[发明专利]基于半导体光放大器的外注入式线性腔主动锁模光纤激光器

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于半导体光放大器的锁模激光器，尤其涉及一种基于半导体光放大器的外注入式线性腔主动锁模光纤激光器。

背景技术

波长可调节的高重复率超短脉冲激光器是实现超高速、大容量全光通信系统与网络的一种关键技术。它在波长分割复用(WDM)、光时间分割复用(OTDM)、WDM/OTDM混合复用系统以及超高速全光信号处理方面都有着非常重要的应用价值。在实际应用中，要求超短光脉冲源具有体积小、结构简单、重复频率高、抖动低、通用性好、成本低和可靠性高等特点。同时如果能够实现中心波长调节，重复频率调节等功能，可以大大宽展激光器的应用范围。

在高速光通信以及光信号处理等领域，在使用超短脉冲激光器时常常需要将电信号和光信号进行同步，以完成各种实际应用。主动锁模技术能够获得与时钟同步、高质量的光脉冲信号，因此在高重复率超短脉冲产生领域得到广泛使用。

目前商用的高重复率超短脉冲激光器，按照其结构和材料可以大致分为两种类型：一种是基于掺稀土材料光纤结构的环形腔光纤激光器，其内部有电光调制单元以实现主动锁模；另一种是半导体集成主动锁模激光器。环形锁模光纤激光器具有较宽的波长调节范围，输出光功率较高。但是由于其腔内器件较多，腔长长，系统长期稳定性较差。为了实现稳定工作，需要复杂的激光器稳定控制装置。半导体集成主动锁模激光器具有体积小，工作性能稳定等优点，但是其生产工艺要求高，激光器输出功率低，且波长调节范围窄，同时由于半导体对于温度的敏感，同样需要对激光器进行精确的温度控制。由于现有的这些主动激光器具有这些缺点，限制了其在光通信领域的应用范围，尤其是在迅速发展的高速大容量光通信领域。另外在实际的应用中，也要求激光器能够灵活的适应各种应用场合，因此激光器必须具有较宽的波长调节范围，同时脉冲输出重复率必须具有一定的调节能力。因此很有必要提供一种新型的高重复率的超短脉冲激光器。

发明内容

为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种结构简单、易于制造、腔长短、系统稳定性强、具有灵活改变光脉冲重复频率的特性且具有C波段波长连续可调谐的功能的基于半导体光放大器的外注入式线性腔主动锁模光纤激光器。

本发明的技术解决方案是：本发明提供了一种基于半导体光放大器的外注入式线性腔主动锁模光纤激光器，其特殊之处在于：所述基于半导体光放大器的外注入式线性腔主动锁模光纤激光器包括波长可调连续激光器、电光调制器、外部射频源、耦合器、线性腔以及脉冲压缩器；所述可调连续激光器和外部射频源接入电光调制器；所述电光调制器接入耦合器；所述耦合器和线性腔相连；所述耦合器接入脉冲压缩器。

上述线性腔包括第一反射器件，第一单模光纤、半导体光放大器、第二单模光纤以及第二反射器件；所述第一反射器件、第一单模光纤、半导体光放大器、第二单模光纤和第二反射器件依次连接。

上述第一单模光纤和第二单模光纤是普通单模光纤。

上述第一反射器件是光纤端面或者光纤内连接点。

上述第二反射器件是光纤端面或者镀膜的光纤端面。

上述电光调制器是铌酸锂电光调制器。

上述脉冲压缩器是色散补偿光纤。

上述外部射频源是系统时钟源或者弦波信号发生器。

上述耦合器是环行器或者不同分光比的耦合器。

本发明的优点是：

1、结构简单、易于制造。本发明采用了一种新型的光纤—半导体光放大器混合线性腔结构，对于系统复杂性进行了大幅度简化，且线性腔由两段单模光纤和一个半导体光放大器组成，通过半导体光放大器两侧光纤端面的反射，形成谐振腔，实现激光器的锁模，使得其结构简单，易于制造。

2、具有灵活改变光脉冲重复频率的特性。本发明在外部注入信号通过耦合器的端口进入到锁模激光器线性腔内部，由于半导体光放大器自相位调制(SPM)效应的作用，外部注入信号光谱进行了展宽。线性腔两侧反射器件形成了共振腔。通过微调腔长或者调节外部射频信号的频率，经过与环形腔锁模激光器类似的锁模过程，实现了谐波锁模，从而实现了锁模脉冲的输出。其中线性腔的基频是由线性腔的光程决定的，因此通过改变腔长，可以改变线性腔的基频。调节外部射频信号源的输出频率，实现谐波锁模，从而实现对输出光脉冲的重复频率的调节。另外，在不改变线性腔腔长的情况下，调节外部射频信号源的输出频率，可以在以线性腔基频间隔上获得不同重复频率的激光器工作点。结合以上两种调节方式，可以在较宽范围内实现输出脉冲重复频率的连续可调。该激光器可以在5GHz到10GHz范围内工作。