虑使用反向激励结构的宽波段光源。这是因为在这样的结构中，光自发射主要在短波段发生。
图4是描述根据本发明所述实施例的宽波段搀杂稀土元素的光纤光源的ASE输出光谱曲线图，这些光谱分别对应于其中第二光纤的不同长度。参考图4，可以发现在第二光纤EDF II的长度增加时，本发明的宽波段光源不仅表现为ASE输出强度增加而且表现为发射波段增加。
这种输出功率的提高是由于提供了光再利用结构，根据本发明，所述结构允许沿着与泵浦光传播方向相反的方向传播的无用的ASE光被再利用作为1,550纳米的激励源，从而产生光子，在后面放大级作为波长1,600纳米的诱导光子(seed)。参考图4所示的测试结果，可以发现当没有被激励的第二光纤EDF II的长度为200米时，总输出功率为6.7mW。与传统的宽波段光源的总输出功率相比，所述数值增加了10dB或更多。
为了找到没有被激励的第二光纤EDF II的最佳长度，分别改变第二光纤EDF II的长度为235米和270米的同时，进行与上述观察相同的观察；然而没有观测到输出功率有任何显著变化。基于这一测试结果，可以发现设置没有被激励的第二光纤EDF II的长度大约为200米是有效的。当然，对某些情况第二光纤EDF II的这个长度可能不是最佳长度，因为第二光纤EDF II的最佳长度与光源的各种设计参数有关，诸如波长和泵浦光的激励功率。
图5是描述用于识别存在足够的反向ASE以便实现显著提高输出功率的装置的示意图。图6是从第一搀杂稀土光纤出射的反向ASE谱线图，它是在图5中的点A测量。图7是在图5中的点B测量的前向ASE光谱的曲线图。
从根据本发明的宽波段光源输出的反向ASE光是用图5的识别装置测量的，该识别装置使用回转器60。该识别装置适于确定由反向ASE光获得的激励效应，所述反向ASE光从第一搀杂稀土的光纤EDF I向第二搀杂稀土的光纤EDF II传播。
参考图6，可以发现在从1,520纳米到1,580纳米的大约60纳米波段范围内，获得强度为-30dBm或更高的输出功率。把由使用回转器60引起的1dB插入损耗归一化为以后，反向ASE光的总输出功率为19.9mW。这个值与980纳米处的总激励功率的大约33.2％相当。这一测量是利用0.2纳米分辨率带宽进行的。
参考图7，可以发现在从波长1,525纳米到1,630纳米的波段范围内产生的光子量足以使得这些光子作为诱导光子，用于对被向前激励的搀杂稀土光纤部分进行放大。也就是说，可以发现未被激励的第二搀杂稀土光纤EDF II作为第一搀杂稀土光纤EDF I的诱导光子发生器，第二搀杂稀土光纤EDF II位于激励激光二极管的前方，而第一搀杂稀土光纤EDF I是后放大级。
根据本发明，可以提供一种工作于从1,520纳米到1,560纳米的波段范围内的高功率和宽波段光源，从上面的描述可以清楚地看出。也就是说，依据本发明，在未被激励的光纤区无用的反向ASE光被转换成诱导光子，用于前方放大级，从而使得宽波段光纤光源的工作功率提高。
在整个发射波段都能观察到输出ASE光的强度提高了10dB或更高。关于这方面，对于除上面提到的波长外的其它泵浦波长，也希望依据本发明的高功率宽波段光纤光源的效率会有所提高。短波段的反向ASE光也可被再利用作为辅助激励源。在此情况下，可以提高1.58μmEDF放大器的激励效率。
虽然结合目前被认为是最可行和最佳的实施例描述了本发明，但应该理解本发明并不局限于所公开的实施例，相反，它将涵盖所附权利要求书中的精神和范围以内的各种变形。
权利要求
1.一种光纤光源，包括一个用于输出泵浦光的泵浦光源；第一光纤部分，适合于由泵浦源的泵浦光光激励；一个光学耦合器，耦合在泵浦源与第一光纤部分之间，适合于将泵浦源的泵浦光传输到第一光纤部分的；以及第二光纤部分，耦合在第一光纤部分的输入端上，在此端第一光纤部分耦合到光学耦合器上，第二光纤部分配置成不被泵浦源的泵浦光光学激励，而是利用由第一光纤部分发射的放大的自发光作为它的辅助激励源。
2.根据权利要求1所述的光纤光源，其中第一和第二光纤部分中的每一个都由搀杂稀土光纤构成。
3.根据权利要求2所述的光纤光源，其中搀杂稀土光纤是搀杂珥的光纤。
4.根据权利要求1所述的光纤光源，还包括适合于防止产生不希望的振荡效应的装置，并放置在第二光纤部分的与第一光纤部分相对的一端。
5.根据权利要求4所述的光纤光源，其中第二光纤部分具有加工成斜劈状的输入端，作为适合于防止不希望的振荡作用发生的装置。
6.根据权利要求1所述的光纤光源，其中泵浦源由激光二极管构成。
7.根据权利要求1所述的光纤光源，还包括一个光学隔离器，耦合到第一光纤部分的输出端，合并适于阻止光再进入。
全文摘要
一种高功率和宽波段光纤光源,包括第一搀杂稀土光纤;第二搀杂稀土光纤;一个光学耦合器,耦合在第一与第二搀杂稀土光纤之间,并适合于将输入泵浦光传输到第二搀杂稀土光纤;以及一个泵浦源,适合于为光学耦合器提供泵浦光,作为输入泵浦光。
文档编号H01S3/16GK1248706SQ9911871
公开日2000年3月29日 申请日期1999年9月10日 优先权日1998年9月17日
发明者柳祐澯, 朴南奎, 李周翰 申请人:三星电子株式会社