[发明专利]可调谐激光器

说明书

技术领域

本发明属于光纤通信领域，尤其是一种可以实现快速调谐、稳定的波长和功率输出性能的可调谐激光器。

背景技术

目前，大多数现代电信系统均采用光纤通信。光纤网络提供了前所未有的大容量和安装的灵活性，可以支持不断发展的各种宽带应用。宽带可调谐激光器可以帮助最大限度的利用现有的光纤网络资源。通过动态提供带宽可以将流量从拥挤通道转移到未使用的通道，从而满足互联网的需求。可调谐激光器也是实现完全基于互交的光纤网络的重要先决条件，可以快速简单地建立或改变光路。可调谐激光器，特别是尺寸小、调谐范围大和高功率输出的可调谐激光器，在生物、医疗器械和光纤传感器网络等领域中有着广泛的应用。

针对这种应用的理想的可调谐激光器应该包括以下特性：宽可调谐范围，覆盖C和(或)L波段(大约1530纳米至1610纳米)；尺寸小；任何两个国际电信联盟(ITU)频率间隔栅格之间的切换速度快(小于1毫秒)；长期的性能稳定性好(超过25年的运行时间)；极端工作条件下的高可靠度；低耗电量和进行低成本生产。

现有的可调谐激光器可以分成三类：(1)使用机械可移动部件，如衍射光栅、棱镜、标准具或MEMS(微电子机械系统)等作为波长调节单元的系统，其存在的问题是：通过机械调节光栅或棱镜角度来调节波长的技术对机械冲击和震动的抗干扰性非常差，会引起短期和长期的性能不稳定，所以带有移动部件的可调谐激光器不适合应用在光纤通信中。(2)通过调节温度，加热或冷却部件来选定波长的系统；其存在的问题是：通过温度调谐因其固有的特性，调谐速度慢，所以可应用的范围很小。(3)使用腔内不可移动的光学器件进行调节的系统，包括使用磁光器件、声光器件、电光器件或通过注入电流来以物理学方式选择波长，其存在的问题是：声光技术因为其不需要可移动部件通过电控制方式即可调谐、快速调谐速度、可调范围宽以及结构相对简单，作为调谐器件，是满足上述光纤通信系统应用严格要求的一种可行方案。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种调谐速度快、低腔内损耗和高功率输出的可调谐激光器。

本发明解决现有的技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种可调谐激光器，包括在激光光谱范围内的两个全反射腔镜组成的激光谐振腔；

两个波长可调的激光增益介质分别安放在激光谐振腔内并在指定激光波长范围进行激光振荡；

两个腔内准直透镜；

一个声光可调谐滤波器安放在上述激光谐振腔内，从上述激光增益介质输出的光束通过腔内准直透镜校准为平行光后输入至声光可调谐滤波器；

在声光晶体中激发声波的设备，包括一个焊接在选定的晶体表面的声波换能器，上述声光可调谐滤波器、上述两个反射腔镜和上述两个激光增益介质安放的位置使得在激光谐振腔中只有经过声光可调谐滤波器衍射部分的光束形成激光振荡；

一个射频功率源给上述换能器提供射频能量，通过改变射频频率来调节激光谐振腔的振荡波长；

一个相位调制器安放在一个腔内准直透镜与声光晶体之间；

一个光学标准具安放在相位调制器和该侧激光增益介质之间；

两个零级衍射光路，其中一个零级衍射光路的光线经耦合用作激光输出，波长锁定器安装在腔内光线的另外一个零级衍射光路上；

一个带光纤尾纤的准直器将激光输出光线耦合到光纤上；

激发上述激光增益介质的泵浦源；

驱动上述相位调制器的相位调制器驱动器；以及

信号控制处理电路。

而且，所述的声光可调谐滤波器安放在与激光束成布拉格角的位置，并对不同波长的激光束均保持在布拉格角。

而且，所述的激光谐振腔由平面镜、凸面镜和凹面镜中任意类型的反射腔镜构成。

而且，所述的光学标准具的自由频谱范围为25GHz、或50GHz或100GHz。

而且，所述的相位调制器是一个光电相位调制器或基于物理光学效应的其他形式的相位调制器。

而且，所述的波长锁定器包括：安放在腔内光线的零级衍射光路上并与之成45度角的一个分束器；第一个光电探测器用来接收分束器的反射光；一个透射率随波长变化的光学滤波器位于分束器和第二个光电探测器之间；第二个光电探测器接收上述的透射率随波长变化的光学滤波器输出的光信号。

而且，所述的带光纤尾纤的准直器包括一个单模保偏光纤和一个梯度折射率透镜，或者一个单模光纤和一个梯度折射率透镜。

而且，所述的声光可调谐滤波器包括一个光学频谱特性符合激光频谱要求的各向异性的双折射声光晶体。