专利名称：基于布里渊散射的可调双波长光纤激光器的制作方法
技术领域：
本发明属于光信息技术领域，具体涉及一种基于布里渊散射的可调环形腔掺铒光纤双波长激光器。
背景技术：
随着通信容量的增加，现代光纤通信正朝着信道数越来越多的方向发展。双波长激光器相比单波长激光器，其可以降低通信系统的成本，优化系统光发射端的设计，因而在密集波分复用系统(DWDM)中有着重要的应用。同时，由于室温下稳定、窄线宽、波长间隔可调谐的双波长光纤激光器在光纤传感、差分吸收激光雷达(DIAL)、光子微波等技术领域有着非常大的应用潜力，基于布里渊散射的双波长光纤激光器也就有了重要的研究价值。传统的双波长光纤激光器大多只利用掺铒光纤作为增益介质，由于掺铒光纤是均勻加宽介质，在常温下要得到多波长输出，需要采用相应的技术来抑制均勻加宽带来的模式竞争。SBS过程可以经典的描述为泵浦波，斯托克斯波通过声波进行的非线性相互作用， 泵浦波通过电致伸缩产生声波，然后引起介质折射率的周期性调制。泵浦引起的折射率光栅通过布拉格散射泵浦光，由于多普勒位移与以声速移动的光栅有关，散射光产生频率下移。同样，在量子力学中，这个散射过程可以看成是一个泵浦光子的湮灭，同时产生一个斯托克斯光子和一个声频声子。基于布里渊散射的掺铒光纤激光器结合了掺铒光纤的线性增益和受激布里渊散射的非线性增益，是室温下产生稳定、窄线宽的双波长输出的有效方法。
发明内容
针对现有双波长激光器存在高成本、结构复杂、线宽比较宽、对于波长间隔不可调谐等缺点，本发明提出了一种基于布里渊散射的可调双波长光纤激光器。本发明采取以下技术方案基于布里渊散射的可调双波长光纤激光器，包括可调光源(1)、第一光耦合器0-1)、第二光耦合器0-2)、第三光耦合器0-3)、第一光环行器 (3-1)、第二光环行器(3-2)、单模光纤(4)、光隔离器(5)、光纤光栅(6)、掺铒光纤(7)、第一波分复用器(8-1)、第二波分复用器(8-2)、泵浦源(9)，可调光源(1)与第一光耦合器 (2-1)的公共端口(a)通过光纤连接，第一光耦合器(2-1)的第一端口(b)与第一光环行器 (3-1)的第一端口(dl)通过光纤连接，第一光耦合器的第二端口(c)与第二波分复用器(8-2)的第一端口(t)通过光纤连接，第一光环行器(3-1)的第二端口(业)与第二光耦合器0-2)的第一端口(h)通过光纤连接，第二光耦合器0-2)的第二端口(g)与第三光耦合器0-3)的第一端口(j)通过光纤连接，第二光耦合器0-2)的公共端口(i)与单模光纤的一个端口通过光纤连接，单模光纤(4)的另一个端口与第三光耦合器0-3) 的第二端口(k)通过光纤连接，第三光耦合器0-3)的公共端口(1)与光隔离器(5)的输出端口通过光纤连接，光隔离器( 的输入端口与光纤光栅(6)的一个端口通过光纤连接， 光纤光栅(6)的另一个端口与第二光环行器(3- 的第二端口(^)通过光纤连接，第二光环行器(3- 的第一端口(el)与掺铒光纤(7)的一个端口通过光纤连接，掺铒光纤(7)的另一个端口与第一波分复用器(8-1)的公共端口(ρ)通过光纤连接，第一波分复用器(8-1) 的第一端口(q)与第一光环行器(3-1)的第三端口(们)通过光纤连接形成环路，第一波分复用器(8-1)的第二端口(r)与泵浦源(9)通过光纤连接，第二光环行器(3-2)的第三端口(e!3)与第二波分复用器(8-2)的第二端口(s)通过光纤连接，从第二波分复用器(8-2) 的公共端口(U)得到稳定、窄线宽、波长间隔可调的双波长激光输出。优选的，第一光耦合器0-1)的第一端口为90%端口，第二端口为10%端口。优选的，第二光耦合器0-2)的第一端口为30%端口，第二端口为70%端口。优选的，第三光耦合器0-3)的第一端口为70%端口，第二端口为30%端口。优选的，第一光耦合器(2-1)、第二光耦合器(2- 、第三光耦合器(2- 的工作范围为 1530nm 至 1580nm。优选的，掺铒光纤(7)的增益范围为1530nm至1570nm。本发明技术方案中，采用两个光环行器，能够较好地隔离掺铒光纤处生成的自发辐射光对单模光纤和输出的影响。本发明利用掺铒光纤和单模光纤共同作为增益介质；并利用光纤光栅滤波器实现可调谐多波长激光输出。调节可调光源的工作波长，使得任意一阶斯托克斯光的波长落在光纤光栅的反射带宽内，即可从第二光环行器的3端口得到该阶反射出来的斯托克斯光，与部分可调光源输出的光经过第二波分复用器进行波分复用，就能从第二波分复用器的公共端口获得稳定、窄线宽、波长间隔可调谐的双波长激光输出。本发明采用掺铒光纤和单模光纤共同作为增益介质，光纤光栅作为滤波器实现双波长输出，相比现有的双波长输出的激光器，其激光输出线宽更窄、更稳定、且波长间隔可调谐，这使得基于布里渊散射的可调环形腔掺铒光纤双波长激光器在光子微波领域的潜力更大，可适用的范围更广泛。本发明激光器的结构简单、成本低、易于光纤系统集成、波长间隔可调谐、线宽窄、 激光输出的稳定性好，其特别适用于光通信、光传感、光生微波信号源等技术领域。
