[实用新型]一种新型布里渊掺铒光纤环形腔激光器

说明书

技术领域

本实用新型涉及光纤激光器，具体是一种利用布里渊非线性增益和掺铒光纤线性增益相结合的多波长布里渊掺铒光纤激光器。 

背景技术

多波长光纤激光器在密集波分复用(DWDM)系统、光学测试、光谱学、分布式多波长光纤传感系统等方面有着广泛的应用前景。尤其是在密集波分复用系统中，多波长光纤激光器因其具有窄线宽、高输出功率、良好的稳定性、易于与光纤通信系统兼容等优点，可以同时为现代光波分复用通信系统提供多个信道光源，使光源的设计更为紧凑、经济，因此在波分复用系统中具有重要的应用前景。目前，实现多波长光纤激光器的主要技术有：采用液氮对掺铒光纤(EDF)进行冷却、采用双芯掺铒光纤或者利用偏振光的烧孔效应、在非线性光纤环内采用四波混频效应、利用受激布里渊的非线性增益等。 

其中，布里渊掺铒光纤激光器是一种新型的多波长光纤激光器，与其他多波长光纤激光器相比，具有波长间隔稳定、线宽窄和结构简单等特点，而它波长间隔较小(约0.088nm)，更适合作为密集波分复用的光源。布里渊掺铒光纤激光器首先是由Cowle等提出的，它的总增益由掺铒光纤的线性增益及光纤中的非线性布里渊增益组成，利用布里渊级联效应，可在室温下获得稳定的多波长输出。目前，这类激光器主要有环形腔、线形腔、双环形腔几种。 

多波长布里渊掺铒光纤激光器影响多波长数量的因素有EDFA抽运功率，布里渊抽运功率，目前，主要通过增大EDFA抽运功率来增加多波长数量，未见有通过光耦合器耦合比的优化配置增加波长数量。 

发明内容

本实用新型针对现有技术的不足，通过耦合器的优化配置以增加激光器输出的波长数，提出一种装置结构简单的多波长布里渊掺铒光纤激光器。 

本实用新型包括窄线宽DFB激光器、光隔离器、光环形器、光耦合器、EDFA、单模光纤，其中两个光耦合器构成倒S结构，实现布里渊级联效应，一个光耦合器分光比小的一端作为激光输出端口。连接关系为：DFB激光器经过光隔离器与光环形器的第一端口相连，光环形器的第二端口与光耦合器4分光比较小的一端相连，光耦合器4分光比较大的一端与光耦合器5分光比较大的一端相连，光耦合器4的另一端与单模光纤相连。光耦合器5分光比小的一端与单模光纤的另一端相连，另一端连光隔离器。光环形器的第三端口与EDFA的输入端相连，EDFA输出端与输出光耦合器相连。 

所述的倒S结构采用两个70/30光耦合器连接，用以将在腔中逆时针循环的一部分斯托 克斯信号光重新沿顺时针进入单模光纤中，产生下一阶沿逆时针传输的斯托克斯信号光，从而产生多波长激光输出。其中，光耦合器将环路中70％的光用来产生下一阶布里渊散射，从而产生更多级数的斯托克斯信号光，输出较多的波长。 

所述的光环形器的作用为将光循环地从第一端口传输到第二端口，将第二端口的光传输到第三端口。 

所述的DFB激光器输出波长约为1551nm。 

所述的EDFA功率约为150mW，用来补偿光纤中光的损耗及放大环路中的光信号。 

所述的单模光纤长度为5.9km。 

以上所述所有的连接介质均为光纤。 

本实用新型主要用于作为光通信、光传感，波分复用中的光源。本发明采用了掺铒光纤放大器的线性增益和布里渊非线性增益相结合，在常温下能够得到稳定的多波长输出。同时，优化倒S结构中光耦合器的分光比，得到了最多波长数的激光输出，且相邻波长峰值功率较为平坦。 

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图； 

图2为本实用新型在光谱仪测得的各种耦合比下的激光输出光谱图； 

其中，图(a)为光耦合器4、5为50/50，光耦合器9为10/90时激光输出光谱图；图(b)为光耦合器4、5为60/40，光耦合器9为10/90时激光输出光谱图；图(c)为光耦合器4、5为70/30，光耦合器9为10/90时激光输出光谱图；图(d)为光耦合器4、5为70/30，光耦合器9为20/80时激光输出光谱图； 

图3为本实用新型在光耦合器耦合比优化后利用光谱仪测得的激光输出光谱图； 

图4为本实用新型在光耦合器耦合比优化后得到的激光输出稳定性图。 

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。 

本实用新型设计通过耦合器的优化配置以增加激光器输出的波长数，具体实施方式参照图1。 

它由窄线宽DFB激光器1、光隔离器2、光环形器3、光耦合器4、光耦合器5、单模光纤6、光隔离器7、EDFA8、光耦合器9构成。DFB激光器输出的窄线宽、高功率激光器(其功率大于受激布里渊阈值，线宽小于布里渊增益线宽)经光环形器顺时针进入光纤环形腔中，在单模光纤中产生逆时针的布里渊散射光，其频率与入射光相比下移约11GHz，带宽约为几十MHz。由于在环路中有光隔离器7，光路不能沿顺时针方向传播，在环路中逆时针传播的 斯托克斯信号光经EDFA放大，一部分作通过光耦合器9输出，其余的经由光耦合器4、5构成的倒S结构一部分作为信号光，一部分重新顺时针进入单模光纤中，当这部分信号光功率达到受激布里渊散射阈值时，产生逆时针的二阶斯托克斯信号光，这个过程如此反复循环，形成布里渊级联效应，从而输出多波长激光。