[发明专利]去偏激光光源

说明书

技术领域

本文涉及常规的光纤增益介质和更多特别，用于这样的增益介质的高效泵浦光源。

背景技术

光纤增益介质是增强输入光信号振幅的一种设备。如果光纤信号输入器是一个单频的放大器，那么输出也应该是具有相同频率的单频信号。包含增益介质的常规光纤放大器，如纤芯掺杂活性材料，是与输入信号相联系的。能量的激发是由纤芯吸收光泵浦的能量产生的。光泵浦的能量是包含在纤芯内的活性材料的吸收带内，当光信号沿着纤芯传播时，吸收的泵浦能量导致沿纤芯传输的受激发射的信号放大。光纤放大器典型地用于各个场合，包括那些在光通信系统中须在长距离传输的光纤信号放大，但并不仅限于此。

典型的光增益介质是通过耦合所需要的能量而被泵浦到增益光纤中的。例如，掺铒光纤就需要通过耦合一个波长为980nm的泵浦信号。这个波长在铒的吸收光谱带内，并导致在1550nm波长范围内光增益的产生。因此，当一个带有波长为1550nm信号的光纤放大器通过掺铒光纤时，如果这个光纤是通过980nm的泵浦光源泵浦的，那么这个信号就会通过受激发射的1550nm能量被放大。另一种增益介质，如拉曼增益介质，是通过拉曼散射被放大的。用于泵浦光纤增益介质的典型光源是激光，通常是激光二极管或是由一个或多个激光二极管泵浦的光纤激光器。在激光二极管拉曼泵浦光源中，通常会有偏振主导面，如光能量是线性偏振。

当用偏振光对光纤增益介质进行泵浦时，增益介质要经受巨大的“偏振依赖增益”(POG)影响。这个条件引用了这样一个事实在光放大器中的增益取决于信号的偏振。偏振依赖增益是一个问题且当多个放大器在长距离光纤光连接被串联时变得更严重，引起累积效应。

一个用于减少POG影响和方法是使用“非偏振”的或是偏振程度小的泵浦光源。非偏振光源是在瞬间内没有偏振主导面的光源，或是偏振主导面变化时间远远地快于放大器的响应时间。在许多光泵浦的应用中，通过使用非偏振光泵浦光增益介质以减轻POG的影响都达到满意的效果。

在过去，曾经采用过的一种方法是从去偏光源中去偏光。一种常用的把偏振光转为非偏振光的方法是一起放入两个保偏光纤(“PM”)所以它们的偏振轴相对成45°。在U.S.的专利No.5,692,082中说明这种方法的固有变化，在这个专利中从激光二极管中出来的偏振光被耦合到PM光纤中，如光的偏振面相对光纤的偏振轴成45°。光纤的长度是固定的，所以两个偏振模式的光学距离的差值大于入射光的一致长度。同样的，两个偏振模式是相位无关的，且从光纤出射光的偏振状态是随机的。

发明内容

根据现有发明，假设去偏光源使用的是光合成器。其中一个实例是，光源使用光发生器，如半导体激光二极管，光合成器是一个偏振合束器(“PBC”)。PBC将两个正交偏振模式中的光能量耦合到单个输出光路中。光发生器最好是稳定的光栅并且运行一致。PBC可以是融接或已抛光的光纤装置。但是大型或微型的光学装置也是可供选择的。PBC至少有两个输入路径，每一个保持一种偏振，每一个都包含从光发生器输出的一部分能量。在PBC两个输入路径中的两部分光包含在正交光位面传播的光能量相对输入光纤的偏振轴有一定的方向，PBC把沿两个输入通道传输的光能量耦合到一起并沿着第一个输出通道输出。

从光发生器出来的光能量在进入带有分光器的PBC前被分成了两部分。分光器应包含保偏3dB分波器，其中至少要有一个保偏输入路径和两个输出路径。每一个3dB分波器的输出路径是有方向的如其中一个主要偏振轴(“慢轴”或“快轴”)是平行于它所耦合的PBC的输入光纤的一个主偏振轴。这个方向是选定的，这样PBC就把输入和输出路径的光能量有效地耦合到单一的输出路径。为了消除被PBC耦合到一起的两部分光之间的影响，在被耦合到PBC之前在两个光路中引入微小的光路延迟是必要的。光路延迟的大小应大于光发生器的一致长度，因此两部分光在进入PBC后的相位就不再会相关了。

另一个实例是，3dB分波器可有两个输入，每个耦合一个独立的光能量。两个光能量可以是两个不同的波长，因此提供的输出光与所有波长是相关的。不管是一个或是两个光发生器，每一个都是宽带光源，作为宽带输出。