[发明专利]光控触发激光器

说明书

技术领域

本发明涉及到用光学的方法控制触发产生和关闭激光输出的技术，具体涉及可光控触发开启和关闭的激光器。

 

背景技术

集成电路经过几十年的发展，目前已经制备出各种高集成度、高频宽、高容量的集成芯片，并已在工业界得到了广泛的应用，但其进一步发展存在很多的技术瓶颈，针对于此，本质上具备超高速度、超高容量的全光网络、集成光路以及光计算等领域得到了一些初步的探讨和研究，目前利用全光学的技术已实现了分光、合束、合波、滤波、逻辑门等基本集成光学基本单元，对光源的全光控制是其中最重要的关键技术之一，但目前仍未能有很好的实现方案。

目前已有的实现控制激光器开启和关闭的技术，有几种非光学的方式，一是直接开启和关闭激光器的泵源，使得激光器增益介质的放大特性产生和消失，从来实现控制；二是通过电学或者机械控制的手段，调节激光器输出的耦合角度，使得激光器的输出功率可以在最大值和零之间实现有效切换（中国专利201110043634）；三是通过控制激光器谐振腔某一反射腔镜的角度或者反射率，实现有效控制激光谐振腔振荡的建立；四是在激光器谐振腔内插入损耗可控的器件，通过调节谐振腔内的损耗，实现控制激光器谐振条件的建立，从而实现控制激光的开启和关闭（中国专利：201010142103）。这几种技术均是在激光谐振腔内通过机械调节或者电学控制的办法，实现控制激光器的开启和关闭，这些技术的使用增加了激光器的复杂性和不稳定性，且开启和关闭速度一般均是毫秒量级，响应时间完全无法满足全光网络的应用需求。

相关领域，前沿研究中还有通过激光器加腔外光控开关的组合技术手段，实现激光器信号的通断，这是一种间接控制的技术方案，本质上，激光器一直保持连续输出状态，而通过级联的光控开关来控制激光器输出信号的传输通断（中国专利：201010135631，201210285905），这种组合技术方案能量浪费严重，特别是在光开关控制实现输出信号断开的时候，激光器一直保持连续输出，且激光器腔外组合器件的架构也造成了系统的不稳定性。

发明内容

本发明的目的是克服在先技术的缺点，更好地满足全光控制激光器和全光网络的实际需求，本发明提供一种全光控制触发激光器，触发光脉冲波长与激光器输出波长完全无关，可实现由单个光脉冲完全触发激光器的开启和关闭状态。

本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现。

光控触发激光器，其包括触发关闭光源模块、触发开启光源模块、光纤耦合器、可饱和吸收体、第一光纤环行器、光纤光栅、光放大器、泵浦模块、第二光纤环行器和激光输出端；光纤耦合器、可饱和吸收体、第一光纤环行器、光放大器顺次连接闭合形成一个逆时针方向的谐振环路；光纤耦合器还分别与触发开启光源模块和第二光纤环行器的第二端口连接，第二光纤环行器第一与触发关闭光源模块连接；光纤光栅与第一光纤环行器连接，泵浦模块与光放大器连接，第二光纤环行器的第三端口作为激光输出端。

进一步地，触发开启光源模块的尾纤输出和光纤耦合器的第一端口相连，光纤耦合器的第四端口与可饱和吸收体的输入端口相连，可饱和吸收体的输出端口与光纤环行器的第一端口相连，光纤环行器的第二端口与光纤光栅相连，光纤环行器的第三端口与光放大器的输入端口相连，光放大器与泵浦模块相连，光放大器的输出端口与光纤耦合器的第二端口相连；光纤耦合器的第三端口与光纤环行器的第二端口相连，光纤环行器的第三端口作为整个激光器的输出，光纤环行器的第一端口与触发关闭光源模块的尾纤输出相连。

进一步地，所述可饱和吸收体采用通信波段的半导体可饱和吸收体、电吸收调制器或者泵浦不充分的半导体光放大器；当可饱和吸收体为电吸收调制器时，可饱和吸收体还与控制模块连接，可饱和吸收体的初始工作状态由所述控制模块调节，所述控制模块为电压输出控制器；当可饱和吸收体为半导体光放大器时，可饱和吸收体还与控制模块连接，可饱和吸收体的初始工作状态由所述控制模块调节，所述控制模块为电流驱动电路。

进一步地，所述触发关闭光源模块和触发开启光源模块是所述光控触发激光器的触发光源，触发关闭光源模块和触发开启光源模块的工作波长在光放大器增益谱和可饱和吸收体吸收谱的范围内。

进一步地，所述光纤光栅为布拉格短周期光纤光栅，其反射中心波长在光放大器增益谱和可饱和吸收体吸收谱的综合范围内。可通过温度或应变施加在所述光纤光栅上，进行反射中心波长的调谐。

进一步地，所述光纤光栅由窄带滤波器替代，实现起振波长的有效选择。