[发明专利]多波长和锁模可转换的掺铒光纤激光器及其实现方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及激光器领域，尤其涉及一种具有多波长和锁模功能且工作状态可转换的掺铒光纤激光器及其实现方法。

【背景技术】

随着现代通信技术的发展，提高通信容量和通信速度成为现代通信研究领域的关键问题。光波分复用技术可以极大的提高通信容量，光时分复用与光波分复用技术相结合又可以极大的提高光通信系统单信道的速率。因此，光波分复用和光时分复用技术是快速、大容量的通信的关键技术。

现代光纤波分复用通信系统正朝着信道数量越来越多的方向发展。最直接的提供多路信号的方法就是采用多个单波长激光器。但如果单纯地增加光源数量，势必会增加成本，因此性能稳定的多波长激光器吸引了研究者们更多的注意力。多波长激光器可以同时为多个信道提供所需要的光源，是光发射端的设计更为紧凑、经济，因而在密集波分复用系统中有很重要的应用。同时，性能优良的多波长光源在测距、光谱分析和分布光纤传感等领域中也有极大的应用价值。所以多波长激光器的研制无疑具有重要的意义。因此多波长掺铒光纤激光器近年来受到了广泛的关注。在室温条件下，掺铒光纤具有均匀展宽特性，会引起强烈的模式竞争，因此很难形成稳定的多波长输出。为了达到在室温条件下多波长稳定输出的目的，两类不同的方法已经被提出并且应用，一种是消除铒纤的均匀展开特性，如液氮冷却铒纤的方法(Jong Chow，Grhaam Town，Ben Eggleton et a1，Multiwavelength generation in an erbium-doped fiber laserusing in-fiber comb filters，IEEE，Photon Technol Lett 1996，8(1)：60-62)。这类方法在实用中受到很多局限。另一类方式是抑制铒纤的模式竞争如：移频反馈(A.Bellemare，M.Karasek，M.Rochette，S.A.L.S.Lrochelle and M.A.T.M.Tetu，″Room temperature multifrequency erbium-doped fiber lasers anchored on theITU Tetu，frequency grid，″J.Lightw.Techno1.18，825-831(2000))，偏振烧孔(单双波可转换波长位置及间隔可调的掺铒光纤激光器，2004年11月10日公开CN1545171A)，四波混频(一种室温工作的多波长同时激射的掺铒光纤激光器，2005年3月2日公开CN1588151A)，自激发布里渊散射(自激发多波长布里渊掺铒光纤激光器，2008年9月3日公开，CN101257177A)等技术。这些技术虽然能够达到室温条件下多波长的输出目的，但都具有一定的局限。比如移频反馈技术需要在激光腔内插入移频器，造价昂贵；偏振烧孔，只能产生几个波长，波长数目不具优势；布里渊散射技术，波长间隔不符合国际电信联盟规定的波长间隔标准，实用性差。四波混频技术往往需要光子晶体光纤、色散位移光纤等特种光纤以增强非线性效应，造价较高。

光时分复用技术与波分复用技术相结合可以极大地提高光通信系统单信道的速率，被认为是克服电子器件瓶颈、提高通信容量和实现未来全光通信网络的有效途径。而高重复频率的超短光脉冲的产生则是实现光时分复用/波分复用通信方式的关键技术。因此可输出超短光脉冲的锁模激光器成为研究的重点。当前光通信波段的掺铒光纤激光器锁模技术有：采用正负色散光纤，使腔内总色散量为零或由正值趋于零，实现锁模输出，(‘一种环形腔光纤激光器’2001年1月17日公开CN1280408A)，“8”字腔被动锁模脉冲光纤激光器(2007年2月7日公开CN 1909306A)。

综上所述，光纤通信技术的飞速发展要求通信系统具有多种输出功能的光源。尽管多种技术可以分别实现室温下的掺铒光纤激光器的多波长输出和锁模输出，但同时具有这两种输出功能的掺铒光纤激光器还比较少见。因此具有多波长、锁模等多种输出状态的激光光源无疑能够极大的促进高光通信技术的发展，势必会引起更为广泛的关注。

【发明内容】

本发明要解决的问题是针对高速、大容量光时分复用/波分复用通信技术对多功能激光光源的需求，提供了一种可实现多波长、锁模两种输出功能，并且输出状态可转换波长可调谐、工艺简单，成本低廉、性能稳定的掺铒光纤激光器。