图1为本发明可调双波长光纤激光器的结构示意图。图2(a) ,2(b) ,2(c) ,2(d) ,2(e) ,2(f) ,2(g) ,2(h)、2(i)、2(j)、2(k) ,2(1)、2(m) 为本发明实施例稳定双波长激光输出间隔分别为1*0. 088、2*0. 088、3*0. 088、4*0. 088、 5*0.088,6*0.088,7*0.088,8*0.088,9*0.088、10*0. 088、11*0. 088、12氺0. 088、13氺0. 088 的
光谱图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明实施例作详细说明。如图1所示，基于布里渊散射的可调双波长光纤激光器包括可调光源1、第一光耦合器2-1、第二光耦合器2-2和第三光耦合器2-3、第一光环行器3-1和第二光环行器3_2、 单模光纤4、光隔离器5、光纤光栅6、掺铒光纤7、第一波分复用器8-1和第二波分复用器 8-2、泵浦源9，掺铒光纤7的增益范围为1530nm至1570nm。第一光耦合器2_1、第二光耦合器2-2和第三光耦合器2-3的工作范围为1530nm至1580nm，第二波分复用器8-2的公共端口 u作为激光输出端口。
可调光源1与第一光耦合器2-1的公共端口 a通过光纤连接，第一光耦合器2-1 的90%端口 b与第一光环行器3-1的dl端口通过光纤连接，第一光耦合器2-1的10%端口 c与第二波分复用器8-2的t端口通过光纤连接，第一光环行器3-1的d2端口与第二光耦合器2-2的30%端口 h通过光纤连接，第二光耦合器2-2的70%端口 g与第三光耦合器 2-3的70%端口 j通过光纤连接，第二光耦合器2-2的公共端口 i与单模光纤4的一个端口通过光纤连接，单模光纤4的另一个端口与第三光耦合器2-3的30%端口 k通过光纤连接，第三光耦合器2-3的公共端口 1与光隔离器5的输出端口通过光纤连接，光隔离器5的输入端口与光纤光栅6的一个端口通过光纤连接，光纤光栅6的另一个端口与第二光环行器3-2的e2端口通过光纤连接，第二光环行器3-2的el端口与掺铒光纤7的一个端口通过光纤连接，掺铒光纤7的另一个端口与第一波分复用器8-1的公共端口 ρ通过光纤连接， 第一波分复用器8-1的q端口与第一光环行器3-1的d3端口通过光纤连接形成环路，第一波分复用器8-1的r端口与泵浦源9通过光纤连接，第二光环行器3-2的e3端口与第二波分复用器8-2的s端口通过光纤连接，从第二波分复用器8-2的公共端口 u得到稳定、窄线宽、波长间隔可调的双波长激光输出。开启可调光源1及泵浦源9，调节可调光源1和泵浦源9的输出功率，控制激光器输出功率。选择合适长度的单模光纤4和掺铒光纤7，在可调光源1的作用下产生斯托克斯光，在泵浦源9的作用下，其长度满足产生多波长激光所需的增益。为了尽可能的减少损耗，环形腔内各个器件的连接点直接熔接在一起。调节可调光源的输出波长，使得所需的高阶斯托克斯光波长对准光纤光栅的反射中心波长，所得的双波长的波长间隔等于可调光源输出波长与反射得到的高阶斯托克斯光波长的波长间隔，得到稳定可调双波长激光输出。 如图2 (a)到2(m)显示了本发明实施例稳定双波长激光输出间隔分别为1*0. 088,2*0. 088、 3*0.088,4*0.088,5*0.088,6*0. 088,7*0. 088,8*0. 088,9*0. 088,10*0. 088,11*0. 088、 12*0. 088、13*0. 088 的光谱图。本发明基于高折射光纤^gnac环级联的掺铒光纤多波长激光输出的过程1、根据所需要获取的双波长光纤激光器的输出波长范围，选用对应增益范围的掺铒光纤，并根据环路损耗确定掺铒光纤长度。2、选择工作波长范围覆盖需要获取的双波长光纤激光器的输出波长范围的光环行器和光耦合器。3、根据所需要获取的双波长光纤激光器的输出波长间隔，选用合适长度单模光纤。4、根据可调光源的的波长范围，选择合适的反射波长的光纤光栅。5、开启可调光源和泵浦源，调节可调光源和泵浦源输出功率，调节可调光源的输出波长，双波长激光器实现稳定双波长输出。本发明可以得到稳定的波长间隔可调谐的双波长激光输出，其通过可调光源的输出波长调节双波长激光输出间隔。其双波长的输出功率受可调光源和泵浦的输出光功率、 环形腔长度等控制，随着各种光电器件的不断发展，将会得到更稳定的输出，并且其应用也将更加广泛。以上对本发明的优选实施例及原理进行了详细说明，对本领域的普通技术人员而言，依据本发明提供的思想，在具体实施方式
