[发明专利]基于Mach-Zehnder滤波结构的可调谐光纤激光器

说明书

技术领域

本发明涉及光纤通信技术领域，具体涉及一种基于Mach-Zehnder滤波结构的可调 谐光纤激光器。

背景技术

光纤激光器具有输出功率高、高信噪比和使用寿命长等优势，在光纤通信、光纤传 感和光谱分析等领域有广泛应用。目前，国内外针对可调谐光纤激光器领域已经开展了多 年的研究，并取得了一定的研究成果；但是随着信号传输容量的扩大，要求传输的信道数目 不断增加，因此实现波长稳定可调谐的光纤激光输出成为本领域的热点。

目前对于波长可调谐的光纤激光器研究已经取得很大进展，利用M-Z滤波、Sagnac 结构、光子晶体光纤、级联光纤光栅、光纤非线性效应等技术手段均能够实现波长可调谐的 激光输出。2012年，杨秀峰等人利用非线性偏振旋转效应，使光纤激光器在室温下产生稳定 的多波长输出，得到了波长间隔为0.35nm、最多17个波长的稳定激光输出，并且实现了输出 波长在4nm范围内的连续可调谐；同年，H.Ahmad等人将微观的M-Z干涉仪加入线性腔中，通 过改变两个干涉臂的长度进而影响到简谐振荡的波长，从而实现从1496nm到1507nm共10个 波长的可调谐激光的输出。2013年，周赢武等人采用热扩芯光纤制作了一种全光纤M-Z干涉 滤波器，将该M-Z滤波器嵌入Sagnac滤波器中，构建了一种新型可调谐Sagnac干涉滤波器， 实现了激光器的输出波长在1540.3～1581.2nm范围内可调，可输出的波长为18个；同年，杜 勇等人利用一对自由谱宽略有不同的光纤布喇格光栅法布里-珀罗腔(FBG-FP)作为模式选 择器件，设计了一种新颖的环形腔光纤激光器，在1552.2～1552.9nm范围内，获得了8个由 固定的稳定激光输出；2015年，钟敬武等人设计了一种基于M-Z光纤干涉滤波器的可调谐多 波长掺铥环形光纤激光器，利用Sagnac光纤反射镜实现反射式滤波，通过调整偏振控制器 实现了2μm波段可调谐多波长输出，观测到了3个波长的可调谐激光。同年，曹晔等人设计出 了一种基于Sagnac环和M-Z级联滤波的可调谐掺铒光纤激光器，通过电路驱动偏振控制器， 实现了6个波长激光在2.2nm范围内整体连续可调谐。

因此，需要设计一种能够得到高稳定输出的可调谐激光输出的激光器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于Mach-Zehnder滤波结构的可调谐光纤激光器，包 括：激光器、波分复用器、掺铒光纤、隔离器、第一耦合器、第二耦合器、第三耦合器、第四耦 合器、F-P可调谐滤波器、第五耦合器和光谱仪；其中，波分复用器、掺铒光纤、隔离器、第一 耦合器、第二耦合器、第三耦合器、第四耦合器、第五耦合器依次连接形成环形腔状结构，激 光器连接波分复用器，光谱仪连接第五耦合器，第一耦合器和第二耦合器的输出端相对熔 接，构成Mach-Zehnder滤波结构，第三耦合器和第四耦合器的输出端相对熔接，并在其中一 臂插入F-P可调谐滤波器。

优选地，所述激光器选自中心波长为976nm的半导体激光器进行泵浦，其工作阈值 电流为26mA，长度为5m的增益光纤作为增益介质。

优选地，所述第五耦合器采用分光比为10:90的耦合器，其10％输出端口与所述光 谱仪熔接。

优选地，所述光谱仪的分辨率为0.05nm。

优选地，所述第四耦合器和第五耦合器采用分光比为30：70的耦合器，

优选地，所述第四耦合器和第五耦合器的70％输出的一臂插入F-P可调谐滤波器。

优选地，所述F-P可调谐滤波器的调谐范围为1535～1565nm，分辨率为0.05nm。

优选地，所述第一耦合器和第二耦合器为3dB耦合器。

应当理解，前述大体的描述和后续详尽的描述均为示例性说明和解释，并不应当 用作对本发明所要求保护内容的限制。

附图说明

参考随附的附图，本发明更多的目的、功能和优点将通过本发明实施方式的如下 描述得以阐明，其中：

图1为根据本发明的基于Mach-Zehnder滤波结构的可调谐光纤激光器的结构示意 图；

图2为M-Z滤波结构的结构示意图；

图3为M-Z滤波结构的透射谱图。其中图3(a)为1500-1600nm的波长范围内的透射 谱图；图3(b)为1540-1560nm的波长范围内的透射谱图。