【doc】幾種新型多波長(zhǎng)光纖激光器

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1、幾種新型多波長(zhǎng)光纖激光器光通信技術(shù)OPTICALCOMMUNICATIONTECHNOLOGYVo1.26No.1中國(guó)無(wú)線(xiàn)電電子學(xué),電信技術(shù)類(lèi)攘心期刊廣西十佳"科技期刊幾種新型多波長(zhǎng)光纖激光器楊石泉丁鐳袁樹(shù)忠李朝暉馬寧董孝義(南開(kāi)大學(xué)現(xiàn)代光學(xué)研究所天津300071)摘要綜合報(bào)道幾種新型多波長(zhǎng)光纖激光器,并對(duì)這些激光器的機(jī)理,實(shí)驗(yàn)裝置和研究結(jié)果進(jìn)行j詳細(xì)介紹,對(duì)夸后多波長(zhǎng)激光器的發(fā)展方向作一展望.關(guān)鍵詞摻鉺光纖多波長(zhǎng)光纖激光器布里淵散射中圉分類(lèi)號(hào)TN253文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A1引言由于多波長(zhǎng)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(yīng)用十分重要而一直為人們所關(guān)注.尤其是近年來(lái)隨著密集波分復(fù)用(DWDM)系統(tǒng)廣泛應(yīng)用,作為其中關(guān)鍵器件之一的1550nm波段的Mw—EDFL更是成為人們的研究熱點(diǎn),幾種結(jié)構(gòu)新穎的摻鉺光纖激光器便相繼出現(xiàn).盡管現(xiàn)在所實(shí)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(lái)看,可以將其分成兩類(lèi).一類(lèi)是直接利用EDF的增益特性.這類(lèi)激光器的諧振腔可以是線(xiàn)形腔,也可以是環(huán)形腔,用980nm或1480nm的LD作泵浦光,在腔內(nèi)加上選摸器件,就能在1550nm附近獲得激光輸出.另一類(lèi)Mw—EDFL利用普通單模光纖(S

3、MF)中的非線(xiàn)性效應(yīng)——布里淵散射(SBS)和EDF的線(xiàn)性放大作用得到多波長(zhǎng)輸出.下面將近期實(shí)現(xiàn)的Mw—EDFL按照上述兩類(lèi)對(duì)其新的特點(diǎn)加以詳細(xì)介紹.2EDF作為激光工作物質(zhì)的Mw—EDFL圖1是環(huán)形腔結(jié)構(gòu)的Mw—EDFL原理圖.圖中作為選模器件的梳狀濾波器允許幾個(gè)波長(zhǎng)同時(shí)在腔內(nèi)振蕩,從而在輸出端得到多波長(zhǎng)輸出梳狀濾波器有許多種,如圖2所示的超結(jié)構(gòu)取樣光纖光柵.它經(jīng)櫥石泉.1975年生,男,博士生與本文相關(guān)的項(xiàng)目受天津科委開(kāi)發(fā)基疊資助2OOl—O卜02收稿過(guò)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(gè)波長(zhǎng)的性質(zhì).圖3是一種具有和F—P標(biāo)準(zhǔn)具同樣傳輸特性的取樣Bragg光柵,通過(guò)控制光柵的長(zhǎng)度和啁圖1環(huán)形腔結(jié)構(gòu)的Mw—EDFL蜱里葉變換圖2超結(jié)構(gòu)取樣光纖光柵和其頻域變換2002年第1期揚(yáng)石泉丁鐳袁樹(shù)忠等:幾種新型多波長(zhǎng)光纖激光器圖3具有F-P標(biāo)準(zhǔn)具特性的取樣Bragg光柵圖4兩個(gè)3dB耦合器構(gòu)成的M—Z干涉儀啾度還可以調(diào)整激光器的輸出特性.但這類(lèi)激光器有一個(gè)問(wèn)題,就是EDF在室溫下為均勻展寬介質(zhì),其光譜寬度大約為l1.5nm當(dāng)有一個(gè)波長(zhǎng)形成穩(wěn)定的振蕩后,其它波長(zhǎng)將被其抑制而不能起振,此時(shí)得到的還是單波長(zhǎng)輸出,即使有時(shí)有多波長(zhǎng)產(chǎn)

5、生也會(huì)非常不穩(wěn)定.如果將EDF用液氮冷卻至77K時(shí),它的均勻展寬寬度將降為lnm左右,這時(shí)就可以得到穩(wěn)定的多波長(zhǎng)輸出].圖4是利用兩個(gè)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(duì)于從干涉儀1口進(jìn)入的光,從3口透射的光強(qiáng)為一(1--~osq>)其中一盧△工,AL=L一工2為M—z干涉儀的兩臂長(zhǎng)度差,為光纖中的基模傳輸常數(shù)由此可看出從3LI出來(lái)的光譜由一系列等間距的峰構(gòu)成,其兩個(gè)峰之間的波長(zhǎng)間隔為這種特性使得它可以作為環(huán)形腔中進(jìn)行選模,并且通過(guò)調(diào)節(jié)干涉儀兩臂長(zhǎng)度差△L還可以對(duì)波長(zhǎng)間隔進(jìn)行調(diào)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(shí)對(duì)于從1LI進(jìn)入的光,從2LI輸出的光強(qiáng)為T(mén)2一÷(1+cos2這時(shí)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(zhǎng)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(zhǎng)輸出.H.L.An等利用這種方法在泵浦功率為50mW時(shí)得到9波長(zhǎng)輸出口]圖5是一種用F—P標(biāo)準(zhǔn)具作梳狀濾波器的線(xiàn)形腔Mw—EDFLl'].圖中兩個(gè)偏振方向相互正交的偏振器(P,P)和四個(gè)45.法拉第旋光器(FR～FR)的作用是消除由于標(biāo)準(zhǔn)具的反射而在腔內(nèi)形成的

7、干擾,從而得到穩(wěn)定的多波長(zhǎng)輸出.在標(biāo)準(zhǔn)具通帶外的光從右側(cè)經(jīng)過(guò)P和FR之后其偏振方向旋轉(zhuǎn)了45.,被標(biāo)準(zhǔn)具反射并再次經(jīng)過(guò)FR后其偏振方向與P.起偏方向垂直,因而不能通過(guò)P在標(biāo)準(zhǔn)具通帶內(nèi)的光從右側(cè)經(jīng)過(guò)P.,FR和標(biāo)準(zhǔn)具,再通過(guò)FR后其偏振方向共被旋轉(zhuǎn)了90.,通過(guò)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(lái)的光可以在腔內(nèi)形成振蕩.文獻(xiàn)E43中用30mW的1480nm泵浦光能得到了間隔為0.8nm的17波長(zhǎng)輸出.以上方法雖均能形成穩(wěn)定的多波長(zhǎng)輸出,但是都必須用液氮對(duì)EDF進(jìn)行冷卻,給實(shí)用帶來(lái)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(zhǎng)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(zhǎng)的光在雙芯中耦合的周期不同,所以它們?cè)贓DF中的強(qiáng)度分布也是不一樣的.雙芯摻鉺光纖是非均勻展寬介質(zhì),其非均勻展寬特性由兩芯的參數(shù)和光