相干光正交頻分復(fù)用系統(tǒng)用的寬可調(diào)諧單頻光纖激光光源的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開相干光正交頻分復(fù)用系統(tǒng)用的寬可調(diào)諧單頻光纖激光光源，包括高反射率啁啾光纖光柵，高增益光纖，低反射率啁啾光纖光柵，單模半導(dǎo)體泵浦激光器，光波分復(fù)用器，光耦合器，光環(huán)形器，可調(diào)諧光濾波器組件。低反射率啁啾光纖光柵與高反射率啁啾光纖光柵一起作為諧振腔前后腔鏡實(shí)現(xiàn)激光振蕩；從光波分復(fù)用器輸出的寬光譜激光經(jīng)過光耦合器分光后一部分通過光環(huán)形器進(jìn)入可調(diào)諧濾波器組件，通過可調(diào)諧濾波器組件選出任一ITU?T規(guī)定標(biāo)稱中心頻率對應(yīng)的波長，其3dB譜寬小于0.1nm，再通過光環(huán)形器和光耦合器返回注入諧振腔里面，對諧振腔進(jìn)行自注入鎖定，結(jié)合短線性諧振腔結(jié)構(gòu)及其濾波器組實(shí)現(xiàn)窄線寬、單一縱模模式的激光激射。
【專利說明】
相干光正交頻分復(fù)用系統(tǒng)用的寬可調(diào)諧單頻光纖激光光源
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及到相干光通信、光纖傳感、相干光譜合束等領(lǐng)域中可用于相干光正交頻分復(fù)用系統(tǒng)的光纖激光技術(shù)，具體涉及相干光正交頻分復(fù)用系統(tǒng)用的輸出波長可調(diào)諧范圍大、窄線寬的寬可調(diào)諧單頻光纖激光光源。
【背景技術(shù)】
[0002]相干光正交頻分復(fù)用(CO-OFDM)是多載波調(diào)制技術(shù)的一種，可以有效地解決由色散信道引起的符號間干擾問題，能夠廣泛地用于各種寬帶無線和有線通信中。這種抗色散能力在強(qiáng)調(diào)高速、寬帶能力的今天顯得尤為重要。相干光正交頻分復(fù)用系統(tǒng)中的關(guān)鍵光器件包括精確可調(diào)的窄線寬激光器以及中心波長和帶寬都可調(diào)的波長選擇開關(guān)。單頻光纖激光器是指激光諧振腔內(nèi)以振動單一縱模(單頻)的形式輸出，其特征為激光光譜線寬非常窄，最高可達(dá)到10—8nm，比一般常用的窄線寬DFB半導(dǎo)體激光器高出了幾個(gè)數(shù)量級，可以很好地抑制相位噪聲而實(shí)現(xiàn)大容量高速光傳輸網(wǎng)絡(luò)中對信號相位的探測。另一方面，對于具有波長動態(tài)分配的光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，可以采用輸出激光波長寬可調(diào)諧的光纖激光光源作為載波信號源。
[0003]當(dāng)前可調(diào)諧單頻激光光源的研究工作集中在使用稀土離子高摻雜石英光纖或者摻雜固態(tài)晶體作為激光的增益介質(zhì)，采用短直腔、環(huán)形腔或復(fù)合腔等結(jié)構(gòu)，在其光路中插入可靠性低的體光學(xué)元器件(偏振控制器、熱光晶體、電光晶體或F-P標(biāo)準(zhǔn)具等)用作消除空間燒孔、維持單頻運(yùn)轉(zhuǎn)或激光頻率調(diào)節(jié)，但都存在打破全光纖化結(jié)構(gòu)、摻雜離子濃度無法進(jìn)一步提高、諧振腔腔體較長、存在隨機(jī)跳模、容易出現(xiàn)多縱模等一些問題。最大難點(diǎn)是線寬較難做到1kHz以下、噪聲較大、調(diào)諧范圍不連續(xù)、長期穩(wěn)定性較差。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)上述中的不足，公開了可用于相干光正交頻分復(fù)用系統(tǒng)的寬可調(diào)諧單頻光纖激光光源，通過自注入鎖定結(jié)構(gòu)結(jié)合短線型諧振腔和可調(diào)諧濾波器組一起實(shí)現(xiàn)了全光纖結(jié)構(gòu)的寬可調(diào)諧范圍單頻光纖激光光源。
[0005]本實(shí)用新型的目的通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。
