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1、幾種新型多波長光纖激光器光通信技術OPTICALCOMMUNICATIONTECHNOLOGYVo1.26No.1中國無線電電子學,電信技術類攘心期刊廣西十佳"科技期刊幾種新型多波長光纖激光器楊石泉丁鐳袁樹忠李朝暉馬寧董孝義(南開大學現(xiàn)代光學研究所天津300071)摘要綜合報道幾種新型多波長光纖激光器,并對這些激光器的機理,實驗裝置和研究結果進行j詳細介紹,對夸后多波長激光器的發(fā)展方向作一展望.關鍵詞摻鉺光纖多波長光纖激光器布里淵散射中圉分類號TN253文獻標識碼A1引言由于多波長摻鉺光纖激光器(MW—EDFL)在光纖傳感器,光譜分析及
2、光纖通信系統(tǒng)中的應用十分重要而一直為人們所關注.尤其是近年來隨著密集波分復用(DWDM)系統(tǒng)廣泛應用,作為其中關鍵器件之一的1550nm波段的Mw—EDFL更是成為人們的研究熱點,幾種結構新穎的摻鉺光纖激光器便相繼出現(xiàn).盡管現(xiàn)在所實現(xiàn)的Mw—EDFL多種多樣,但我們從其中摻鉺光纖(EDF)所起的作用來看,可以將其分成兩類.一類是直接利用EDF的增益特性.這類激光器的諧振腔可以是線形腔,也可以是環(huán)形腔,用980nm或1480nm的LD作泵浦光,在腔內加上選摸器件,就能在1550nm附近獲得激光輸出.另一類Mw—EDFL利用普通單模光纖(S
3、MF)中的非線性效應——布里淵散射(SBS)和EDF的線性放大作用得到多波長輸出.下面將近期實現(xiàn)的Mw—EDFL按照上述兩類對其新的特點加以詳細介紹.2EDF作為激光工作物質的Mw—EDFL圖1是環(huán)形腔結構的Mw—EDFL原理圖.圖中作為選模器件的梳狀濾波器允許幾個波長同時在腔內振蕩,從而在輸出端得到多波長輸出梳狀濾波器有許多種,如圖2所示的超結構取樣光纖光柵.它經櫥石泉.1975年生,男,博士生與本文相關的項目受天津科委開發(fā)基疊資助2OOl—O卜02收稿過傅里葉變換后得到頻域波形是Bragg頻率為中心的梳狀d函數(shù)形式,所以這種光柵具有
4、反射多個波長的性質.圖3是一種具有和F—P標準具同樣傳輸特性的取樣Bragg光柵,通過控制光柵的長度和啁圖1環(huán)形腔結構的Mw—EDFL蜱里葉變換圖2超結構取樣光纖光柵和其頻域變換2002年第1期揚石泉丁鐳袁樹忠等:幾種新型多波長光纖激光器圖3具有F-P標準具特性的取樣Bragg光柵圖4兩個3dB耦合器構成的M—Z干涉儀啾度還可以調整激光器的輸出特性.但這類激光器有一個問題,就是EDF在室溫下為均勻展寬介質,其光譜寬度大約為l1.5nm當有一個波長形成穩(wěn)定的振蕩后,其它波長將被其抑制而不能起振,此時得到的還是單波長輸出,即使有時有多波長產
5、生也會非常不穩(wěn)定.如果將EDF用液氮冷卻至77K時,它的均勻展寬寬度將降為lnm左右,這時就可以得到穩(wěn)定的多波長輸出].圖4是利用兩個3dB耦合器制成的透射式馬赫～曾德耳(M—Z)干涉儀型梳狀濾波器_3].對于從干涉儀1口進入的光,從3口透射的光強為一(1--~osq>)其中一盧△工,AL=L一工2為M—z干涉儀的兩臂長度差,為光纖中的基模傳輸常數(shù)由此可看出從3LI出來的光譜由一系列等間距的峰構成,其兩個峰之間的波長間隔為這種特性使得它可以作為環(huán)形腔中進行選模,并且通過調節(jié)干涉儀兩臂長度差△L還可以對波長間隔進行調節(jié).如果將它的3
6、,4兩端熔接在一起,還可形成反射式M—Z干涉儀,這時對于從1LI進入的光,從2LI輸出的光強為T2一÷(1+cos2這時光譜上的兩峰之間的間隔變?yōu)橐唤踢@樣不但可以消除4口的能量損失.還可以在不改變臂長差的情況下使梳狀濾波器的波峰數(shù)增加一倍,而波峰間距減小一半,從而得到更密集的多渡長輸出.H.L.An等利用這種方法在泵浦功率為50mW時得到9波長輸出口]圖5是一種用F—P標準具作梳狀濾波器的線形腔Mw—EDFLl'].圖中兩個偏振方向相互正交的偏振器(P,P)和四個45.法拉第旋光器(FR～FR)的作用是消除由于標準具的反射而在腔內形成的
7、干擾,從而得到穩(wěn)定的多波長輸出.在標準具通帶外的光從右側經過P和FR之后其偏振方向旋轉了45.,被標準具反射并再次經過FR后其偏振方向與P.起偏方向垂直,因而不能通過P在標準具通帶內的光從右側經過P.,FR和標準具,再通過FR后其偏振方向共被旋轉了90.,通過偏振器P,一部分從輸出反射鏡(反射率為a)輸出,而反射回來的光可以在腔內形成振蕩.文獻E43中用30mW的1480nm泵浦光能得到了間隔為0.8nm的17波長輸出.以上方法雖均能形成穩(wěn)定的多波長輸出,但是都必須用液氮對EDF進行冷卻,給實用帶來諸多不便.用雙芯摻鉺光纖可以在室溫下得
8、到穩(wěn)定的多波長輸出.雙芯摻鉺光纖由間距很小的兩根平行纖芯組成,由于不同波長的光在雙芯中耦合的周期不同,所以它們在EDF中的強度分布也是不一樣的.雙芯摻鉺光纖是非均勻展寬介質,其非均勻展寬特性由兩芯的參數(shù)和光
