[发明专利]主动锁模激光器超模噪声抑制方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及光通信技术领域，特别涉及一种主动锁模激光器超模噪声抑制方法及装置。

背景技术

抑制超模噪声可以增强超短脉冲主动锁模激光器输出脉冲的稳定性，大大减少脉冲时间抖动，由此产生的高速超稳定主动锁模激光器在光纤通信、光信号处理、超稳定微波信号产生等领域具有广泛的应用。现有技术中对于主动锁模激光器的超模噪声抑制的技术方案主要由以下三种：

一、典型的抑制超模噪声的方法

图1是现有技术中的典型的抑制超模噪声的装置结构图，如图1所示，EDFA（Erbium-Doped Fiber Amplifier）是掺铒光纤放大器，ISO（Optical Isolator）是光隔离器，PC（Polarization controller）是偏振控制器，OC（Optical Coupler）是光耦合器，Output是输出，FP（FabryPerot）是法布里-珀罗滤波器，ODL（Variable Optical Delay Line）是光可调延时线，MZM（Mach-Zehnder Modulator）是马赫曾德尔调制器，RF signal是射频信号源；

这种抑制超模噪声的方法是利用腔内加入的法布里-珀罗滤波器。由于主动锁模激光器较长的腔长，使得腔内有众多频率间隔为环形腔基频的模式产生，众多模式中，间隔为调制频率的一组模式为一组超模，每组超模是相互耦合的，一组超模内的不同纵模相互相位锁定，在时域形成锁模脉冲。不同超模之间不存在固定的相位关系，并且，每一组超模都可以形成一个单独的锁模解并且满足调制和激发条件。结果多组纵模之间相互竞争，产生超模竞争，当只有一组超模得到足够增益时，其他超模才会被抑制掉。超模竞争会导致输出脉冲振幅随时间抖动，因此会产生不规则脉冲幅度的光脉冲，严重甚至会产生脉冲丢失。超模噪声会随着谐振腔长增加或者调制频率升高而越发明显，因此，为了产生稳定主动锁模脉冲，必须抑制超模噪声，使得一组超模占据主导。

根据超模噪声的原理不难理解，这种结构的激光器装置，通过利用腔内的FP滤波器，使得梳状滤波器的透射谱中心波长对准一组超模，满足一组超模透过率最大并且衰减其他超模，经过多次循环以后，腔内只有一组超模得到足够增益并占据主导，进而实现超模噪声的抑制。

这种结构的抑制超模噪声方法的优点是腔内插入FP腔不会增加较大的腔长，并且输出光功率稳定。

二、利用复合腔结构抑制超模噪声的装置

图2是现有技术中利用复合腔结构抑制超模噪声的装置结构图，如图2所示，EDFA（Erbium-Doped Fiber Amplifier）是掺铒光纤放大器，ISO（Optical Isolator）是光隔离器，PC（Polarization controller）是偏振控制器，OC（Optical Coupler）是光耦合器，Output是输出，MZM（Mach-Zehnder Modulator）是马赫曾德尔调制器，RF signal是射频信号源；

这种装置利用复合腔结构实现主动锁模激光器超模噪声的抑制，其特点是不需要很复杂的结构和额外的复杂器件，在原有激光器结构上增加两个级联的3dB耦合器，形成两个不同长度的子腔，这种复合腔结构，结构简单容易实现。由于超模噪声与谐波锁模相伴而生，谐波锁模阶数越高，可能起振的超模组数就越多，超模噪声越大。因此，当调制频率f一定时，腔的等效基频越大，谐波锁模阶数越低，超模组数越少。利用复合腔抑制超模噪声的原理是，复合腔由两个子腔构成，且子腔的基频（纵模间隔）不同，复合腔的等效基频为两个子腔基频的最小公倍数，大于任意一个子腔的基频，所以，复合腔结构可以减少超模组数，进而抑制超模噪声。利用复合腔抑制超模噪声装置在实验中得到验证，可以减少超模噪声的数目。

这种抑制激光器超模噪声的装置的优点是结构简单，容易实现。

三、基于非线性偏振旋转抑制超模噪声的装置