专利名称：一种多波长输出光纤激光器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光纤光源，特别是一种具有多波长输出的光纤光源，适合于使用放大的自发辐射(ASE)光作为辅助泵源。
背景技术：
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，如扩展到陀螺传感器、用于测试光学元件的光源以及用于普通接入网络的调制光谱。特别地利用来自掺杂稀土金属(比如说饵)的光纤的ASE光的光源是比较优良的宽波段光源，原因是它们表现为宽波段、高功率以及低损耗特性，对于这种掺饵光纤(EDF)宽波段光源所作的所有研究努力都是关于从1520到1560纳米波段的即C波段(C-Band)单个波段的，现有大多数的光通讯元件和传统的掺饵光纤放大器EDFA都工作在此波段。然而随着密集波分复用(DWDM——DensedWavelength Devided Multiples)光传输系统的发展，结构简单、易实现的多波长输出激光光源有着特别重要的意义，多通道的光源结构不但可以实现多波长激光的同时输出，而且也可以很容易地通过选择通道达到波长快速可调的目的。但目前还没有比较成熟的多通道多波长输出结构，普遍的方法是将单波长(DBR——Distributed Bragg Reflector)激光器或光纤激光器做成阵列封装在一起，其存在结构复杂，性能不稳定的问题，且每个波长需要单独的驱动电压或温度控制等。近期基于模式锁定的可调激光器得到了很大的关注，但是这种方法对传输速率有特殊的限制，近几年，阵列波导光栅(AWG——Arrayed Waveguide Grating)技术发展很快，其性能、价格已达到了商用化的程度，阵列波导光栅AWG可以用做集成光滤波器阵列，但将阵列波导光栅AWG应于光纤激光器尚未发现。
发明内容
本发明的目的是提供一种可有效简化结构、缩小器件尺寸、提高器件结构稳定性的多波长输出光纤激光器，所述多波长输出光纤激光器包括一个泵浦源，用于为光耦合器提供泵浦光，作为输入泵浦光；一个光耦合器，耦合在泵浦源与光纤放大器之间，用于将泵浦源的泵浦光及光输入信号传输至光纤放大器；一个光纤放大器，由泵浦源的泵浦光光激励，用于产生各种波长和方向的自发辐射光；一个偏振控制器，连接在光纤放大器后面，用于调整光纤放大器产生的自发辐射光的偏振态；一个分光器，连接在偏振控制器与第一阵列波导光栅之间，用于将调整偏态后的自发辐射光分成具有不同波长的多束光作为第一阵列波导光栅的输入光；一个第一阵列波导光栅，适合于作为腔内光阵列滤波器实现一组共振波长的选择和放大辐射的建立，用于选择需要被放大的波长并将滤波后的一组等频率间隔的光合波；一个光分束器，连接在第一阵列波导光栅的输出端，用于将第一阵列波导光栅合波后的光分为两部分，一部分光作为光输出信号输出，一部分光作为反馈返回到环路中作为输入光信号通过光纤放大器继续被放大。
为使本发明可满足不同应用条件下的要求，可以使不同波长的光通过不同的通道分别输出，本发明的另一种实现方案是包括一个泵浦源，用于为光耦合器提供泵浦光，作为输入泵浦光；一个光耦合器，耦合在泵浦源与光纤放大器之间，用于将泵浦源的泵浦光及光输入信号传输至光纤放大器；一个光纤放大器，由泵浦源的泵浦光光激励，用于产生各种波长和方向的自发辐射光；一个偏振控制器，连接在光纤放大器后面，用于调整光纤放大器产生的自发辐射光的偏振态；一个阵列波导光栅，适合于作为腔内光阵列滤波器实现一组共振波长的选择和放大辐射的建立，用于选择需要被放大的波长和解复用，解复用后不同波长的光通过该阵列波导光栅的不同的臂输出；若干个光分束器，分别连接在阵列波导光栅的每一个臂上，用于将阵列波导光栅的每一个臂上的不同波长的光分别分为两部分，其中一部分光作为光输出信号输出，一部分光输入到波分复用解复用器。
