[发明专利]有理数谐波锁模方法

说明书

一种用于光纤通信系统中，特别在掺铒光纤激光器中对产生高重复频率光脉冲的调制方法中的有理数谐波锁模方法。

目前，对光纤通信，其高重复频率超短光脉冲产生技术是实现光纤通信系统超高速大容量传输的核心技术，特别在锁模掺铒光纤环形激光器，如何从该激光器中产生优质高重复率超短光脉冲的获取方法，是当今，该领域工程技术人员研究之首要课题。

本发明人的发明目的是利用有理数谐波锁模技术应用在激光器中，使激光器产生高重复频率的光脉冲，这是本发明人唯一发明目的。

本发明的技术方案是通过在主动锁模掺铒光纤环形激光器中加入一个对脉冲具有压缩整形功能非线性光学环形镜(NOLM)来构成一个附腔，由此构成一个主、被动锁模光纤激光器，利用非线性光学环形镜所具有的饱合吸收体功能，抑制了4阶RHML中较大的幅度噪声，并在调制器的驱动频率改变一个较小的有理数失谐量，就可使输出脉冲的重复频率成倍改变，克服了AHML-EDFL输出最高频率受调制器和驱动电源上限制截止频率限制的不足。

为了详细的对本发明技术方案进行说明，参照附图说明如下：

图1为本发明有理数谐波锁模方法主动锁模掺铒光纤环形激光器结构示意图；

图2为本发明有理数谐波锁模方法主、被动联合锁模掺铒光纤激光器结构示意图；

图3为本发明有理数谐波锁模方法谐波锁模(HML)激光放大器与有理数谐波锁模(RHML)激光放大器脉冲序列图；

图4为本发明有理数谐波锁模方法产生的4阶RHML脉冲序列图；

图5为本发明有理数谐波锁模方法NOLM的非线性透射特性图。

首先，本发明人对有理数谐波锁模方法的实施，从理论上进行叙述如下：调制频率与输出脉冲重复频率的关系，当调制频率f_m满足下式(1.1)时，f_m＝[m±1/n]f_bsc，如实现RHML运转，即所得到输出脉冲的重复频率f_P与调制频率f_m关系(1.2)为f_p^±＝n f_m＝(mn±1)f_bsc，从式(1.1)和(1.2)中的f_bsc为谐振腔的纵模间隔，m和n均为正整数，其中n为锁模阶数等式右边第二项取“+”号还是取“-”号应与(1)式一致，其方法是利用了NOLM的饱合吸收体功能来抑制高阶RHML中较大的幅度噪声，并使用非线性光学环形镜在锁模掺铒光纤激光器中的作用，通过分析我们可以得到NOLM出射场的表达式如下：由该式得到如图5所示的NOLM输出光功率随输入光功率变化的关系曲线，该图表明NOLM对输入光波具有非线性调制特性，当P_IN＜P₁时，NOLM可等效为一个饱合吸收体，而当P₁＜P_IN≤P₂时，透射光强将随入射光强的增大而减小直至为零，这时NOLM是一个饱合透射体，请参照附图3、图4，将其二各相比较，可以清楚的看到在1GHZ量级的调制频率下，从APHM-EDFL中获得了重复频率为5.1GHZ幅度相当稳定的4阶锁模脉冲序列。图2为本发明有理数谐波锁模技术主、被动联合锁模掺铒光纤激光器结构示意图，是通过在主动锁模掺铒光纤环形激光器中加入一个对脉冲具有压缩整形功能非线性光学环形镜(NOLM)构成一个附腔，形成一个主、被动锁模光纤激光器，该实验是在较短腔长(26m)的主动锁模掺铒光纤环形激光器进行调制频率为1GHZ量级，实验证明各阶有理数谐波不仅在腔内设置有光学滤波器的腔构中存在，而且在未加光学滤波器的极简单腔构中也存在，并获得2-4阶的可调范围为±2KHZ，优于10⁵可调谐范围。

综上所述，通过利用有理数谐波锁模技术仅对调制器的驱动频率改变一较小的量(有理数失谐量)就可使输出脉冲的重复频率成倍改变，克服了AHML-EDFL输出最高频率受调制器和驱动电源上限截止频率限制的不足，是获得高重复频率光脉冲的一种经济、简单易行的方法。