[发明专利]一种提高波长输出效率的单纵摸多波长可调谐激光器系统及方法

说明书

本发明公开了一种提高波长输出效率的单纵摸多波长可调谐激光器系统及方法，可调谐激光器连接至前耦合器的前耦合器第一端口，前耦合器通过前耦合器第四端口连接至波分复用器的波分复用器公共端口，波分复用器的波分复用器输入端连接有泵浦源，且波分复用器通过波分复用器输出端连接至掺铒光纤，掺铒光纤连接至环形器的环形器第一端口，环形器通过环形器第二端口连接至拉锥光纤，拉锥光纤连接至法拉第反射镜，环形器的环形器第三端口连接至后耦合器的后耦合器第四端口，后耦合器的后耦合器第三端口和后耦合器第一端口相连组成子腔，后耦合器第二端口连接至前耦合器的前耦合器第二端口。本发明系统结构简单，同时输出波长效果显著提高。

技术领域

本发明属于电子信息技术领域，涉及激光器领域，具体涉及一种提高波长输出效率的单纵摸多波长可调谐激光器系统及方法。

背景技术

可调谐多波长单纵摸光纤激光器，由于具有可调谐波长、窄线宽等优点在光通信、传感、精密测量等领域有着广泛应用前景。目前如何同时实现多波长、窄线宽及可调谐性能指标是本领域研究热点问题之一。

近年来光纤激光器得到了飞速的发展，凭借其独特的优点，高功率、结构紧凑、良好的光束质量等成为新型激光技术领域的研究热点，尤其可调谐多波长光纤激光器是重点研究的一类光纤激光器，该类光纤激光器在军工和民用方面都占有重要地位。目前聚焦于密集波分复用通信、光传感和测量以及微波/太赫兹波光子学等应用领域对多波长光纤激光器的应用需求。例如可调谐多波长激光器可有效降低在波分复用通信系统中的光源成本，又能满足未来波长交换光网络中的调谐和切换等功能要求；多波长是成为微波或者太赫兹波生成的一条重要途径。最后多波长激光器在光纤传感、以及精密光测量和检测领域同样有着广泛的应用前景，尤其是高精度光学传感领域和超低噪声微波/THz生成中，已对光线宽指标提出更高的要求，而采用高阶调制格式的下一代相干光通信系统甚至要求kHz量级激光线宽。

通常，对于布里渊光纤激光器而言，为了能实现单纵模，必须控制腔的长度，一般而言，光纤中的布里渊增益带宽为20MHz，这样在腔长等于10m左右的情况下就可以保证输出光为单纵模，然而这样的话，增益光纤的长度将会减少，产生的波长数就很少。当然可以使用增益系数高的光纤产生更多的波长，例如高非线性光纤，光子晶体光纤等，但是激光器系统的成本就会增加。为了获得波长数多、廉价，而且都运行在单纵模状态下的多波长布里渊光纤激光器，是难点所在。

根据文献调研，Jinmei Liu等在2014年报道了一篇简单的基于掺铒光纤作为增益光纤的布里渊光纤激光器文献。该文献使用掺铒光纤作为布里渊增益介质，长度为5.5米，其产生的增益谱宽窄，虽然激光器运行在单纵摸状态，但产生的布里渊斯托克斯光少，波长调谐范围小。同年Junfa Zhao等人利用205米的高非线性光纤作为布里渊增益，同时结合未泵浦源的掺铒光纤作为饱和吸收体和复合腔，使激光器运行在单纵摸状态。然而，长腔长会导致多纵摸以及其输出激光中心波长受腔内自由振荡腔模的影响，信噪比低，且只能单个波长输出，系统结构繁琐，而且价格昂贵，不易于产业化。专利申请“单纵摸多波长宽带可调谐布里渊激光发生方法及布里渊激光器”(公开号：CN 104617472 A)报道了利用10米长的单模光纤作为增益光纤，产生多波长布里渊斯托克斯光，但由于10米的单模光纤产生的布里渊斯托克斯光比较少。既要产生多个斯托克斯光又要使激光器运行在单纵摸状态，同时简化装置这是目前困难所在。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种一种提高波长输出效率的单纵摸多波长可调谐激光器系统及方法。该系统结构简单，易于实施，装置成本低廉，输出激光稳定，线宽窄，波长多，调谐范围宽和单纵摸运行，同时输出波长效果显著提高。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种提高波长输出效率的单纵摸多波长可调谐激光器系统，包括可调谐激光器、前耦合器、光谱仪、泵浦源、波分复用器、掺铒光纤、环形器、拉锥光纤、法拉第反射镜以及后耦合器；