[发明专利]可调谐多波长光纤激光器

说明书

技术领域

本发明涉及一种可调谐多波长光纤激光器，尤其是一种基于压电陶瓷的可调谐多波长光纤激光器。

背景技术

光纤激光器是在掺杂光纤放大器技术基础上发展起来的。光纤激光器的波导式结构和可容强光泵浦特性，使其具有输出功率高、光束质量好、转换效率高、阈值低、线宽窄、输出波长多、兼容性好及结构简单等诸多优点，在光纤通信、光纤传感、军事、工业加工、光信息处理和全色显示等领域有着广阔的应用前景。特别是可调谐光纤激光器在波分复用光纤通信和光纤传感应用中扮演着极其重要的角色。

目前通信用激光器主要是半导体激光器，其输出波长是固定单一的。随着光纤通信系统的不断发展，现代光纤波分复用通信系统正朝着信道数目越来越多的方向发展。提供多路信号最直接的方法就是采用多个固定波长的激光器。但这种方法存在以下两个明显的缺点：

1.随着密集波分复用(DWDM)技术的发展，系统中的波长数达到了数十甚至上百个。对于需要提供保护的场合，每个波长的备份必须由相同输出波长的激光器提供，这样导致了备份激光器数量的增加，成本上升。

2.由于固定波长激光器需要用波长来区分，激光器的数量和类别随着波长数的增加而不断增加。如果要支持光网络中动态波长分配，提高网络的灵活性，则需要配备大量不同波长的固定波长激光器，因而每个激光器的使用率降低，造成资源浪费。

发明内容

本发明提供一种基于压电陶瓷的可调谐多波长光纤激光器，其解决了现有激光器输出固定单波长的缺点。

本发明的技术解决方案是：

该可调谐多波长光纤激光器，包括泵浦光源、增益介质和环形腔。所述增益介质是掺稀土元素的光纤；所述环形腔内依次串联设置有波分复用器(WDM)、稀土光纤、第一光隔离器、光耦合器、可调谐多波长产生单元、第二光隔离器；所述第二光隔离器的输出端与波分复用器的一个输入端连接，泵浦光源与波分复用器的另一个输入端连接；所述光耦合器的一个输出端与可调谐多波长产生单元的输入端连接，光耦合器的另一个输出端用于激光输出。

上述的可调谐多波长产生单元包括光分路器、至少两个光环行器、与光环行器数量相同的光纤布拉格光栅(FBG)、光耦合器和用于调节FBG周期的周期调节机构；光耦合器的一个输出端与光分路器一端连接，光分路器另一端与至少两个光环行器的第一端口连接，各光环行器的第二端口分别与FBG连接，各光环行器的第三端口分别与光耦合器连接；所述各FBG设置在周期调节机构上。

根据不同的情况，可以将各FBG分别设置在单独周期调节机构上，每一个FBG对应一个周期调节机构，也可以将各FBG均设置在一个周期调节机构上。

上述可调节FBG周期的机构以压电陶瓷为佳，压电陶瓷与压电陶瓷驱动电源连接；上述各FBG之间以平行设置为佳，其中心波长之间的间隔以0.2nm为佳；上述的稀土光纤以掺铒光纤为佳。

本发明的优点是：

1.光纤激光器是一种高效的波长转换器，即由泵浦激光波长转换为所掺铒离子的激射波长。正因为光纤激光器的激射波长由铒离子所决定、不受泵浦波长的控制，所以可以利用与铒离子吸收光谱相对应的廉价短波长、高功率半导体激光器泵浦，获得光纤通信低损耗窗口C波段(1550nm附近)的激光输出。

2.由于光纤激光器的圆柱形几何尺寸，一方面，容易耦合到系统的传输光纤中，极大地简化了光纤激光器的设计及制作，并且光纤具有极好的柔绕性，使得激光器相当小巧灵活，使用方便，性价比高；另一方面，具有较高的“表面积/体积”比，散热快，工作物质热负荷小，无需冷却系统，能产生高亮度和高峰值功率。

3.可调谐的多波长光纤激光器可以有效地解决固定波长激光器的不足之处，不仅能同时为多个信道提供所需光源，使发射端的设计更为紧凑、经济；而且激光器输出的波长还可调谐，适用于光纤通信网络中波长动态分配的情况，从而可提高网络的灵活性。

4.能胜任恶劣的工作环境，对灰尘、振荡、冲击、湿度、温度具有很高的容忍度。

5.由于压电陶瓷驱动电源的电压调节范围为0～150V，该激光器单个独立波长调谐精度为0.00495nm/V，调谐范围0.7425nm。

附图说明

图1是可调谐多波长光纤激光器的结构示意图；

图2是可调谐多波长产生单元的结构示意图。

具体实施方式

该多波长光纤激光的调谐性能所依据的原理如下：

1.将泵浦光源输出第一波段的泵浦光与第二波段的信号光耦合后输送至步骤2中处理；