[发明专利]一种可调谐宽带ASE光源

说明书

本发明提供了一种可调谐宽带ASE光源，包括泵浦激光器、宽带反射器、第一个波分复用器、掺镱光纤、第二个波分复用器、光纤端帽、带宽平坦装置、光隔离器和温度控制器；第一个波分复用器的信号端与宽带反射器的输入端相连，第一个波分复用器的公共端与掺镱光纤的一端相连，掺镱光纤的另一端与第二个波分复用器的公共端相连，第二个波分复用器的信号端与带宽平坦装置的输入端相连，带宽平坦装置的输出端与光隔离器输入端相连，光隔离器输出端作为ASE光源输出端口。本发明能实现输出功率稳定、光谱平坦、带宽可调谐的宽带ASE光输出。可以获得3dB光谱宽度大于45nm、输出功率大于100mW、光谱平坦度良好的可调谐宽带ASE光输出。

技术领域

本发明涉及ASE光纤光源技术领域，具体涉及一种可调谐宽带ASE（AmplifiedSpontaneous Emission）光源。

背景技术

ASE光纤光源主要包括一段稀土离子掺杂光纤（有源光纤），一般在其纤芯掺有稀土三价离子，比如：铒离子（Er³⁺）、镱离子（Yb³⁺）、钕离子（Nd³⁺）等。在泵浦激光器的抽运下，利用稀土离子掺杂光纤放大自发辐射的工作原理而制成。对于光纤传感系统、光器件分析测量等一些应用场合，要求ASE光源不仅带宽宽（工作波段范围大），而且工作带宽可进行适度的调谐。虽然，目前使用的超宽带发光二极管（LED）和超辐射发光二极管（SLD）的工作带宽可以达到100nm左右，但两者的输出功率都较低，严重限制了它们的进一步应用。然而ASE光源通过一段稀土掺杂光纤可以提供较高的放大增益，可以得到较高功率的宽带辐射，并且易于与光纤系统兼容与耦合来实现全光纤化结构，具有实用性强、使用寿命长、光谱稳定性好等诸多优点。

在这些传统ASE光源中，一旦光路中的掺杂光纤类型、光纤使用长度、泵浦结构方式等因素确定，其输出ASE光谱也基本固定。因此，需要解决ASE光源工作带宽的可调谐、工作带宽的扩展（即超带宽）、光谱谱形的平坦化等问题。对于问题之一：改善ASE光源的光谱平坦度，一般1550nm波段ASE光源是在光路输出端接入增益平坦滤波器GFF，直接滤掉光谱中不对称或突出的波峰，用于改善光谱谱形的不平坦度[Opt. Eng. 50(12), 125004-1–5(2011)]。然而用于平坦1064nm波段ASE光谱的GFF，其商用化程度不高，导致刻写成本太大和工艺操作较难。对于问题之二：增加ASE光源的工作带宽，一般1550nm波段ASE光源是利用铒离子的二次吸收泵浦，将光路中初始产生的C波段（1525nm~1565nm）ASE光转移到L波段（1565nm~1605nm）上，然后将两个波段组合在一起形成C+L波段的ASE超宽带光源[Electron. Lett.36(15), 1263–1265 (2000)、专利公开号：CN 1466279 A]。然而，对于问题之三：实现ASE光源工作带宽的可调谐，研究报道很少。大多数的研究者仅仅是在业已产生的ASE光谱内插入双腔或多腔可调标准具[专利公开号：CN202712678 U]或者光学滤波器，直接对其输出光谱进行调谐或滤波，即实现的是一种选择性的可调谐窄带ASE光源，并非宽谱结果。显而易见，上述这些研究结果或者专利并未真正具有工作带宽可调谐的特征。

此外，ASE光源要实现工作带宽可调谐和光谱平坦的输出性能，合理地结构设计和光谱平坦化处理十分重要。一般稀土掺杂光纤的增益较高，采用单级结构和单纯地增加泵浦光功率来追求高功率ASE光输出，容易导致自激振荡，产生不了ASE光。再者，光路中不良连接接点、光纤端面也会产生光反射或光反馈，也容易形成自激振荡。因此，对光纤端面的光反射进行有效抑制，也是获得良好性能ASE光源的关键点之一。

发明内容