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1、几种新型多波长光纤激光器光通信技术OPTICALCOMMUNICATIONTECHNOLOGYVo1.26No.1中国无线电电子学,电信技术类攘心期刊广西十佳"科技期刊几种新型多波长光纤激光器杨石泉丁镭袁树忠李朝晖马宁董孝义(南开大学现代光学研究所天津300071)摘要综合报道几种新型多波长光纤激光器,并对这些激光器的机理,实验装置和研究结果进行j详细介绍,对夸后多波长激光器的发展方向作一展望.关键词掺铒光纤多波长光纤激光器布里渊散射中圉分类号TN253文献标识码A1引言由于多波长掺铒光纤激光器(MW—EDFL)在光纤传感器,光谱分析及
2、光纤通信系统中的应用十分重要而一直为人们所关注.尤其是近年来随着密集波分复用(DWDM)系统广泛应用,作为其中关键器件之一的1550nm波段的Mw—EDFL更是成为人们的研究热点,几种结构新颖的掺铒光纤激光器便相继出现.尽管现在所实现的Mw—EDFL多种多样,但我们从其中掺铒光纤(EDF)所起的作用来看,可以将其分成两类.一类是直接利用EDF的增益特性.这类激光器的谐振腔可以是线形腔,也可以是环形腔,用980nm或1480nm的LD作泵浦光,在腔内加上选摸器件,就能在1550nm附近获得激光输出.另一类Mw—EDFL利用普通单模光纤(S
3、MF)中的非线性效应——布里渊散射(SBS)和EDF的线性放大作用得到多波长输出.下面将近期实现的Mw—EDFL按照上述两类对其新的特点加以详细介绍.2EDF作为激光工作物质的Mw—EDFL图1是环形腔结构的Mw—EDFL原理图.图中作为选模器件的梳状滤波器允许几个波长同时在腔内振荡,从而在输出端得到多波长输出梳状滤波器有许多种,如图2所示的超结构取样光纤光栅.它经橱石泉.1975年生,男,博士生与本文相关的项目受天津科委开发基叠资助2OOl—O卜02收稿过傅里叶变换后得到频域波形是Bragg频率为中心的梳状d函数形式,所以这种光栅具有
4、反射多个波长的性质.图3是一种具有和F—P标准具同样传输特性的取样Bragg光栅,通过控制光栅的长度和啁图1环形腔结构的Mw—EDFL蜱里叶变换图2超结构取样光纤光栅和其频域变换2002年第1期扬石泉丁镭袁树忠等:几种新型多波长光纤激光器图3具有F-P标准具特性的取样Bragg光栅图4两个3dB耦合器构成的M—Z干涉仪啾度还可以调整激光器的输出特性.但这类激光器有一个问题,就是EDF在室温下为均匀展宽介质,其光谱宽度大约为l1.5nm当有一个波长形成稳定的振荡后,其它波长将被其抑制而不能起振,此时得到的还是单波长输出,即使有时有多波长产
5、生也会非常不稳定.如果将EDF用液氮冷却至77K时,它的均匀展宽宽度将降为lnm左右,这时就可以得到稳定的多波长输出].图4是利用两个3dB耦合器制成的透射式马赫～曾德耳(M—Z)干涉仪型梳状滤波器_3].对于从干涉仪1口进入的光,从3口透射的光强为一(1--~osq>)其中一卢△工,AL=L一工2为M—z干涉仪的两臂长度差,为光纤中的基模传输常数由此可看出从3LI出来的光谱由一系列等间距的峰构成,其两个峰之间的波长间隔为这种特性使得它可以作为环形腔中进行选模,并且通过调节干涉仪两臂长度差△L还可以对波长间隔进行调节.如果将它的3
6、,4两端熔接在一起,还可形成反射式M—Z干涉仪,这时对于从1LI进入的光,从2LI输出的光强为T2一÷(1+cos2这时光谱上的两峰之间的间隔变为一教这样不但可以消除4口的能量损失.还可以在不改变臂长差的情况下使梳状滤波器的波峰数增加一倍,而波峰间距减小一半,从而得到更密集的多渡长输出.H.L.An等利用这种方法在泵浦功率为50mW时得到9波长输出口]图5是一种用F—P标准具作梳状滤波器的线形腔Mw—EDFLl'].图中两个偏振方向相互正交的偏振器(P,P)和四个45.法拉第旋光器(FR～FR)的作用是消除由于标准具的反射而在腔内形成的
7、干扰,从而得到稳定的多波长输出.在标准具通带外的光从右侧经过P和FR之后其偏振方向旋转了45.,被标准具反射并再次经过FR后其偏振方向与P.起偏方向垂直,因而不能通过P在标准具通带内的光从右侧经过P.,FR和标准具,再通过FR后其偏振方向共被旋转了90.,通过偏振器P,一部分从输出反射镜(反射率为a)输出,而反射回来的光可以在腔内形成振荡.文献E43中用30mW的1480nm泵浦光能得到了间隔为0.8nm的17波长输出.以上方法虽均能形成稳定的多波长输出,但是都必须用液氮对EDF进行冷却,给实用带来诸多不便.用双芯掺铒光纤可以在室温下得
8、到稳定的多波长输出.双芯掺铒光纤由间距很小的两根平行纤芯组成,由于不同波长的光在双芯中耦合的周期不同,所以它们在EDF中的强度分布也是不一样的.双芯掺铒光纤是非均匀展宽介质,其非均匀展宽特性由两芯的参数和光
