本发明专利技术述及一种自注入式多模倾斜光纤光栅外腔皮秒脉冲激光器。它包括增益开关半导体激光器本体、偏振控制器、耦合器和外腔选频器，偏振控制器、耦合器和外腔选频器依次通过光纤串连在增益开关激光器本体的信号输出端。外腔选频器由在多模光纤中写入的倾斜光栅和模式扰频器组成，模式扰频器作用于多模光纤，通过对多模光纤产生微弯使倾斜光栅具有不同的反射波长。调节F-P半导体激光器的温度和模式扰频器对多模光纤的微弯程度，可实现多波长脉冲输出和波长调谐。本发明专利技术解决了普通可调多波长脉冲激光器的成本高、结构复杂和操作不方便的问题，适用于光纤通信和光纤传感等领域。
Self injection multimode tilted fiber grating external cavity picosecond pulse laser
The present invention relates to a self injected multimode tilted fiber grating external cavity picosecond pulse laser. It includes gain switched semiconductor laser, polarization controller, coupler body and external cavity frequency selector, polarization controller, coupler and external cavity frequency selector in turn signal output by fiber series in the body of the gain switch laser end. The external cavity frequency selector by tilted grating and mode scrambler written in multimode fiber composition, mode scrambler in multimode fiber, based on Multimode Fiber Microbend tilt grating with different reflection wavelength. By adjusting the temperature of F-P semiconductor laser and mode micro noise of multimode fiber, multi wavelength pulse output and wavelength tuning can be realized. The invention solves the problems of high cost, complex structure and inconvenient operation of an ordinary tunable multi wavelength pulsed laser, and is suitable for the fields of optical fiber communication and optical fiber sensing.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术述及一种自注入式多模倾斜光纤光栅外腔皮秒脉冲激光器，尤其 是一种多波长输出和波长可调谐的皮秒脉冲激光器。
技术介绍
多波长和波长可调的短脉冲光源在光纤通信系统和光纤传感系统中有着重要的 应用。在光通信领域，光时分复用(OTDM)技术与波分复用(WDM)相结合则可以大大提高光 通信系统单信道的速率，减少波长信道数目，被认为是实现未来T bit/s光通信的优选方 案。因此，高重复率的超短光脉冲、多波长和波长可调谐光源的产生是高速OTDM和WDM系 统中的关键技术之一。并且随着光纤入户(FTTH)概念的提出，人们也正在寻求一种全新的 寻址技术来实现高速接入网。目前看来，全光码分多址(OCDMA)技术是一个很好的解决方 案，高重复速率的超短脉冲源是OCDMA技术在高速状态下进行路由寻址和几十G bit/s带 宽的高速局域网的必要的物质基础。因此，作为产生短脉冲的装置一短脉冲激光器，就越来 越受到人们的关注。而在传感领域，光纤激光器应用于传感能够体现光纤激光器和光纤传 感器的共同优势，并且具有效率高、可调谐、稳定性好、光束质量好等优点，使得传感器的性 能提高，应用更广泛。对商用的法布里一珀罗(F-P)半导体激光器进行增益开关调制是一种简单、可靠 的超短光脉冲产生技术。但是增益开关激光器存在着定时抖动和频率啁啾大的问题，这一 问题可以采用种子光注入锁定的方式来解决。种子光注入的方式可以分为外注入和自注 入两种，虽然这两种方式都可以解决增益开关的光脉冲信号的波长可调谐和抑制抖动的问 题，但外注入式增益开关激光器通常需要一种波长可调谐的窄谱线宽连续波(CW)光源作 为外部注入的种子光源，这样就导致增益开关激光器成本增加、结构复杂且体积增大。而自 注入式激光器通常只需在外腔加入选频器件对增益开关的F-P半导体激光器输出的多纵 模进行选模，选出单一纵模反馈回F-P半导体激光器中，结构简单，成本低廉。当F-P半导体激光器被直接调制在其腔长的基频或正整数倍于基频的谐波频率 时，即外加信号频率/满足mc式中， 为谐波的次数，当 =1时激光器谐振在基频状态下；C为真空中光速；η为构成 外腔的光纤的有效折射率.’L为谐振腔长度。经光纤光栅反射，重新注入腔内的光与从F-P 半导体激光器发射的光达到同步，腔内形成谐振而使所选波长的光在腔内成为优势模，在 输出端可以获得这一波长的光脉冲，并且优势模的光相对于其它模式的光来说，也具有较 大的边模抑制比(SMSR)。实现多波长输出和波长调谐的自注入系统的外腔选频器件通常有级联的光纤Bragg光栅、可调谐滤波器等，但这些器件要么增加了外腔的复杂，操作难以实现，要 么增加了系统的成本。因此，选择一种合适的外腔选频器件来实现多波长输出和波长调谐是非常有价值的。
