专利名称：一种双频dfb光纤激光器的利记博彩app
技术领域：
本发明属于光纤激光器领域，特别是涉及用光差拍产生毫米波的双频光纤激光器。主要用于光载无线(ROF，radio over fiber)技术、带移动通信、网络无线接入、智能交通和卫星通信、光纤传感技术等领域。
背景技术：
双频光纤激光器在光学传感、干涉测量和波分复用光通信及光差拍产生毫米波等领域有着重要应用。由于双频激光器输出的两个激光模式来自同一谐振腔和增益介质，它们的频率差和相位差稳定，因此相干性和稳定性好。与双频半导体激光器(线宽为MHz量级)相比，双频光纤激光器线宽很窄(只有几 KHz至几十KHz)，相干性好；与双频气体激光器(最大频差为几百MHz)相比，双频光纤激光器可输出高达几十GHz至几百GHz频差的双频激光，能光差拍产生60GHz等毫米波；并且， 双频光纤激光器结构简单，体积小，可采用全光纤元件，易与光纤通信系统接口，因此在波分复用光通信、光纤互联网与宽带无线通信融合的光载无线(ROF)系统中具有很好的应用前景。
目前国内外双频(双波长单纵模)光纤激光器大多是采用掺铒光纤和长腔结构，且在谐振腔中插入了饱和吸收体、多重双频窄带滤波器或偏振控制器等选模元件，以抑制掺铒光纤增益均勻展宽导致的模式竞争，从而产生不稳定的单纵模或多纵模振荡，例如清华大学采用超窄带双透射谱光纤布拉格光栅来选模，得到了最高频差40. 95GHz的双波长单纵模光纤激光器(Chen X F, Deng Z C, Yao J P. Photonic Generation of Microwave Signal Using a Dual Wavelength Single-Longitudinal Mode Fiber Ring Laser. IEEE Trans. Microw. Theory Tech. , 2006, 54(3) : 804-809.)，华中科技大学采用 F-P滤波器，得到了最高频差25. 4GHz的双波长单纵模光纤激光器(Sun J Q, Huang L. Photonic generation of frequency-switchable microwave signals exploiting polarization-induced spectrum splitting in fiber grating-based Fabry-Perot filters. Opt. Commun, 2007, 273(5): 482-487)。由于长腔光纤激光器的选模元件和腔长容易受震动和温度等因数影响，所以这些传统的双频光纤激光器还不能商用，存在不稳定的单纵模或多纵模振荡以及结构较复杂等问题。DFB(分布反馈)半导体激光器以其稳定性高、单纵模工作、调制特性好等优点而成为目前光通信系统中普遍采用的光源。在半导体DFB激光器中，如不破坏谐振器的对称性，将出现由截止带分隔的两个单纵模(Maniyeh Razeghi, et al. Low Threshod Distributed Feedback Lasers Fabricated on Material Grown Compltely by LP-M0CVD. IEEE J. of Quantum Electron. 1985，21 (6) : 507)。然而，半导体 DFB 激光器的分布反馈光栅长度非常有限，其截止带宽较小，所以不能产生所需频差(如30GHz-60GHz)的双频激光。
在光纤上形成DFB可通过调节泵浦功率获得所需的激光功率，而且可以灵活地控制截止带的频宽获得所需的频差，因此双频DFB光纤激光器是光学产生毫米波的理想光源。但是，目前国内外的双频DFB光纤激光器几乎都是采用非均勻光栅(如相移光栅或取样光栅 Jie Sun, et al Dual w avelength DFB fiber laser based on unequ aliz ed phase shifts IEEE Photon .Technol .Le tt.，2006， 18( 23):2493" 2495， Yitang Daij et al. Dual w avelength DFB fiber laser based on a chirped s tructure and the equ ivalent phase shift method. IEEE Phot on. Technol. Lett.，2006，18 ( 18 ):1964 1966)来产生双频激光，由于相移光栅或取样光栅难以获得大频率间隔(一般低于50GHz)的双频激光，并且刻制工艺还不成熟，光栅刻制的准确性、一致性和稳定性均难以满足要求， 因此这类双频DFB光纤激光器还不能商用。
综上所述，目前长腔式双频光纤激光器存在稳定差、结构较复杂等缺点，而短腔式双频 DFB光纤激光器几乎都采用相移光栅或取样光栅，存在双峰滤波器刻制困难、双峰频率间隔小、刻制的准确性、一致性和稳定性难以满足要求等缺点。
发明内容