[0006]—種相干光正交頻分復(fù)用系統(tǒng)用的寬可調(diào)諧單頻光纖激光光源，包括一個(gè)高反射率啁啾光纖光柵、高增益光纖、低反射率啁啾光纖光柵、光波分復(fù)用器、單模半導(dǎo)體栗浦激光器、光耦合器、光隔離器、光環(huán)形器、可調(diào)諧光濾波器組件。各部件之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系是:高增益光纖作為結(jié)構(gòu)緊湊的激光諧振腔的增益介質(zhì)，低反射率啁啾光纖光柵和高反射率啁啾光纖光柵組成激光諧振腔的前后腔鏡，實(shí)現(xiàn)激光在腔內(nèi)的振蕩。高反射率啁啾光纖光柵、高增益光纖、低反射率啁啾光纖光柵組成了激光器的諧振腔，諧振腔輸出的激光經(jīng)過光耦合器后一部分光通過光環(huán)形器進(jìn)入可調(diào)諧光濾波器組件中，通過帶寬極窄的可調(diào)諧濾波器組件進(jìn)行任一ITU-T規(guī)定標(biāo)稱中心頻率對應(yīng)的波長選擇后，再經(jīng)由光環(huán)形器和光耦合器注入回到激光諧振腔中，結(jié)合緊湊的短線型腔的結(jié)構(gòu)，經(jīng)過注入鎖定后的諧振腔激射出ITU-T規(guī)定標(biāo)稱中心頻率對應(yīng)波長的單頻光纖激光。通過調(diào)節(jié)可調(diào)諧濾波器組件可以選擇不同的ITU-T規(guī)定標(biāo)稱中心頻率對應(yīng)的激光波長，從而實(shí)現(xiàn)寬可調(diào)諧范圍的單頻激光輸出。單頻激光信號經(jīng)由光波分復(fù)用器的信號端進(jìn)入光耦合器，然后從光隔離器的輸出端輸出。
[0007]進(jìn)一步優(yōu)化的，所述可調(diào)諧光濾波器組件是一種通過一定自由光譜范圍和帶寬去實(shí)現(xiàn)選擇通過或者阻止光路系統(tǒng)中特定的波長的器件，在結(jié)構(gòu)上包括但不限于一個(gè)或者幾個(gè)可調(diào)諧光濾波器的組合等，在實(shí)現(xiàn)方法上包括但不限于聲光可調(diào)諧濾波器、電光可調(diào)諧濾波器、機(jī)械式光可調(diào)諧濾波器、熱光可調(diào)諧濾波器等。
[0008]進(jìn)一步優(yōu)化的，所述可調(diào)諧光濾波器組件的自由光譜范圍為0.5?500nm，3dB帶寬小于0.1nm.
[0009]進(jìn)一步優(yōu)化的，所述光纖激光器是緊湊的短直腔結(jié)構(gòu)，其前腔鏡是低反射率啁啾光纖光柵，后腔鏡采用高反射率啁啾光纖光柵;所述反射率啁啾光纖光柵是對激勵光信號低反，反射率為10%?90%，其3dB反射譜寬為I?40nm。所述高反射率啁啾光纖光柵是對栗浦光高透，透射率大于90%，而對激勵光信號高反，反射率大于95%，其3dB反射譜寬為I?40nmo
[0010]進(jìn)一步優(yōu)化的，所述高增益光纖的單位長度增益大于0.2dB/cm，光纖長度為0.5?10cm0
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的技術(shù)效果是:可以將厘米量級的高增益光纖作為激光的增益介質(zhì)，由低反射率啁啾光纖光柵和高反射率啁啾光纖光柵組成諧振腔結(jié)構(gòu)的前后腔鏡，在單模半導(dǎo)體激光栗浦源的連續(xù)激勵下，纖芯中的高增益粒子發(fā)生反轉(zhuǎn)，產(chǎn)生受激發(fā)射的激光信號，諧振腔輸出的寬帶激光信號經(jīng)過光耦合器后一部分光通過光環(huán)形器進(jìn)入可調(diào)諧光濾波器組件，經(jīng)過可調(diào)諧濾波器組件的縱模選擇后得到ITU-T規(guī)定標(biāo)稱中心頻率對應(yīng)波長的單一縱模激光信號，再經(jīng)由光環(huán)形器和光耦合器注入回諧振腔中，經(jīng)過自注入鎖定后的短線型腔就可以激射出ITU-T規(guī)定標(biāo)稱中心頻率對應(yīng)的波長的單頻激光。通過調(diào)節(jié)可調(diào)諧濾波器組件可以選擇不同的ITU-T規(guī)定標(biāo)稱中心頻率對應(yīng)的波長的縱模模式，最終實(shí)現(xiàn)波長可調(diào)諧、符合ITU-T規(guī)定標(biāo)稱中心頻率的單頻激光輸出。
【附圖說明】
[0012]圖1為本實(shí)用新型一種相干光正交頻分復(fù)用系統(tǒng)用的寬可調(diào)諧單頻光纖激光光源的原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖和具體例子對本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步描述，需要說明的是本實(shí)用新型要求保護(hù)的范圍并不局限于實(shí)施例表述的范圍，以下若有未特別詳細(xì)說明之過程，均是本領(lǐng)域技術(shù)人員可參照現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。