上会有改变之处，而这些改变也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.基于布里渊散射的可调双波长光纤激光器，其特征是包括可调光源(1)、第一光耦合器(2-1)、第二光耦合器(2- 、第三光耦合器(2- 、第一光环行器(3-1)、第二光环行器 (3-2)、单模光纤(4)、光隔离器( 、光纤光栅(6)、掺铒光纤(7)、第一波分复用器(8-1)、第二波分复用器(8-2)、泵浦源(9)，可调光源(1)与第一光耦合器的公共端口(a)通过光纤连接，第一光耦合器的第一端口(b)与第一光环行器(3-1)的第一端口(dl) 通过光纤连接，第一光耦合器的第二端口(c)与第二波分复用器(8-2)的第一端口 (t)通过光纤连接，第一光环行器(3-1)的第二端口(业)与第二光耦合器0-2)的第一端口(h)通过光纤连接，第二光耦合器0-2)的第二端口(g)与第三光耦合器0-3)的第一端口(j)通过光纤连接，第二光耦合器0-2)的公共端口(i)与单模光纤(4)的一个端口通过光纤连接，单模光纤的另一个端口与第三光耦合器0-3)的第二端口(k)通过光纤连接，第三光耦合器(2- 的公共端口(1)与光隔离器( 的输出端口通过光纤连接，光隔离器(5)的输入端口与光纤光栅(6)的一个端口通过光纤连接，光纤光栅(6)的另一个端口与第二光环行器(3- 的第二端口(^)通过光纤连接，第二光环行器(3- 的第一端口(el)与掺铒光纤(7)的一个端口通过光纤连接，掺铒光纤(7)的另一个端口与第一波分复用器(8-1)的公共端口(ρ)通过光纤连接，第一波分复用器(8-1)的第一端口(q)与第一光环行器(3-1)的第三端口(们)通过光纤连接形成环路，第一波分复用器(8-1)的第二端口(r)与泵浦源(9)通过光纤连接，第二光环行器(3-2)的第三端口(e!3)与第二波分复用器(8-2)的第二端口(s)通过光纤连接，从第二波分复用器(8-2)的公共端口(u)得到波长间隔可调的双波长激光输出。
2.如权利要求1所述的可调双波长光纤激光器，其特征在于所述第一光耦合器的第一端口为90%端口，第二端口为10%端口。
3.如权利要求1所述的可调双波长光纤激光器，其特征在于所述第二光耦合器0-2) 的第一端口为30%端口，第二端口为70%端口。
4.如权利要求1所述的可调双波长光纤激光器，其特征在于所述第三光耦合器0-3) 的第一端口为70%端口，第二端口为30%端口。
5.如权利要求1-4任一项所述的可调双波长光纤激光器，其特征在于所述第一光耦合器0-1)、第二光耦合器0-2)、第三光耦合器0-3)的工作范围为1530nm至1580nm。
6.如权利要求1所述的可调双波长光纤激光器，其特征在于所述掺铒光纤(7)的增益范围为1530nm至1570nm。
全文摘要
本发明公开了基于布里渊散射的可调双波长光纤激光器，可调光源与光耦合器一a端连接，光耦合器一b、c端分别与光环行器一d1、波分复用器二t端连接，光环行器一d2端与光耦合器二h端连接，光耦合器二g端与光耦合器三j端连接，单模光纤的两端分别与光耦合器二i、光耦合器三k端连接，光隔离器的两端分别与光耦合器三l端、光纤光栅的一端连接，光纤光栅另一端与光环行器二e2端连接，光环行器二e1端与掺铒光纤的一端连接，掺铒光纤的另一端与波分复用器一p端连接，波分复用器一q端与光环行器一d3端，波分复用器一r端与泵浦源连接，光环行器二e3端与波分复用器二s端连接，波分复用器二u端输出双波长激光。上述全部采用光纤连接。
文档编号H01S3/067GK102496846SQ20111041947
公开日2012年6月13日 申请日期2011年12月15日 优先权日2011年12月15日
发明者周雪芳, 梁功权, 江璐彤, 王天枢, 缪雪峰, 袁珊 申请人:杭州电子科技大学