一个波分复用解复用器，用于将每一个光分束器的一部分光合波并将其反馈到环路中作为光输入信号通过光纤放大器被继续放大。
本发明由于巧妙地利用目前已成熟的阵列波导光栅AWG技术，将阵列波导光栅AWG串接在带有掺杂光纤的光纤回路中，通过阵列波导光栅AWG作为腔内光滤波器实现一组共振波长的选择和放大辐射的建立，阵列波导光栅AWG的复用端经合波后或再通过波分复用解复用器解复用后与泵浦光一起通过光纤耦合器耦合进入掺杂光纤，从而实现单泵浦源对多波长的放大，简化了器件的结构，同时由于阵列波导光栅AWG的波导集成结构，可以缩小器件的尺寸，提高器件结构的稳定性。而且由于输出的光波长和波长之间的间隔由阵列波导光栅AWG的结构决定，因此可以方便地通过改变阵列波导光栅AWG的结构参数实现不同的波长和波长间隔的光源，可靠地实现ITU-T的C-Band和L-Band标准波长和波长间隔，有效扩展本发明的波段应用范围；同时还可以通过改变阵列波导光栅AWG的连接方向来根据需要选择所有波长同一通道输出或不同波长不同通道输出等两种光源输出方式，以满足不同应用条件下的要求；而且本发明还可以方便地通过调节泵浦光的强度来实现输出光强的调节，以及可根据相应的光路是否连通，方便容易地实现光源的波长选择；同时本发明还可以通过在环路中增加增益平坦滤波器来改善掺杂光纤放大器的增益平坦特性，可靠地实现单泵浦对C-Band或L-Band多个波长的放大，进一步扩展本发明的应用范围。
以下结合附图和实施例详细描述本发明的基本组成与工作原理
图1是本发明实施例1的结构组成示意图；图2是本发明实施例1的进一步实施方案的结构组成示意图；图3是本发明实施例1的另一实施方案的组成示意图；图4是本发明实施例2的结构组成示意图；具体实施方式
实施例1如图1～图3所示，本实施例包括一个泵浦源，用于为光耦合器1提供泵浦光Pp，图示中未画出泵浦源，只给出泵浦光Pp的图示，作为输入泵浦光Pp；一个光耦合器(FC——Fiber Coupler)1，耦合在泵浦源与光纤放大器2之间，用将泵浦源的泵浦光及光输入信号传输至光纤放大器2；一个光纤放大器2，由泵浦源的泵浦光光激励，用于产生各种波长和方向的自发辐射光，本实施中，光纤放大器2选用掺饵光纤(EDF——Erbium Doped Fiber)放大器，即用掺饵光纤EDF作为增益介质；一个偏振控制器(PC——Polarization Controller)3，连接在光纤放大器2后面，用于调整光纤放大器2产生的自发辐射光的偏振态；在本实施例中，为进一步改善掺饵光纤放大器的增益平坦特性，以可靠地实现单泵浦对C-Band或L-Band多个波长的放大，如图2所示，本实施例的掺饵光纤放大器与偏振控制器3之间设置有增益平坦滤波器(GFF——Gain Flat Filter)8。
一个分光器4，连接在偏振控制器3与第一阵列波导光栅AWG6之间，用于将调整偏态后的自发辐射光分成具有不同波长的多束光作为第一阵列波导光栅AWG6的输入光；其中分光器4的结构多种多样，根据不同的要求可以选用不同结构类型的分光器4，如果对能量损失的要求不高，如图1所示，可以简单地选用功分器(PS——Power Splitter)；如果考虑减小能量损失，可以选用波分复用(WDM——Wavelength Devided multiplex)解复用器，既可以减小有用的能量的损失，又由于通过两次滤波，将减小输出激光的线宽，如图3所示，本实施方案中增加一个第二阵列波导光栅做为波分复用解复用器替代功分器PS，其中第二阵列波导光栅AWG的结构与第一阵列波导光栅AWG6的结构完全一样，即有相同的输出波长和波长间隔，这样，环路中的光经过了两次光栅滤波，透射率更加锐利，从而压窄每路输出激光的线宽。
