一种新通信波段的宽调谐单频光源制造技术

本发明专利技术属于激光器技术领域，具体涉及一种新通信波段的宽调谐单频光源，包括由激励端到输出端依次设置的基频光源系统、基频光耦合系统和斯托克斯光谐振系统；基频光源系统包括由激励端到输出端依次设置的基频光源、相位调制器和光放大器；基频光耦合系统包括多个透镜，对基频光源系统输出的光束进行整形聚焦；斯托克斯光谐振系统包括依次设置的斯托克斯光高反镜、拉曼晶体和斯托克斯光部分反射镜；相比现有技术，(1)本发明专利技术中基频光源发出的光的谱线宽度及波长均可调,实现了光纤激光器或固体激光器均难以实现的1260

【技术实现步骤摘要】
一种新通信波段的宽调谐单频光源


[0001]本专利技术属于激光器
，具体涉及一种新通信波段的宽调谐单频光源。

技术介绍

[0002]波长位于通信窗口的高性能单频相干光源是光通信领域无可替代的有力工具。当前光通信领域所用光源为基于掺铒光纤放大（EDFA）技术实现的波长处于1530
‑
1625 nm（C+L波段）波段单频激光。
[0003]近十年来，随着互联网流量的增速，信息需求以每年30%
‑
40%的容量直线上涨，基于EDFA技术的传统C+L波段通信带宽较窄的局限性逐渐显现，限制了光通信向更高容量、更高传输速度的目标发展，有专家学者于2020年指出预计未来20年将遭遇“传输容量危机”。因此，解决通信带宽限制，提高通信系统传输容量迫在眉睫。
[0004]O波段（1260
‑
1360 nm）和E波段（1360
‑
1460 nm）位于单模光纤通信第二和第五窗口，因缺乏此波段内的可靠单频相干光源，至今未被有效开发利用，若可开发出位于O+E波段的可靠单频相干光源，将为有效开发利用第二、第五通信窗口打下坚实基础，助力解决“传输容量危机”。
[0005]目前可实现0+E波段的方法主要有两种：一是通过泵浦掺铋光纤获得，但该方法存在着掺铋光纤制备工艺复杂、不成熟且制作成本高，短期无法实现商业化产品；发光机理尚不明晰且激光器输出激光效率低的问题尚未得到有效解决的问题，限制了其发展。另一种是通过光纤拉曼激光器手段获得，其发展受限于可用的拉曼增益介质。
[0006]目前，在光纤拉曼激光器中主要采用石英光纤作为拉曼增益纤，拉曼增益峰值频移较小（～440 cm
‑1），不易于实现大范围波长拓展，为获得目标波长激光往往需要经过多级级联拉曼，这会在很大程度上增加系统的复杂程度及器件的制作难度，降低系统的效率。
[0007]另一种可选的拉曼增益纤为多组分软玻璃光纤，如锗硅酸盐光纤、磷硅酸盐光纤等，此种光纤往往造价昂贵，提高了系统的成本。需要指出的是，尽管磷硅酸盐光纤具有较大的拉曼频移（1330 cm
‑1），但由于其拉曼增益谱范围宽达40 THz且拉曼增益接近，在高功率拉曼系统中，容易出现多波长同时起振的问题，加大了实现稳定单频光源的难度，导致其在该领域的应用受限。
[0008]此外，为更大程度上的提高光通信网络的灵活性，减少系统的备份费用和运营费用，密集波分复用（DWDM）技术在光通信系统中的应用必不可少，此种技术要求光源除具备单频性外还需具有波长可调谐性。因此，在实现O+E波段激光运转的同时还需要保证光源的单频性和可调谐性。
[0009]目前见诸报道的通过上述两种方案实现光源单频运转的方法主要是基于DFB或DBR结构单频种子光放大技术，此种技术途径存在着制作工艺复杂，成本高的较为明显缺点。基于上述问题，本专利技术提出了一种基于受激拉曼散射（SRS）技术的新通信波段宽调谐单频固体拉曼激光器，以解决现有技术手段无法简单实现可靠的1260
‑
1460 nm范围内宽调谐单频相干光源的问题。

