[发明专利]一种基于保偏啁啾相移光纤光栅的多波长可调谐激光器

说明书

技术领域

本发明涉及光纤通信、仪器仪表领域，具体地讲是一种基于保偏啁啾相移 光纤光栅的多波长可调谐激光器。

背景技术

波分复用技术是目前光纤通信网普遍采用的技术，为了进一步提高通信容 量，波分复用通信系统正朝着信道数越来越多的方向发展。信道数增加必将带 来波分复用系统中光源的增加，为了降低系统运行成本与复杂性、提高系统整 体可靠性与一致性，具有结构简单、波长选择相对容易、与光纤系统相兼容等 优点的连续波多波长光纤激光器引起了越来越多研究者的关注。

近年来，人们已经提出了很多的研究方案实现多波长激光器的稳定输出。 方案一是根据不同掺杂光纤的不同增益来实现多波长激光器的输出，该方案中 的系统搭建繁琐且多激射波长的控制不易。方案二是使用多个激光谐振腔，但 是该方案的激光器系统结构太过复杂，且制作成本太高。方案三是在谐振腔中 插入各种梳状滤波器，利用液氮冷却掺铒光纤的方式来获得多波长激光输出， 但是由于液氮的温度难以长期保持，该方案不实用。方案四是使用移频器或可 调谐光衰减器实现多波长激光器的输出，但是该方案需要对参数的精细调控且 波长数目不多。方案五是使用特殊结构的掺铒光纤，但是利用该方案实现的波 长数目以及波长间隔都不易控制，且特殊结构的掺铒光纤制作工艺比较复杂。 方案六是利用高非线性光纤的四波混频、非均匀损耗机制、非线性光纤环镜、 非线性偏振旋转等机理得到稳定的多波长激光输出，虽然该方案能在一定条件 下实现部分波长的开关或是调谐，但是谐振腔较长且腔内需要较高的功率。方 案七是引入偏振依赖器件实现多波长激光器的稳定输出，该方案获得的多波长 激光器能够实现的波长数目较少且激射波长不易控制。方案八利用光纤中的布 里渊散射效应获得多波长激光输出，但是布里渊效应需要可调谐半导体分布式 反馈激光器泵浦才能产生，导致整个激光器系统的成本较高。方案九是利用光 纤拉曼放大器、半导体光放大器或者掺铒光纤放大器与半导体光放大器混合增 益，获得的多波长激光器功率均衡且输出稳定，但是成本较高。

发明内容

本发明是提供激光器系统稳定、波长调谐范围宽、波长数目可控的一种基 于保偏啁啾相移光纤光栅的多波长可调谐激光器。方案采用压电陶瓷作用保偏 啁啾光纤光栅，形成基于压电陶瓷的保偏啁啾相移光纤光栅型滤波器，该滤波 器在引入π相移后，保偏啁啾光纤光栅的两个偏振透射带中均会出现与之对应的 极窄的狭缝。通过改变引入π相移的位置可以改变狭缝在带宽范围内出现的位 置，从而改变该多波长激光器的激射波长。改变引入π相移的个数m，可以改变 该滤波器的滤波数目，从而改变该多波长激光器的激射波长的数目，本方案可 以实现的调节相移个数m的范围是1≤m≤4。

本发明的技术方案是：

该激光器包括泵浦光源、波分复用器、长度为2米的掺杂光纤、偏振控制 器、保偏啁啾光纤光栅、压电陶瓷、电信号发生器、光环形器、保偏均匀光纤 光栅、光纤90:10耦合器。具体链接方式为：

泵浦光源与波分复用器左边的第一个端口相连，波分复用器右边的端口与 长度为2米的掺杂光纤的一端相连，长度为2米的掺杂光纤的另一端与偏振控 制器的其中一端相连，偏振控制器的另一端与保偏啁啾光纤光栅相连。

压电陶瓷的其中一个侧面粘在保偏啁啾光纤光栅上，且压电陶瓷片的两个 正、负电极分别与电信号发生器的正、负电极相连，形成了一种基于压电陶瓷 的保偏啁啾相移光纤光栅型滤波器。

保偏啁啾光纤光栅的另一端与光环形器右边的一号端口相连，光环形器的 二号端口与保偏均匀光纤光栅相连，且保偏均匀光纤光栅的另一端悬空，光环 形器左边的三号端口与光纤90:10耦合器下面的端口相连，光纤90:10耦合器的 上面的90％的输出端口与波分复用器左边的第二个端口相连，形成一个光环路， 光纤90:10耦合器的上面的10％的输出端口作为该多波长可调谐激光器的输出 端。

基于压电陶瓷的保偏啁啾相移光纤光栅型滤波器，其频谱在未引入相移时 的具有两个相互对称的偏振透射带分别对应保偏啁啾光纤光栅的两个偏振态。 在引入π相移后，保偏啁啾光纤光栅的两个偏振透射带中均会出现与之对应的极 窄的狭缝。通过改变引入π相移的位置可以改变狭缝在带宽范围内出现的位置， 从而改变该多波长激光器的激射波长。改变引入π相移的个数m，可以改变该滤 波器的滤波数目，从而改变该多波长激光器的激射波长的数目。