一个第一阵列波导光栅(AWG——Arrayed Waveguide Grating)6，适合于作为腔内光阵列滤波器实现一组共振波长的选择和放大辐射的建立，用于选择需要被放大的波长并将滤波后的一组等频率间隔的光合波。
一个光分束器(BS——Beam Splitter)7，连接在第一阵列波导光栅AWG6的输出端，用于将第一阵列波导光栅AWG6合波后的光分为两部分，一部分光作为光输出信号输出，一部分光作为反馈返回到环路中作为光输入信号通过光纤放大器2继续被放大。
实施例2如图4所示，本实施例与实施例1的区别在于光源的输出方式，本实施例中不同波长的光通过不同通道分别输出，本实施例包括一个泵浦源，用于为光耦合器1提供泵浦光Pp，图中也未画出泵浦源，只给出泵浦光Pp的图示，作为输入泵浦光Pp；一个光耦合器(FC——Fiber Coupler)1，耦合在泵浦源与光纤放大器2之间，用于将泵浦源的泵浦光及光输入信号传输至光纤放大器2；一个光纤放大器2，由泵浦源的泵浦光光激励，用于产生各种波长和方向的自发辐射光；本实施中，光纤放大器2同样选择掺饵光纤(EDF——Eribum DopedFiber)放大器；一个偏振控制器(PC——Polarization Controller)3，连接在光纤放大器2后面，用于调整光纤放大器2产生的自发辐射光的偏振态；在本实施例中，为进一步改善掺饵光纤放大器2的增益平坦特性，以可靠地实现单泵浦对C-Band或L-Band多个波长的放大，本实施例的掺饵光纤放大器2与偏振控制器3之间也可根据需要选择设置有增益平坦滤波器(GFF——Gain Flat Filter)。
一个阵列波导光栅(AWG——Arrayed Waveguide Grating)6，适合于作为腔内光阵列滤波器实现一组共振波长的选择和放大辐射的建立，用于选择需要被放大的波长和解复用，解复用后不同波长的光通过该阵列波导光栅AWG6的不同的臂5输出；若干个光分束器(BS——Beam Splitter)7，分别连接在阵列波导光栅AWG6的每一个臂5上，用于将阵列波导光栅AWG6每一个臂5上的不同波长的光分别分为两部分，其中一部分光作为光输出信号输出，一部分光输入到波分复用解复用器9；其中光分束器BS7的数目与所述阵列波导光栅AWG6输出的波长数目相等。
一个波分复用(WDM——Wavelength Devided multiplex)解复用器9，用于将每一个光分束器BS7的一部分光合波并将其反馈到环路中作为光纤放大器2的光输入信号而被光纤放大器2继续放大。
权利要求
1.一种多波长输出光纤激光器，其特征在于包括一个泵浦源，用于为光耦合器(1)提供泵浦光作为输入泵浦光；一个光耦合器(1)，耦合在泵浦源与光纤放大器(2)之间，用于将泵浦源的泵浦光及光输入信号传输至光纤放大器(2)；一个光纤放大器(2)，由泵浦源的泵浦光光激励，用于产生各种波长和方向的自发辐射光；一个偏振控制器(3)，连接在光纤放大器(2)后面，用于调整光纤放大器(2)产生的自发辐射光的偏振态；一个分光器(4)，连接在偏振控制器(3)与第一阵列波导光栅(6)之间，用于将调整偏态后的自发辐射光分成具有不同波长的多束光作为第一阵列波导光栅(6)的输入光；一个第一阵列波导光栅(6)，适合于作为腔内光阵列滤波器实现一组共振波长的选择和放大辐射的建立，用于选择需要被放大的波长并将滤波后的一组等频率间隔的光合波；一个光分束器(7)，连接在第一阵列波导光栅(6)的输出端，用于将第一阵列波导光栅(6)合波后的光分为两部分，一部分光作为光输出信号输出，一部分光作为反馈返回到环路中作为光输入信号通过光纤放大器(2)继续被放大。