技术实现思路
本专利技术的目的在针对已有多波长激光器的不足，提出一种自注入式多模倾斜光纤 光栅外腔皮秒脉冲激光器。该激光器能够输出多个波长的皮秒脉冲激光，并可实现波长调 谐，具有结构简单、操作简便、成本低廉等优点，可用于光纤通信和光纤传感等领域。为达到上述目的，本专利技术采用下述技术方案一种自注入式多模倾斜光纤光栅外 腔皮秒脉冲激光器，包括一个增益开关激光器本体、一个偏振控制器、一个耦合器和一个外 腔选频器，其特征在于所述偏振控制器、耦合器和外腔选频器依次通过光纤串连在所述增 益开关激光器本体的信号输出端。上述增益开关激光器本体是由一个F-P半导体激光器、一个温度控制器、一个半 导体激光器驱动电源、一个射频信号发生器、一个射频信号放大器和一个偏置器构成的增 益开关激光器，所述射频信号发生器依次经所述射频信号放大器和偏置器后连接所述F-P 半导体激光器，所述半导体激光器驱动电源连接所述偏置器，所述温度控制器连接所述F-P 半导体激光器。上述外腔选腔器由在多模光纤上写入的倾斜光栅和模式扰频器组成。倾斜光栅对 F-P半导体激光器输出的多纵模激光进行选频，并部分反馈形成自注入。上述耦合器通过单模光纤与写有倾斜光栅的多模光纤熔接相连，形成单模对多模 的结构。上述模式扰频器作用于多模光纤，对多模光纤造成微弯而导致光纤内传输光的低 阶模能量向高阶模耦合，使倾斜光栅具有多个反射波长，并且微弯作用越大，反射波长数目 也越多。上述温度控制器控制F-P半导体激光器的温度，使F-P半导体激光器发出的多纵 模激光产生漂移，通过倾斜光栅的反射实现多波长脉冲激光输出，并可控制F-P半导体激 光器的温度和多模光纤的微弯来实现波长调谐。本专利技术与现有技术相比较，具有以下突出的实质性特点和显著优点 1，结构简单、易于制造、成本低、可光学集成。2，操作简单，只需要调节F-P半导激光器的温度和通过模式扰频器在多模光纤上 造成微弯，就可以实现不同波长的脉冲激光输出，并且具有波长调谐的功能。3，定时抖动和频率啁啾小，稳定性好。附图说明图1为本专利技术的结构框图。图2为不同重量的砝码造成多模光纤微弯时倾斜光栅的反射谱图。图3为无微弯作用下调节F-P半导体激光器的温度得到的单波长激光光谱图。图4为无微弯作用下调节F-P半导体激光器的温度得到的单波长脉冲图。图5为多模光纤在一定微弯作用下调节F-P半导体激光器的温度得到的双波长激 光光谱图。 图6为图5中的双波长脉冲激光经12-km单模光纤后的脉冲图。图7为多模光纤在一定微弯作用下调节F-P半导体激光器的温度得到的三波长激 光光谱图。具体实施例方式本专利技术的一个优选实施例结合附图说明如下参见图1，本自注入式多模倾斜光纤光栅外腔皮秒脉冲激光器包括增益开关激光器本 体(1)、偏振控制器(2)、耦合器(3)和外腔选频器(4)，所述偏振控制器(2)、耦合器(3)和 外腔选频器(4)依次通过光纤串连在所述增益开关激光器本体(1)的信号输出端。增益开关激光器本体(4)是由F-P半导体激光器(5)、温度控制器(6)、半导体激光 器驱动电源(7)、射频信号发生器(8)、射频信号放大器(9)和偏置器(10)构成的增益开关 激光器。所述射频信号发生器(8)依次经所述射频信号放大器(9)和偏置器(10)后连接所 述F-P半导体激光器(5)，所述半导体激光器驱动电源(7)连接所述偏置器(10)，所述温度 控制器(6)连接所述F-P半导体激光器(5)。半导体激光器驱动电源(7)的偏置电流设置 低于F-P半导体激光器(5)的阈值电流，射频信号发生器(8)发出的电信号经过射频信号 放大器(9)进行放大，与偏置电流一起通过偏置器(10)进行耦合对F-P半导体激光器(5) 形成增益开关调制。温度控制器(6)用于控制F-P半导体激光器(5)的温度，温度不同时， F-P半导体激光器(5)输出的多纵模会有所不同，表现为温度升高，优势模向长波长方向漂 移。外腔选腔器(4)由在多模光纤(11)上写入的倾斜光栅(12)和模式扰频器(13)组 成。耦合器(3)通过单模光纤(14)与写有倾斜光栅(12)的多模光纤(11)熔接相连，形成单 模对多模的结构。倾斜光栅(12)对F-P半导体激光器(5)输出的多纵模激光进行选频，一 部分反馈形成自注入，一部分经耦合器(3)输出即为超短脉冲序列。倾斜光纤光栅(12)是 在多模光纤(11)中写入的，多模光纤(11)可以承载多个模式，这些模式具有不同本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种自注入式多模倾斜光纤光栅外腔皮秒脉冲激光器，包括一个增益开关激光器本体（１）、一个偏振控制器（２）、一个耦合器（３）、一个外腔选频器（４），其特征在于：所述偏振控制器（２）、耦合器（３）和外腔选频器（４）依次通过光纤串连在所述增益开关激光器本体（１）的信号输出端。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘云启，蔡同健，陈剑峰，王廷云，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：31
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