[发明专利]一种双频DFB光纤激光器

说明书

技术领域

 本发明属于光纤激光器领域，特别是涉及用光差拍产生毫米波的双频光纤激光器。主要用于光载无线（ROF，radio over fiber）技术、带移动通信、网络无线接入、智能交通和卫星通信、光纤传感技术等领域。

背景技术

双频光纤激光器在光学传感、干涉测量和波分复用光通信及光差拍产生毫米波等领域有着重要应用。由于双频激光器输出的两个激光模式来自同一谐振腔和增益介质，它们的频率差和相位差稳定，因此相干性和稳定性好。 

与双频半导体激光器（线宽为MHz量级）相比，双频光纤激光器线宽很窄（只有几KHz至几十KHz），相干性好；与双频气体激光器（最大频差为几百MHz）相比，双频光纤激光器可输出高达几十GHz至几百GHz频差的双频激光，能光差拍产生60GHz等毫米波；并且，双频光纤激光器结构简单，体积小，可采用全光纤元件，易与光纤通信系统接口，因此在波分复用光通信、光纤互联网与宽带无线通信融合的光载无线（ROF）系统中具有很好的应用前景。  

目前国内外双频（双波长单纵模）光纤激光器大多是采用掺铒光纤和长腔结构，且在谐振腔中插入了饱和吸收体、多重双频窄带滤波器或偏振控制器等选模元件，以抑制掺铒光纤增益均匀展宽导致的模式竞争，从而产生不稳定的单纵模或多纵模振荡，例如清华大学采用超窄带双透射谱光纤布拉格光栅来选模，得到了最高频差40.95GHz的双波长单纵模光纤激光器（Chen X F, Deng Z C, Yao J P. Photonic Generation of Microwave Signal Using a Dual Wavelength Single-Longitudinal Mode Fiber Ring Laser. IEEE Trans. Microw. Theory Tech., 2006, 54(3): 804-809.），华中科技大学采用F-P滤波器，得到了最高频差25.4GHz的双波长单纵模光纤激光器（Sun J Q, Huang L. Photonic generation of frequency-switchable microwave signals exploiting polarization-induced spectrum splitting in fiber grating-based Fabry-Perot filters. Opt. Commun, 2007, 273(5): 482-487）。由于长腔光纤激光器的选模元件和腔长容易受震动和温度等因数影响，所以这些传统的双频光纤激光器还不能商用，存在不稳定的单纵模或多纵模振荡以及结构较复杂等问题。 

DFB(分布反馈)半导体激光器以其稳定性高、单纵模工作、调制特性好等优点而成为目前光通信系统中普遍采用的光源。在半导体DFB激光器中，如不破坏谐振器的对称性，将出现由截止带分隔的两个单纵模（Maniyeh Razeghi, et al. Low Threshod Distributed Feedback Lasers Fabricated on Material Grown Compltely by LP-MOCVD. IEEE J.of Quantum Electron.1985，21(6):507）。然而,半导体DFB激光器的分布反馈光栅长度非常有限，其截止带宽较小，所以不能产生所需频差（如30GHz-60GHz）的双频激光。