2.根据权利要求1所述多波长输出光纤激光器，其特征在于上述光纤放大器(2)是掺饵光纤放大器。
3.根据权利要求1或2所述多波长输出光纤激光器，其特征在于上述光纤放大器(2)与偏振控制器(3)之间设置有增益平坦滤波器(8)，用于改善光纤放大器(2)的增益平坦特性。
4.根据权利要求1所述多波长输出光纤激光器，其特征在于上述分光器(4)是功分器。
5.根据权利要求1所述多波长输出光纤激光器，其特征在于上述分光器(4)是波分复用解复用器。
6.根据权利要求5所述多波长输出光纤激光器，其特征在于上述波分复用解复用器采用一个第二阵列波导光栅，该第二阵列波导光栅与第一阵列波导光栅(6)具有相同的结构，即具有相同的输出波长和波长间隔。
7.一种多波长输出光纤激光器，其特征在于包括一个泵浦源，用于为光耦合器(1)提供泵浦光，作为输入泵浦光；一个光耦合器(1)，耦合在泵浦源与光纤放大器(2)之间，用于将泵浦源的泵浦光及光输入信号传输至光纤放大器(2)；一个光纤放大器(2)，由泵浦源的泵浦光光激励，用于产生各种波长和方向的自发辐射光；一个偏振控制器(3)，连接在光纤放大器(2)后面，用于调整光纤放大器(2)产生的自发辐射光的偏振态；一个阵列波导光栅(6)，适合于作为腔内光阵列滤波器实现一组共振波长的选择和放大辐射的建立，用于选择需要被放大的波长和解复用，解复用后不同波长的光通过该阵列波导光栅(6)的不同的臂(5)输出；若干个光分束器(7)，分别连接在阵列波导光栅(6)的每一个臂(5)上，用于将阵列波导光栅(6)的每一个臂(5)上的不同波长的光分别分为两部分，其中一部分光作为光输出信号输出，一部分光输入到波分复用解复用器(9)。一个波分复用解复用器(9)，用于将每一个光分束器的一部分光合波并将其反馈到环路中作为光输入信号通过光纤放大器(2)被继续放大。
8.根据权利要求7所述多波长输出光纤激光器，其特征在于上述光纤放大器(2)是掺饵光纤放大器。
9.根据权利要求7或8所述多波长输出光纤激光器，其特征在于上述光纤放大器(2)与偏振控制器(3)之间设置有增益平坦滤波器，用于改善光纤放大器(2)的增益平坦特性。
10.根据权利要求7所述多波长输出光纤激光器，其特征在于上述光分束器(7)的数目与阵列波导光栅(6)输出的波长数目相等。
全文摘要
本发明涉及一种多波长输出光纤激光器，该多波长输出光纤激光器主要包括依序连接组成环路的泵浦源、光耦合器、偏振控制器、分光器、阵列波导光栅、光分束器。本发明由于巧妙地利用目前已成熟的AWG技术，将AWG串接在带有掺杂光纤的光纤回路中，通过AWG作为腔内光滤波器实现一组共振波长的选择和放大辐射的建立，AWG的复用端经合波后与泵浦光一起通过光纤耦合器耦合进入掺杂光纤，从而实现单泵浦源对多波长的放大，简化了器件的结构，同时由于AWG的波导集成结构，可以缩小器件的尺寸，提高器件结构的稳定性，并可以方便地通过改变AWG的结构参数实现不同的波长和波长间隔的光源，可靠地实现ITU－T的C－Band和L－Band标准波长和波长间隔。
文档编号H01S3/067GK1404190SQ0113323
公开日2003年3月19日 申请日期2001年9月13日 优先权日2001年9月13日
发明者刘玥, 李长春 申请人:华为技术有限公司