[发明专利]带有单程反馈的C+L带多波长光纤激光器

说明书

技术领域

本发明属于光纤激光器技术领域，涉及一种适用于波分复用(WDM)系统的带有单程反馈的C+L带多波长光纤激光器，可应用于光纤通信、光传感和高分辨率光学测试等方法。

背景技术

随着大容量光纤通信网的发展，波分复用技术得以广泛的应用，尤其是密集波分复用已成为实现光纤通信系统升级扩容最为经济和有效的途径。多波长光纤激光器具有与光纤及光纤器件兼容、线宽窄、输出功率高、低强度噪音、稳定性优良、可以同时输出两个以上波长等优点，在光纤通信、光传感和高分辨率光学测试等领域有着重要的应用，因此满足波分复用技术要求的多波长光源成为人们的研究热点。

多波长光源的实现方式多样，可以分为以下几种主要类型：基于多个独立的分布反馈激光器二极管(DFB-LD)或者单片集成的多波长激光阵列的多波长激光器，基于谱切片技术的多波长光源、多波长掺铒光纤激光器、拉曼多波长光纤激光器以及基于半导体光放大器(SOA)的多波长光源等。

首先就目前实际商用的多波长激光器产品而言，主要是通过使用多个独立的分布反馈激光器二极管(DFB-LD)或者单片集成的多波长激光阵列得到的，其主流产品主要是4、8、16、32信道。半导体多波长光源体积小、集成度高，但是输出波长不可能与所要求的信道对应且制造难度较大。此外它的输出功率和发射波长对环境稳定和注入电流的变化敏感，难以实现满足ITU规定的波长间隔和均衡的功率输出。

其次，基于谱切片技术的多波长光源可以让多个用户共享一个宽带光源，而且分割的路数和信道宽度可以自行调节，因此可以取代传统系统中工作于不同波长的多个激光器，从而大大降低了系统的复杂性和成本。早期利用谱切片技术主要是对发光二极管(LED)、超辐射半导体激光器和掺铒光纤放大器的放大自发辐射(ASE)进行谱切片，但这些方法需要采用有关措施来降低这种非相干谱切片系统中的自发辐射噪声，增加了系统的复杂性。

再次，在掺铒光纤激光器腔内插入梳状滤波器或者干涉仪滤波器是获得多波长输出的最简便方法。可供选择的滤波器种类也很多，如超结构取样光纤光栅，M-Z干涉仪，高双折射光纤环形镜、以及普通的F-P标准具等都可以用于构造多波长掺铒光纤激光器。在C带、L带均得到了多波长输出的结果。但是这种方法面临的一个最大难题是铒光纤的均匀展宽特性对输出结果的限制。在室温下，铒光纤均匀展宽的线宽超过10nm，当波长间隔较小时，激光波长的稳定性随着均匀增益加宽EDF的交叉增益饱和而降低，因此不能在普通的条件下实现稳定的多波长输出。

此外，拉曼多波长光纤激光器获得多波长输出时所需的泵浦功率很高，而国内生产高功率半导体泵浦管的技术还很不成熟，鲜有产品。利用拉曼效应产生多波长输出还需要由前级stokes频移量激发后级频移量，因此能获得的波长数量较少(一股只有3～4个)，功率谱均匀性差，且激光器的制备成本高。

SOA在室温下的均匀加宽线宽在1550nm附近仅有0.6nm，通过直接的电子注入产生高增益，具有体积小、重量轻、功耗低的特点，因此，基于SOA的多波长激光器在常温下更易得到符合WDM ITU网格的多波长输出。此外，这种多波长光源最大的优点是它对环境温度和SOA驱动电流的变化不敏感。综上所述，基于SOA的多波长光纤激光器具有明显的优势。但是，由于SOA增益谱的平坦性不太理想，一股情况下，会使输出各纵模功率波动较大。

发明内容

为克服现有技术的上述不足，本发明提出一种能够实现功率均衡的C+L带多波长稳定输出的多波长激光器，本发明以两个SOA作为增益介质，构建成环形腔光纤激光器，利用高双折射光纤环形镜(Hi-Bi FLM)作为滤波器放置于该环形腔光纤激光器内用于滤波，特别利用单程反馈信号实现输出信道的功率均衡。

本发明采用的技术方案是：一种带有单程反馈的C+L带多波长光纤激光器，包括：光纤环形腔、高双折射光纤环形镜和单程的反馈镜；其中，

光纤环形腔包括第一和第二半导体光放大器、光纤环形腔耦合器、第一和第二光隔离器、第一和第二光纤偏振控制器和环形器，所述的第一半导体光放大器的输出经过第一光隔离器和第一光纤偏振控制器后连接到第二半导体光放大器的输入端，第二半导体光放大器的输出经过光纤环形腔耦合器后被分束，大部分光经过第二光纤偏振控制器被送入光纤环形器，小部分光与单程的反馈镜相连；光纤环形器的另外两个端口，一端通过第二光隔离器与第一半导体光放大器的输入端相连，另一端通过3dB耦合器与所述的高双折射光纤环形镜相连；