專利名稱：雙穩(wěn)區(qū)間可調(diào)的環(huán)行雙穩(wěn)態(tài)摻鉺光纖激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種激光技術(shù)領(lǐng)域的器件，具體是一種雙穩(wěn)區(qū)間可調(diào)的環(huán)行 雙穩(wěn)態(tài)摻鉺光纖激光器。
技術(shù)背景光學雙穩(wěn)態(tài)是在激光發(fā)明15年以后引起人們重視的一種新的非線性光學現(xiàn) 象。光學雙穩(wěn)態(tài)在光通信、光計算、光傳感、以及激光強度控制技術(shù)等方面都有 重要應(yīng)用。相對于電子器件，光學雙穩(wěn)器件不僅具有類似的各種功能，而且還具 有許多優(yōu)越特性，如抗電磁干擾、響應(yīng)速度快等。近幾年來，隨著光纖技術(shù)的發(fā) 展，光纖激光器中的光學雙穩(wěn)逐漸成為研究的熱點。加拿大Qinghe Mao等人在《IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS》(《光子 技術(shù)快報》)VOL. 14, NO. 9, SEPTEMBER 2002 (2002年九月，第14期，第9 頁)中的一篇論文"Optical Bistability in an L-Band Dual-Wavelength Erbium-Doped Fiber Laser With Overlapping Cavities" ( L段雙波長復(fù)合腔 摻鉺光纖激光器中的光學雙穩(wěn)態(tài)現(xiàn)象)中提出通過控制光纖激光器中的腔內(nèi)損耗 來調(diào)節(jié)光學雙穩(wěn)態(tài)區(qū)間的大小，這種方法通過增大腔內(nèi)損耗來擴大雙穩(wěn)態(tài)區(qū)間的 大小，但會帶來一些效率問題。經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)文獻的檢索發(fā)現(xiàn)，韓國Jung Mi 0h等人在《IEEE JOURNAL OF QUANTUM ELECTRONICS》(《量子電子學報》)VOL. 40， NO. 4， APRIL 2004 (2004 年四月，第40期，第40頁)中的一篇論文"Strong Optical Bistability in a Simple L-Band Tunable Erbium-Doped Fiber Ring Laser"(可調(diào)諧L段環(huán)形摻 鉺光纖激光器中強光學雙穩(wěn)態(tài)現(xiàn)象)中給出了環(huán)形摻鉺光纖激光器中的光學雙穩(wěn) 態(tài)現(xiàn)象，并指出可通過調(diào)整激光器中摻鉺光纖的長度和激光波長來控制光學雙穩(wěn) 態(tài)區(qū)間的大小。然而對于一個特定的摻鉺光纖激光器，其使用的摻鉺光纖的長度 是固定的，激光器的工作波長也是根據(jù)工作需要來決定的。因此，這種控制光學 雙穩(wěn)態(tài)區(qū)間大小意義不大。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種雙穩(wěn)區(qū)間可調(diào)的環(huán)行 雙穩(wěn)態(tài)摻鉺光纖激光器，使其采用兩段摻鉺光纖， 一段用作增益體，另一段用作 吸收體，產(chǎn)生光學雙穩(wěn)態(tài)現(xiàn)象，通過對用作吸收體的摻鉺光纖注入少量泵浦光來 改變其吸收性能，則可以達到調(diào)節(jié)雙穩(wěn)態(tài)區(qū)間大小的目的。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本發(fā)明包括第一泵浦源、第一 WDM(波 分復(fù)用)耦合器、增益段摻鉺光纖、第二 WDM耦合器、第二泵浦源、第三WDM 耦合器、吸收段摻鉺光纖、10/90光纖耦合器，其中第一泵浦源與第一WDM耦 合器的藍色端口相連，第一WDM耦合器的黑色端口與增益段摻鉺光纖一端相連， 增益段摻鉺光纖的另一端與第二 W謹耦合器的黑色端口相連，第二 WDM耦合器的 藍色端口作為引出增益段摻鉺光纖內(nèi)未用完的泵浦光的出口 ，第二 WDM耦合器的 紅色端口與第三WDM耦合器的紅色端口相連，第二泵浦源通過第三W面耦合器的 藍色端口與吸收段摻鉺光纖的一端相連，吸收段摻鉺光纖的另一端與10/90光纖 耦合器的合波端相連，10/90光纖耦合器的90%端口與第一個WDM耦合器的紅色 端口相連，構(gòu)成一個環(huán)形腔光纖激光器。所述吸收段摻鉺光纖通過光纖濾波器與10/90光纖耦合器相連。所述光纖濾波器和10/90光纖耦合器之間、吸收段摻鉺光纖與光纖濾波器之 間或10/90光纖耦合器與第一WDM耦合器之間，設(shè)有光纖隔離器，即光纖隔離器 設(shè)在上述三個位置的其中之一。