[0014]如圖1，一種相干光正交頻分復(fù)用系統(tǒng)用的寬可調(diào)諧單頻光纖激光光源，包括一個(gè)高反射率啁啾光纖光柵1、高增益光纖2、低反射率啁啾光纖光柵3、光波分復(fù)用器4、單模半導(dǎo)體栗浦激光器5、光耦合器6、光隔離器7、光環(huán)形器8、可調(diào)諧光濾波器組件9。各部件之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系是:高增益光纖2作為結(jié)構(gòu)緊湊的激光諧振腔的增益介質(zhì)，低反射率啁啾光纖光柵3和高反射率啁啾光纖光柵I組成激光諧振腔的前后腔鏡，實(shí)現(xiàn)激光在腔內(nèi)的振蕩。高反射率啁啾光纖光柵1、高增益光纖2、低反射率啁啾光纖光柵3組成了激光器的諧振腔，諧振腔輸出的激光經(jīng)過光耦合器6后一部分光通過光環(huán)形器8進(jìn)入可調(diào)諧光濾波器組件9中，通過帶寬極窄的可調(diào)諧濾波器組件9進(jìn)行帶寬極窄的ITU-T規(guī)定標(biāo)稱中心頻率對應(yīng)的波長進(jìn)行選擇后，再經(jīng)由光環(huán)形器8和光耦合器6注入回到激光諧振腔中，結(jié)合緊湊的短線型腔的結(jié)構(gòu)，經(jīng)過自注入鎖定后的諧振腔激射出ITU-T規(guī)定標(biāo)稱中心頻率對應(yīng)的波長的單頻光纖激光。通過調(diào)節(jié)可調(diào)諧濾波器組件可以選擇不同的ITU-T規(guī)定標(biāo)稱中心頻率對應(yīng)的波長，從而實(shí)現(xiàn)寬可調(diào)諧范圍的單頻激光輸出。單頻激光信號經(jīng)由光波分復(fù)用器4的信號端進(jìn)入光耦合器6，然后從光隔離器7的輸出端輸出。通過可調(diào)諧濾波器組件選出任一ITU-T規(guī)定標(biāo)稱中心頻率對應(yīng)的波長，其3dB譜寬小于0.lnm。
[0015]實(shí)施例1
[0016]本例的寬帶光纖光柵I中心反射波長為激光輸出波長1552.52nm，3dB反射譜寬為40nm，本例中心波長反射率大于99.95% 0低反射率啁啾光纖光柵3親合輸出光柵的中心反射波長為激光輸出波長1552.52nm，其3dB帶寬為40nm，中心波長反射率為10?95%，本例中心波長射率為60%。高反射率啁啾光纖光柵I和低反射率啁啾光纖光柵3成一個(gè)具有較寬的光譜范圍選擇及濾波作用的功能模塊。其中，高反射率啁啾光纖光柵I和高增益光纖2用熔接或端面對接方式連接;高增益光纖2和低反射率啁啾光纖光柵3間采用光纖端面研磨拋光與腔鏡緊密對接方式連接。光耦合器的分光比例為從I: 99到50: 50，本例使用的是10: 90分光比例的光耦合器6。本例使用的可調(diào)諧光濾波器組件9為F-P腔可調(diào)諧濾波器，其自由光譜范圍達(dá)到70nm，3dB帶寬為0.02nm，工作波長范圍從1520-1570nmo
[0017]栗浦方式采用后向栗浦，由單模半導(dǎo)體栗浦激光器5產(chǎn)生栗浦光經(jīng)由光波分復(fù)用器3的栗浦端輸入，經(jīng)由低反射率啁啾光纖光柵3到高增益光纖2的纖芯中，進(jìn)行纖芯栗浦。栗浦光不斷抽運(yùn)纖芯中的增益粒子，使其達(dá)到粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，受激發(fā)射產(chǎn)生激光信號。諧振腔輸出的連續(xù)光信號經(jīng)過10:90的光耦合器6后，90 %的信號光通過光環(huán)形器8進(jìn)入F-P腔可調(diào)諧濾波器9中，然后經(jīng)過調(diào)節(jié)可調(diào)諧濾波器選出符合ITU-T標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，波長為1552.52nm(標(biāo)稱中心頻率193.1OTHz)的單一縱模后得到單頻激光信號，再經(jīng)由光環(huán)形器8和光耦合器6注入回諧振腔中，經(jīng)過自注入鎖定后的諧振腔產(chǎn)生波長為1552.52nm的單頻激光信號。激光信號經(jīng)由光波分復(fù)用器4的信號端進(jìn)入光耦合器6，10%的單頻激光信號從光隔離器7的輸出端輸出，通過調(diào)節(jié)F-P腔可調(diào)諧濾波器可以獲得可調(diào)諧波長范圍達(dá)到40nm，線寬〈10kHz的符合ITU-T標(biāo)稱中心頻率對應(yīng)波長的單頻激光輸出。