本发明的发明目的在于提供一种双频激光频差大、制造成本低、使用稳定性高的双频DFB光纤激光器。本发明是这样实现的，包括有源光纤、信号/泵浦波分复用器、泵浦激光器，在有源光纤上刻制有均勻光纤光栅，均勻光纤光栅的端口与信号/泵浦波分复用器的其中一端口相连，泵浦激光器通过光纤与信号/泵浦波分复用器的另一端口相连，信号/泵浦波分复用器的激光输出端为双频激光输出端。工作时，泵浦激光器通过信号/泵浦波分复用器的另一端口对有源光纤进行反相泵浦，有源光纤上的均勻光纤光栅将泵浦激光器的激光整理成双频激光激光并从信号/泵浦波分复用器的输出端输出。在有源光纤上刻制均勻光栅形成的DFB激光器，其振荡模式分布如图2所示 (H. Kogelnik and C. V. Shank. Coupled-wave Theory of Distributed Feedback Lasers, J. App 1. Phys. , 1972，43:2327-2335.)。各振荡模式对称地分布在布拉格波长)(B两侧， Xb处没有振荡模从而形成截止带；振荡模的振幅随模式阶数的增加而指数减少，主模振幅比边模振幅高20dB以上。本发明利用这两个主振荡模式来获取所需频差的双频激光，而无需附加滤波元件，简单，成本低。截止带分隔的两个主纵模的波长间距为
A=XB2/2neffLeff, Lrff为光栅的有效长度，nrff为光栅的有效折射率。对于一定的nrff和 Xb,通过调节Lrff来实现所需双频激光的波长间隔A。采用增益均衡原理来抑制模式竞争， 实现双频(双纵模)激光稳定输出。目前制作均勻光栅的技术已成熟并产品化，因此光栅刻制的一致性、准确性和稳定性均能满足要求。 本发明具有以下特点
(1)充分利用均勻光栅DFB光纤激光器截止带所分隔的且有高边模抑制比的两个纵模来获得所需频差、稳定的双频激光，而无需附加滤波元件，结构紧凑，成本低。(2)通过调节光栅的有效长度来实现所需双频激光的频差。
图1为本发明的结构示意图； 图2为本发明的双频激光振荡模式分布图。
具体实施例方式现结合附图和实施例对本发明做进一步详细描述
如图所示，本发明包括有源光纤4、信号/泵浦波分复用器2、泵浦激光器3，在有源光纤4上刻制有均勻光纤光栅1，均勻光纤光栅1的端口 1-1与信号/泵浦波分复用器2的其中一端口相连2-1，泵浦激光器3通过光纤与信号/泵浦波分复用器2的另一端口 2-2相连，信号/泵浦波分复用器的激光输出端2-3为双频激光输出端。有源光纤4是铒/镱共掺光纤，有源光纤的长度为2—8厘米。信号/泵浦波分复用器2采用980/1550nm波分复用器，泵浦激光器3用980nm半导体激光器。泵浦激光器3输出的980nm激光通过信号/泵浦波分复用器2的端口(2_2) 注入铒/镱共掺有源光纤4，基态％3+(镱离子)吸收大部分泵浦光后激发到高能级。相邻的 Er3+(铒离子)和％3+(镱离子)之间交叉弛豫使能量通过— Er3+离子对迅速转移给Er3+， 使Er3+从基态跃迁到激发态，激发态通过受激辐射产生1550nm激光。这些激光在均勻光纤光栅1中来回反射和选频，最后通过均勻光纤光栅1的端口(1-1)、信号/泵浦波分复用器 2的端口 0-1)，从端口(2-3)输出双频激光。由于镱离子具有较宽的吸收带宽和较大的吸收截面，可实现高浓度掺杂，因而ErAb双掺光纤在980nm处的泵浦吸收强度比普通掺铒光纤高出两个量级，因此ErAb同掺光纤激光器的阈值低，激光输出斜效率高；并且在一定输出功率时铒离子掺杂浓度较低，避免了激光器的自脉动效应。对于一定的Iirff和&，通过调节Leff来实现所需双频激光的波长间隔A。例如，在1550nm通信波长附近，)CB=1550nm，设 Iieff =1. 48，则要产生60GHz频率间隔的双频激光，光栅有效长度的计算值为Leff =1. 69mm。 目前光栅刻制技术已经成熟，在Er/yb光纤上刻制这样长的均勻光栅完全可以实现。采用增益均衡原理来抑制掺铒光纤增益均勻展宽导致的模式竞争，实现双频(双纵模)激光稳定输出。
权利要求
1.一种双频DFB光纤激光器，其特征在于包括有源光纤、信号/泵浦波分复用器、泵浦激光器，在有源光纤上刻制有均勻光纤光栅，均勻光纤光栅的端口与信号/泵浦波分复用器的其中一端口相连，泵浦激光器通过光纤与信号/泵浦波分复用器的另一端口相连，信号/泵浦波分复用器的激光输出端为双频激光输出端。
2.根据权利要求1所述的双频DFB光纤激光器，其特征在于有源光纤是铒/镱共掺光纤。
3.根据权利要求2所述的双频DFB光纤激光器，其特征在于有源光纤的长度为2—8 厘米。
4.根据权利要求2或3所述的双频DFB光纤激光器，其特征在于信号/泵浦波分复用器采用980/1550nm波分复用器，泵浦激光器3用980nm半导体激光器。
全文摘要
一种双频DFB光纤激光器，其特征在于包括有源光纤、信号/泵浦波分复用器、泵浦激光器，在有源光纤上刻制有均匀光纤光栅，均匀光纤光栅的端口与信号/泵浦波分复用器的其中一端口相连，泵浦激光器通过光纤与信号/泵浦波分复用器的另一端口相连，信号/泵浦波分复用器的激光输出端为双频激光输出端。本发明与已有技术相比，具有双频激光频差大、制造成本低、使用稳定性高的优点。
文档编号H01S3/067GK102263357SQ20111015589
公开日2011年11月30日 申请日期2011年6月11日 优先权日2011年6月11日
发明者陈国杰, 黄德修 申请人:佛山科学技术学院