技术实现思路

[0010]本专利技术针对上述的现有技术手段无法简单实现可靠的1260
‑
1460 nm范围内宽调谐单频相干光源的问题，提供了一种新通信波段的宽调谐单频光源。
[0011]为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种新通信波段的宽调谐单频光源，包括由激励端到输出端依次设置的基频光源系统、基频光耦合系统和斯托克斯光谐振系统； 所述基频光源系统包括依次设置的基频光源、相位调制器和光放大器；所述基频光耦合系统包括多个透镜，对所述基频光源系统输出的光束进行整形聚焦；所述斯托克斯光谐振系统包括依次设置的斯托克斯光高反镜拉曼晶体和斯托克斯光部分反射镜，所述斯托克斯光高反镜和斯托克斯光部分反射镜组成两镜驻波腔结构的斯托克斯光谐振腔。
[0012]作为优选，所述拉曼晶体为KGW晶体、YVO4晶体、BaWO4晶体和Ba(NO3)2晶体中的一种。
[0013]作为优选，所述基频光源系统输出的光束在斯托克斯光谐振系统内经级联拉曼后，得到最终输出的斯托克斯光。
[0014]作为优选，所述斯托克斯光谐振系统输出的斯托克斯光的波长处于1260
‑
1460nm范围内，所述基频光源发出的光束的波长为1010
‑
1060nm、1030
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1090nm或1020
‑
1070nm。
[0015]作为优选，所述基频光耦合系统中的多个透镜均镀有基频光波段宽带增透膜。
[0016]作为优选，所述斯托克斯光高反镜镀有基频光波段增透、1160
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1460nm高反膜；所述斯托克斯光部分反射镜镀有基频光波段高反膜、1160
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1460nm部分反射膜；所述拉曼晶体输出端面和输入端面分别镀有1160
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1460nm波段增透膜和基频光波段增透膜。
[0017]作为优选，所述宽调谐单频光源系统还包括依次设置的光隔离器和基频光反射镜系统，所述光隔离器和基频光反射镜系统处于基频光源系统和基频光耦合系统之间。
[0018]作为优选，所述基频光反射镜系统包括第一基频光反射镜和第二基频光反射镜，所述第一基频光反射镜和第二基频光反射镜均镀有基频光波段宽带高反膜。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的优点和积极效果在于：(1)基频光源系统中的相位调制器可改变基频光的谱线宽度；斯托克斯光谐振系统将基频光的波长频移至目标波长；所以本专利技术中基频光源发出的光的谱线宽度及波长均可调,实现了光纤激光器或固体激光器均难以实现的1260
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1460 nm范围内宽调谐单频相干光源；(2)利用有别于传统单频光源的实现手段(即基于受激拉曼散射(SRS)过程无增益烧孔的特性)，在简单的驻波腔结构下便可实现相干光的单频运转，从而大大简化了系统的复杂程度，降低了系统的成本；(3)由于本专利技术中基频光的线宽可调，可根据实际情况选用合适线宽的基频光，最大程度上放宽对基频光线宽的要求，从而降低了实现基频光源的难度。此外，由于基频光源线宽要求的放宽，可缓解激光放大过程中非线性效应的对放大功率提升的限制，实现基频光更高功率的放大，便于后续实现更高功率的斯托克斯光；(4)本专利技术提供了一种可获得新波段、宽调谐且单频运转光源的新技术。由于不需采用任何模式限制措施，也无需采用高功率单频基频光进行泵浦，通过该技术方案实现的
光源具有结构简单紧凑、低成本、稳定高效的优势。通过本专利技术技术实现的1260
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1460 nm范围内宽调谐单频相干光源是光通信领域的潜力光源，助力解决将来可能面临的“传输容量危机”问题，具有重要的现实意义。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，图1为实施例1提供的新通信波段的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新通信波段的宽调谐单频光源，其特征在于，包括由激励端到输出端依次设置的基频光源系统、基频光耦合系统和斯托克斯光谐振系统；所述基频光源系统包括依次设置的基频光源(1)、相位调制器(2)和光放大器(3)；所述基频光耦合系统包括多个透镜，对所述基频光源系统输出的光束进行整形聚焦；所述斯托克斯光谐振系统包括依次设置的斯托克斯光高反镜(6)拉曼晶体(7)和斯托克斯光部分反射镜(8)，所述斯托克斯光高反镜(6)和斯托克斯光部分反射镜(8)组成两镜驻波腔结构的斯托克斯光谐振腔。2.根据权利要求1所述的新通信波段的宽调谐单频光源，其特征在于，所述拉曼晶体(7)为KGW晶体、YVO4晶体、BaWO4晶体和Ba(NO3)2晶体中的一种。3.根据权利要求2所述的新通信波段的宽调谐单频光源，其特征在于，所述基频光源系统输出的光束在斯托克斯光谐振系统内经级联拉曼后，得到最终输出的斯托克斯光。4.根据权利要求3所述的新通信波段的宽调谐单频光源，其特征在于，所述斯托克斯光谐振系统输出的斯托克斯光的波长处于1260
‑
1460nm范围内，所述基频光源(1)发出的光束的波长为1010
‑
1060nm、1030
‑
1090nm或1020
‑<...

【专利技术属性】
技术研发人员：王昌，
申请(专利权)人：山东飞博赛斯光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：