功率等化的光纤元件制造技术

一种功率等化的光纤元件，其特征是：其包含： 一雷射以产生雷射光； 一光隔离器（ｏｐｔｉｃａｌ ｉｓｏｌａｔｏｒ），其输入端连接至所述雷射； 一光分歧器（ｒａｔｉｏ ｃｏｕｐｌｅｒ），其输入端连接至所述光隔离器的输出端，并具有特定复数个输出端； 特定复数个光纤雷射共振腔，每一所述光纤雷射共振腔的输入端连接至所述光分歧器其中一个输出端，以产生特定复数个波道的雷射输出； 特定复数个泵激反射光栅，其中每一所述泵激反射光栅连接至其中一个所述光纤雷射共振腔，以使所述复数个波道的雷射输出的功率相等。（*该技术在2011年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本技术涉及一种雷射光源模组，特别是一种功率等化的光纤元件。关于分波多工雷射光源，目前以同时使用多个半导体分布回馈式(DFB)雷射最为被广泛使用，随着传输速提高，对雷射光源的要求为窄频宽、频率稳定度佳且波长精确、以及中高准位的输出功率。DBF雷射阵列(Laser array)可同时作多波道传输，是不错的选择，不过由于是制作在同一个基座上，故无法对波长或光功率稍为偏差的频道作各别调整。考虑光纤雷射源于掺铒光纤的放大自发辐射曲线不平坦，多波道光纤雷射各波道分别Lasing后，输出信号准位可能会高低不平，会造成各信号波长间的输出准位(Power level)以及信号对杂讯比(Signal to noise ratio，SNR)不等，尤其在经过数级光放大器后更为明显，此将明显劣化传输品质。对多波道光源的选择，先前国外文献有利用各别独立的半导体雷射组成多波道雷射光源，或于同一基座上制作半导体雷射阵列，或串联多个分布回授式雷射阵列，或用两个梳形滤波器(Comb filters)于环形雷射中等方法。详细内容请参考美国专US5,910,962、US5,524,118、US5,600,665、以及US5,721,635等专利案。然而，上述国外文献上虽曾述及多波道光纤雷射光源的制作方式，然并未在功率等化问题上作克服。在另一方面，国内虽已有学术单位研制出单频道光纤雷射，仍未有作多波道功率等化光源的研究与生产。因此，针对光纤雷射阵列进行功率等化的研究，便成为学术界及产业界一项相当重要的课题。本新型的再一目的是提供一种雷射光源模组。本新型揭露一种功率等化的光纤元件，其包含一雷射以产生雷射光；一光隔离器(optical isolator)，其输入端连接至所述雷射；一光分歧器(ratio coupler)，其输入端连接至所述光隔离器的输出端，并具有特定复数个输出端；特定复数个光纤雷射共振腔，每一所述光纤雷射共振腔的输入端连接至所述光分歧器其中一个输出端，以产生特定复数个波道的雷射输出；特定复数个泵激反射光栅，其中每一所述泵激反射光栅连接至其中一个所述光纤雷射共振腔，以使所述复数个波道的雷射输出的功率相等。本技术的重点在于利用共振腔外参数调整法，将所述特定复数个波道的雷射输出调整成等功率。较佳者，其中所述共振腔外参数调整法系在每一所述光纤雷射共振腔的腔外提供一泵激反射光栅，采用逆向计算法，即先将未修饰的WDM光源输出结果(频道间光信号准位会有高有低)找出，籍以调整每一所述泵激反射光栅的反射率，使得所述特定复数个波道的雷射输出的功率相等。较佳者，其中所述共振腔外参数调整法系在每一所述光纤雷射共振腔的腔外提供一泵激反射光栅，采用逆向计算法，即先将未修饰的WDM光源输出结果(频道间光信号准位会有高有低)找出，藉以调整每一所述泵激反射光栅的中心波长偏移，使得所述特定复数个波道的雷射输出的功率相等。较佳者，其中所述共振腔外参数调整法系在每一所述光纤雷射共振腔的腔外提供一泵激反射光栅，采用逆向计算法，即先将未修饰的WDM光源输出结果(频道间光信号准位会有高有低)找出，藉以调整每一所述泵激反射光栅的掺铒光纤的长度，使得所述特定复数个波道的雷射输出的功率相等。本新型所揭露的功率等化光纤元件具有如下的优点(1)使用掺铒光纤雷射产生特定放大波长在1550nm频带，可完全和掺铒光纤放大器光信号放大的频带吻合。