[实用新型]基于太极结构的环形腔多波长布里渊掺铒光纤激光器

说明书

技术领域

本实用新型涉及的是一种光纤通信技术领域的装置，具体是一种基于太极结构的环形腔多波长布里渊掺铒光纤激光器。 

背景技术

随着人们对信息需求的与日剧增，需要更大的带宽传输各类数据。光纤通信以其无可比拟的高速率、宽带宽、低损耗等优点成为满足这一要求的主要手段。由于光纤中色散的影响和电子器件速率瓶颈的限制，通过提高单个信道的速率已不能满足传输容量的要求，因而人们把目光投向了波分复用技术(WDM)。WDM的提出和应用充分挖掘了光纤带宽的潜力，被公认为是实现超大容量光纤通信的最有效途径。WDM系统的一个重要组成部分是多波长光源，如何得到输出波长数多、波长稳定、可靠性高、体积小以及成本低的多波长光源是实现WDM系统的关键。实现多波长光源的方法有：(1)使用阵列波导光栅(AWG)或滤波器技术的方案，该方案存在系统复杂，体积庞大，成本较高等问题；(2)利用半导体分布反馈(DFB)激光阵列，该方案存在温度稳定性差，成本高，不易集成等缺点；(3)光纤激光器具有成本低、性能稳定、输出波长数多且与现有光纤系统具有很高的耦合效率，因而引起了研究人员广泛的研究兴趣。 

多波长光纤激光器一般是采用掺杂光纤作为增益介质，以光纤光栅、光纤环形镜或光纤端面等作为反射镜来构成反馈腔。在室温下实现稳定的多波长输出，其最关键的技术是如何有效抑制掺杂光纤的均匀增益展宽特性。为了抑制掺铒光纤增益的均匀展宽特性，常用方法有：(1)将掺铒光纤置于液氮中进行冷却，使其均匀展宽降为1nm左右，从而实现稳定的多波长激光输出。由于该方法需要在极低温下才能实现，因而不便于实际操作；(2)在光纤激光器的谐振腔中引入特殊的物理机制，如频移反馈、四波混频、非均匀损耗机制、偏振及光谱烧孔效应等，以实现多波长激光振荡，但这种方法增加了系统的复杂度和成本；(3)将光纤中的非线性布里渊增益效应与掺铒光纤的线性增益效应相结合，可在室温下具有稳定的多波长输出，且信道间隔严格的等于布里渊频移(～10GHz)以及每个波长的线宽很窄，因而该种方案备受人们的青睐。

受激布里渊散射(SBS)是一种能在光纤内发生的非线性过程，其产生过程可描述为抽运波、斯托克斯波和声波之间的参量互作用。抽运波通过电致伸缩产生声波，引起折射率的周期性调制，抽运波引起的折射率光栅通过布拉格衍射抽运光，由于多普勒位移与以声速移动的光栅有关，散射光产生了频率下移。在连续或准连续抽运光下，单模光纤的布里渊增益谱很窄(10MH～20MHz)，因而产生的激光线宽很窄。当SBS的非线性增益与EDFA的线性增益相叠加时破坏了EDFA的均匀展宽特性，SBS的非线性增益决定产生激光的频谱位置，EDFA的线性增益则补偿环形腔内的损耗和对产生的斯托克斯信号能量进行放大。在级联系统中，放大的斯克托斯信号又作为下 一级斯托克斯的抽运源，进而产生下一级斯托克斯信号，经过多次循环就可得到波长间隔严格固定的多波长激光输出。