[发明专利]一种由色散补偿光纤组构成的多种类型光孤子发生系统

说明书

技术领域

本发明属于光纤激光器技术领域，特别涉及一种可产生多种类型光孤子的装置。

背景技术

光孤子，又称超短光脉冲，普通的光孤子重复频率非常高，一般可达20GHz，最高可达100GHz，并且具有保形传输的能力，是新一代光纤通信系统的理想光载体。利用光孤子进行光纤通信还有误码率低、无中继距离长、可以采用全光纤增益补偿等优点。

除了普通光孤子外，常见的光孤子还有抛物线形自相似子。这种自相似子的重复频率比较低，一般在几百兆赫兹左右，但其峰值功率高、单脉冲能量大，可应用于光纤传感、激光打印、激光测距及材料加工等领域。

现有技术一个光孤子发生系统只能产生一种类型的光孤子，如果要产生不同类型的光孤子必须改变系统结构，即先将原系统中的光纤断开，更换合适的器件或光纤后再熔接回系统中。现有技术存在以下缺点：首先，在光纤的断开、熔接点会引入损耗；其次，更改系统结构、更换器件的时间一般较长，在此过程中环境条件易发生改变，会影响系统运行的可重复性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有光孤子产生系统只能产生单一形态光孤子、重复性差等缺点，提供一种能产生多种类型光孤子、不同类型光孤子之间切换方便、环境参数一致、结果稳定的光孤子产生装置。

本发明的技术问题通过以下技术方案解决：

一种由色散补偿光纤组构成的多种类型光孤子发生系统，其特征在于，1×N光开关1的公共输入端与1×2光耦合器11的80％输出端相连，1×N光开关1的N个输出端分别通过色散补偿光纤组2中的N条不同长度的色散补偿光纤与1×N光耦合器3的N个输入端相连，1×N光耦合器3的公共输出端通过可饱和吸收体4与单模光纤5的一端相连，单模光纤5的另一端与光隔离器6的光输入端相连，光隔离器6的光输出端通过掺镱光纤7与光波分复用器8的公共端相连，光波分复用器8的980nm端与泵浦光源9的输出端相连，光波分复用器8的1060nm端与可调光滤波器10的一端相连，可调光滤波器10的另一端和1×2光耦合器11的公共输入端相连，1×2光耦合器11的20％输出端作为总输出端；所述的N是2～8的整数。

各元件可以使用现有商业产品。

所述的泵浦光源9优选980nm激光光源。

所述的色散补偿光纤组2中各色散补偿光纤的长度优选6.2m～20m；所述的单模光纤5的长度优选9m～10m；所述的掺镱光纤7的长度优选0.6m～0.7m。

本发明的光路分为两部分：

第一路光给掺镱光纤提供能级跃迁的能量，这路光的传播方向在图1中是逆时针的，由泵浦光源9发出。泵浦光源9连接到光波分复用器8的980nm端，将泵浦光源发出的激光引入到激光器的光纤谐振腔内(也就是图1中所示的环路中)。光波分复用器8的公共端连接到掺镱光纤7的一端，让掺镱光纤吸收到泵浦源发出的激光能量，使其中的镱离子从低能级跃迁到高能级。掺镱光纤7的另一端连接到光隔离器6的光输出端，光隔离器6允许光通过的方向是图1中的顺时针方向，因此在光隔离器6的位置，第一路光被从光纤谐振腔中隔离掉了，以免影响另一路激光的运行。

第二路光在图1所示的被动锁模掺镱光纤激光器光纤谐振腔中顺时针循环运行，在SPM和GVD的共同作用下形成光孤子脉冲输出。第二路光产生于掺镱光纤7中的镱离子因自发或受激由不稳定的高能级跃迁到低能级时所释放的能量。掺镱光纤7连接到光波分复用器8的公共端，光波分复用器8的作用是使第一路光和第二路光互不影响，这样第二路光可从光波分复用器8的1060nm端输出。光波分复用器8的1060nm端连接到可调光滤波器10的一端，可调光滤波器10的另一端连接到1×2光耦合器11的公共输入端，将第二路光分成两部分，一部分光孤子在其20％输出端输出，另一部分光孤子继续在激光器的光纤谐振腔内循环。1×2光耦合器11的80％输出端与1×N光开关1的公共输入端相连，1×N光开关1的N个输出端分别通过色散补偿光纤组2中的N条不同的色散补偿光纤与1×N光耦合器3的N个输入端相连，这样利用1×N光开关1可以选择激光经过色散补偿光纤组2中哪一路色散补偿光纤继续在激光器的光纤谐振腔中进行循环。1×N光耦合器3的公共输出端通过可饱和吸收体4与一段普通单模光纤5的一端相连，该段普通单模光纤5的另一端与光隔离器6的光输入端相连，光隔离器6的光输出端连接掺镱光纤7，由此形成一个闭合的光回路，使第二路光在这个回路中不断循环，最终在本发明的总输出端(即1×2光耦合器的20％输出端)产生光孤子脉冲。