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.相干光正交頻分復(fù)用系統(tǒng)用的寬可調(diào)諧單頻光纖激光光源，其特征在于包括一個(gè)高反射率啁啾光纖光柵(I)、高增益光纖(2)、低反射率啁啾光纖光柵(3)、光波分復(fù)用器(4)、單模半導(dǎo)體栗浦激光器(5)、光耦合器(6)、光隔離器(7)、光環(huán)形器(8)、可調(diào)諧光濾波器組件(9);各部件之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系是:高增益光纖(2)作為結(jié)構(gòu)緊湊的激光諧振腔的增益介質(zhì)，低反射率啁啾光纖光柵(3)和高反射率啁啾光纖光柵(I)組成激光諧振腔的前后腔鏡，實(shí)現(xiàn)激光在腔內(nèi)的振蕩；高反射率啁啾光纖光柵(I)、高增益光纖(2)、低反射率啁啾光纖光柵(3)組成了激光器的線型諧振腔，諧振腔輸出的激光經(jīng)過光耦合器(6)后一部分光通過光環(huán)形器(8)進(jìn)入可調(diào)諧光濾波器組件(9)中，通過可調(diào)諧濾波器組件(9)選擇任一ITU-T規(guī)定標(biāo)稱中心頻率對應(yīng)的波長，再經(jīng)由光環(huán)形器(8)和光耦合器(6)注入回到激光諧振腔中，經(jīng)過自注入鎖定后的諧振腔激射出ITU-T規(guī)定標(biāo)稱中心頻率對應(yīng)的波長的單頻光纖激光;通過調(diào)節(jié)可調(diào)諧濾波器組件能選擇不同的ITU-T規(guī)定標(biāo)稱中心頻率對應(yīng)的波長，從而實(shí)現(xiàn)寬可調(diào)諧范圍的單頻激光輸出；單頻激光信號經(jīng)由光波分復(fù)用器(4)的信號端進(jìn)入光耦合器(6)，然后從光隔離器(7)的輸出端輸出。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相干光正交頻分復(fù)用系統(tǒng)用的寬可調(diào)諧單頻光纖激光光源，其特征在于:所述可調(diào)諧光濾波器組件(9)是通過設(shè)定自由光譜范圍和帶寬去實(shí)現(xiàn)選擇通過或者阻止光路系統(tǒng)中相應(yīng)的波長的器件，在結(jié)構(gòu)上包括一個(gè)可調(diào)諧光濾波器或者多個(gè)可調(diào)諧光濾波器的組合。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的相干光正交頻分復(fù)用系統(tǒng)用的寬可調(diào)諧單頻光纖激光光源，其特征在于:所述可調(diào)諧光濾波器包括聲光可調(diào)諧濾波器、電光可調(diào)諧濾波器、機(jī)械式光可調(diào)諧濾波器或熱光可調(diào)諧濾波器。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相干光正交頻分復(fù)用系統(tǒng)用的寬可調(diào)諧單頻光纖激光光源，其特征在于:所述可調(diào)諧光濾波器組件(9)的自由光譜范圍為0.5?500 nm，3 dB帶寬小于0.1 nm05.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相干光正交頻分復(fù)用系統(tǒng)用的寬可調(diào)諧單頻光纖激光光源，其特征在于:所述光纖激光光源是直腔結(jié)構(gòu)，其前腔鏡是低反射率啁啾光纖光柵(3)，后腔鏡采用高反射率啁啾光纖光柵(I);所述反射率啁啾光纖光柵(3)是對激勵光信號低反，反射率為10%?90%，其3dB反射譜寬為I?40 nm;所述高反射率啁啾光纖光柵(I)是對栗浦光高透，透射率大于90%，而對激勵光信號高反，反射率大于95%，其3dB反射譜寬為I?40 nm。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相干光正交頻分復(fù)用系統(tǒng)用的寬可調(diào)單頻光纖激光光源，其特征在于:所述高增益光纖(6)的單位長度增益大于0.2 (113/0]1，光纖長度為0.5?100 cm。
【文檔編號】H01S3/094GK205622038SQ201521057304
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年12月18日
【發(fā)明人】徐善輝, 楊中民, 張遠(yuǎn)飛, 馮洲明, 楊昌盛
【申請人】華南理工大學(xué)