[发明专利]基于并行非线性偏振旋转结构的多波长掺铒光纤激光器

说明书

技术领域

本发明属于高速光纤通信和激光技术领域，具体涉及一种多波长掺铒光纤激光器的设计。

背景技术

多波长光纤激光器是当前波分复用高速通信系统领域研究的热点。目前，在波分复用网络中，一般采用半导体分布反馈激光器作为光源。然而，每一个波分复用支路需要一个稳定的分布反馈激光器光源，这导致了系统的复杂性，增加了系统的成本，而且无法满足稳定性的要求。在小规模的波分复用网络中（一般小于10个支路），减小光源的成本和复杂性显得尤为重要。因此，多波长激光器增加了波分复用技术的经济效益。

多波长掺铒光纤激光器以结构紧凑、成本低、与光通信网络兼容、能够在室温下稳定工作等优势而成为研究热点。实现多波长掺铒光纤激光器的技术手段有很多种，但大多输出波长数目有限，且难以维持稳定性。非线性偏振旋转诱导的强度相关非均匀损耗能有效地抑制掺铒光纤中的模式竞争,从而使光纤激光器在室温下产生稳定的多波长输出而受到了研究人员的青睐。目前国内外研究人员应用到的非线性偏振旋转的结构均为串行结构，即利用两个偏振控制器分别置于起偏器两侧，组成环形激光谐振腔，使得光信号在腔中运转时仅发生一次偏振态的旋转，该串行结构在光信号的每次循环中只有一个偏振态旋转的过程，使得泵浦光产生强度相关损耗，很大部分的光信号都被损耗掉，对产生激光并没有做出贡献，泵浦转化效率低。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中采用串行结构存在输出波长数目有限且难以维持稳定性的问题，提供一种基于并行非线性偏振旋转结构的多波长掺铒光纤激光器，实现低成本、结构紧凑、窄线宽、多波长的新型掺铒光纤激光器。采用此并行结构，上下两路同时发生偏振旋转，且通过耦合器耦合后正交存在于单模光纤中，独立的进行偏振态旋转，最后特定偏振态的光可以通过偏振相关隔离器，实现了对掺铒光纤均匀展宽所产生的模式竞争的抑制。当源源不断的泵源激励时，会不断地谐振放大和偏振旋转，从而实现输出多波长激光。

本发明提供的基于并行非线性偏振旋转结构的多波长掺铒光纤激光器包括：

泵源、波分复用器、掺铒光纤、偏振相关隔离器、第一光耦合器、第一偏振控制器、第二光耦合器、第二偏振控制器、普通单模光纤和保偏光纤；

泵源输出端接波分复用器的第一端口；波分复用器的第三端口接掺铒光纤的输入端；掺铒光纤的输出端接偏振相关隔离器的输入端；偏振相关隔离器的输出端接第一光耦合器的第一端口；第一光耦合器的第二端口与第一偏振控制器相连，第一偏振控制器的另一端与第二光耦合器的第一端口相连；第一光耦合器的第三端口与第二偏振控制器相连，第二偏振控制器的另一端与第二光耦合器的第二端口相连；第二光耦合器的第三端口作为激光器的输出端口；第二光耦合器的第四端口与一段普通单模光纤相连接；普通单模光纤的另一端与保偏光纤相连；保偏光纤的另一端口再接入波分复用器的第二端口。

所述的保偏光纤的长度为10米~50米，用于增加系统的非线性偏振旋转效应；普通单模光纤的长度2km~5Km，用于增加非线性效应。

本发明的优点和有益效果：

本发明通过使用并行非线性偏振旋转结构，使得光信号在谐振腔中每运行一次，就会发生两次偏振态旋转，从而实现多波长激光信号的输出；一个光耦合器，将偏振相关隔离器出来的线偏振光分为上下两路，两路光分别经过偏振控制器调制，合路后系统中存在两种偏振态的光，再一次经过偏振相关隔离器，对光谱进行了整形作用，只有光谱中心强度高的部分可以通过偏振相关隔离器，边缘频谱部分会被吸收，从而起到压窄线宽作用。偏振相关隔离器输出的光再一次进入光耦合器，前一次循环中上支路的光在下一次循环中进入下支路，在偏振控制器的作用下发生偏振态的旋转；同样，前一次循环中下支路的光在下一次循环中进入上支路，在偏振控制器的作用下发生偏振态的旋转；这样一来，光在环中运行一周就相当于经过了两次偏振旋转，提高了泵浦光的转化效率，增加了激光器波长的输出数目。

偏振相关隔离器的引入，不仅起到了隔离器和起偏器的作用，而且在经过偏振态旋转之后的光在腔内运行一周再次回到偏振相关隔离器时，边缘频谱部分会被吸收，起到压窄线宽的作用。

该发明实现了输出波长数量多、成本较低、结构紧凑、室温下稳定工作的多波长掺铒光纤激光器。

 

附图说明

附图1是基于并行非线性偏振旋转结构的多波长掺铒光纤激光器结构示意图。

图中：1泵源、2波分复用器、3掺铒光纤、4偏振相关隔离器、5第一光耦合器、6第一偏振控制器、7第二光耦合器、8第二偏振控制器、9普通单模光纤、10保偏光纤。