(2)架构便宜利用N对反射波长相同的光纤光栅作光纤雷射的共振腔反射面，仅需用一颗980nm或1480nm的半导体雷射泵激即可。(3)体积小因N条光纤光栅可并联在一起，且只含一颗泵激雷射，故模组很轻便。(4)温度系数小以光纤为基础材料的光纤雷射，温度系数仅半导体雷射的1/6，波长可精确控制而不易飘移。图2A是本新型第一实施例中，藉控制共振腔外各波道泵激反射光栅(Pumpreflector)的反射率(Reflectivity)作功率等化的示意图；图2B是本新型第二实施例中，藉控制共振腔外各波道泵激反射光栅(Pumpreflector)的中心波长偏移(Offset)作功率等化的示意图；图2C是本新型第三实施例中，藉控制共振腔外各波道掺铒光纤的长度(EDFlength、li)作功率等化的示意图。光纤雷射乃在约数公分长的掺铒光纤(Erbium-doped fiber、EDF)两旁，放置相同反射中心波长的光纤光栅，使光信号在此两端点产生共振波长(即为布拉格波长)。至于波长功率的大小，乃取决于泵激雷射功率、EDF长度(L)与掺杂Er3+浓度值等数值，以及成对光栅反射器的反射率(R1、R2)。光纤雷射可以简化成两阶雷射系统(two-level system)，在起始共振条件时输入条件为Pp+(λp)＝Pp°and PASE+(λi)＝Ps+(λi)＝0 at z＝0(1)其中Pp°代表在Z＝0的输入雷射功率，预描述雷射共振，以下的边界条件可适用n＝n-1R0(λi)A1 at z＝0 (2)n＝n-1Ri(λi)A2 at z＝L (3)其中n代表第n个叠代值；R0(λi)及Ri(λi)则为λi在z＝0及z＝L的反射率；A1及A2则系前后光纤光栅对所产生的损耗。将上述原理应用在实际的架构上，拟采用将N条光纤雷射并接方式，再用适当的耦合器或分歧器将泵激雷射光导入光纤中。首先请参考附图说明图1A及图1B，其为本新型的并联泵激分光式光纤雷射阵列架构图。其中图1A是本新型所揭露的并联泵激分光式光纤雷射阵列架构图，为前向泵激并联泵激分光式光纤元件，“前向泵激”意谓泵激雷射方向相同于多波道雷射出来的方向；图1B是本新型所揭露的并联泵激分光式光纤雷射阵列架构图，为后向泵激并联泵激分光式光纤元件，“后向泵激”意谓泵激雷射方向相反于多波道雷射出来的方向。首先利用一泵激雷射(pump laser diode)10以产生雷射，经由一光隔离器(optical isolator)20后进入一1×N的光分歧器(1×N ratiocoupler)30。所述1×N的光分歧器30的N个输出端分别连接至N个光纤雷射共振腔(fiber laser cavity)，分别为第一光纤雷射共振腔40a、第二光纤雷射共振腔40b等等至第N光纤雷射共振腔40n，其中所述第一光纤雷射共振腔40a连接至第一输出端、第二光纤雷射共振腔40b连接至第二输出端、第n光纤雷射共振腔40n连接至第n输出端等等。为使分波多工(WDM)传输品质得以确保，必须再解决频道间功率不等化的问题，考量泵激功率及光栅反射率等参数对各波道间的功率影响，再作参数最佳化设计与分析，由于雷射输出功率由多项参数所决定，计算上颇为复杂。解决上述问题采用逆向计算法，即先将未修饰的WDM光源输出结果(频道间光信号准位会有高有低)找出，再逐一调整掺铒光纤的长度或光栅的反射率(当然亦可混合调整)以平坦化频道间的功率，配合实验或理论上的数据，固定每次制作的条件相同，则商品化的规格(如光栅的反射率、掺铒光纤的长度等等)即可确定。本新型以泵激光源并联方式，制作多波道功率等化光纤雷射，假设每段掺铒光纤长度相同，且在泵激光源给予的功率均相同情况下，光纤光栅雷射光功率的大小，因掺铒光纤的自发放大辐射不平坦，此增益值在各波长不一样(例如本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：廖显奎，
申请(专利权)人：廖显奎，
类型：实用新型
国别省市：