所述光纖隔離器設(shè)在光纖濾波器和10/90光纖耦合器之間時，光纖隔離器的 入口與光纖濾波器的出口相連，光纖隔離器的出口與10/90光纖耦合器的合波端 相連。所述光纖隔離器設(shè)在10/90光纖耦合器與第一 WDM耦合器之間時，光纖隔離 器的入口與10/90光纖耦合器的的90%端口相連，光纖隔離器的出口與第一WDM 耦合器的紅色端口相連。本發(fā)明中，第一泵浦源為增益段摻鉺光纖提供泵浦能量，增益段摻鉺光纖對 信號光進行增益，第二 W匿耦合器把增益段摻鉺光纖尾部殘余的泵浦光引出環(huán)形 腔，以防止殘余泵浦光影響吸收段摻鉺光纖的吸收性能，進而影響最大雙穩(wěn)區(qū)間 的大小，吸收段摻鉺光纖用于信號光的吸收，第二泵浦源用于改變吸收段慘鉺光纖的吸收性能，以調(diào)節(jié)雙穩(wěn)態(tài)區(qū)間的大小。吸收段摻鉺光纖的非線性吸收性能是 產(chǎn)生雙穩(wěn)態(tài)的主要原因，光纖濾波器用于窄化激光的帶寬，光纖隔離器用于保證 激光在環(huán)形光纖激光器中的單向傳輸，10/90光纖耦合器則是用于激光的輸出。 本發(fā)明起初第一泵浦源的輸出功率為零，第二泵浦源的輸出功率為零。逐步 調(diào)大第一泵浦源的輸出功率，直至10/90光纖耦合器處有激光輸出。設(shè)此時第一 泵浦源的功率為PlmW。接著逐步調(diào)小第一泵浦源的輸出功率，直至10/90光纖 耦合器處的激光消失。設(shè)此時對應(yīng)的第一泵浦源的功率為P2 mW。光學雙穩(wěn)態(tài)區(qū) 間APl則為Pl-P2mW。此時稍微調(diào)大一點第二泵浦源的輸出功率，與上述步驟 相同，測得光學雙穩(wěn)態(tài)區(qū)間為AP2。 API 〉 AP2。這就是整個可調(diào)雙穩(wěn)態(tài)的工 作流程。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果本發(fā)明通過可產(chǎn)生非線性效應(yīng) 的吸收體摻鉺光纖，產(chǎn)生光學雙穩(wěn)態(tài)現(xiàn)象。通過注入泵浦光來改變吸收體的吸收 性能，則可以調(diào)節(jié)雙穩(wěn)態(tài)區(qū)間的大小。本發(fā)明的調(diào)節(jié)方式使用方便，調(diào)節(jié)幅度大， 可從雙穩(wěn)態(tài)區(qū)間的最大值調(diào)節(jié)到零。


圖l本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2本發(fā)明中的可調(diào)雙穩(wěn)態(tài)現(xiàn)象圖；圖3本發(fā)明中的雙穩(wěn)態(tài)區(qū)間大小與第二泵浦源能量的關(guān)系圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例作詳細說明本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案 為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護 范圍不限于下述的實施例。如圖1所示，本實施例包括第一泵浦源l、第一WDM耦合器2、增益段摻 鉺光纖3、第二WDM耦合器4、第二泵浦源5、第三WDM耦合器6、吸收段慘鉺光 纖7、 10/90光纖耦合器9，其中第一泵浦源1與第一 WDM耦合器2的藍色端口相連，第一 WDM耦合器2的黑 色端口與增益段摻鉺光纖3 —端相連，增益段摻鉺光纖3的另一端與第二 WDM 耦合器4的黑色端口相連，第二 WDM耦合器4的藍色端口作為引出增益段摻鉺光 纖3內(nèi)未用完的泵浦光的出口，第二 WDM耦合器4的紅色端口與第三WDM耦合器6的紅色端口相連，第二泵浦源5通過第三WDM耦合器6的藍色端口與吸收段摻 鉺光纖7的一端相連，吸收段摻鉺光纖7的另一端與10/90光纖耦合器9的合波 端相連，10/90光纖耦合器9的90%端口與第一個WDM耦合器2的紅色端口相連， 構(gòu)成一個環(huán)形腔光纖激光器。所述吸收段摻鉺光纖7通過光纖濾波器8與10/90光纖耦合器9相連。所述光纖濾波器8和10/90光纖耦合器9之間、10/90光纖耦合器9與第一 WDM耦合器2之間或吸收段摻鉺光纖7與光纖濾波器8之間，設(shè)有光纖隔離器， 即光纖隔離器10設(shè)在上述三個位置其中之一。所述光纖隔離器10設(shè)在光纖濾波器8和10/90光纖耦合器9之間時，光纖 隔離器10的入口與光纖濾波器8的出口相連，光纖隔離器10的出口與10/90 光纖耦合器9的合波端相連。所述光纖隔離器10設(shè)在10/90光纖耦合器9與第一 W匿耦合器2之間時， 光纖隔離器10的入口與10/90光纖耦合器9的的90%端口相連，光纖隔離器10 的出口與第一 WDM耦合器2的紅色端口相連。本實施例中，第一泵浦源1為增益段摻鉺光纖3提供泵浦能量，增益段摻鉺 光纖3對信號光進行增益，第二 WDM耦合器2把增益段摻鉺光纖3尾部殘余的泵 浦光引出環(huán)形腔，以防止殘余泵浦光影響吸收段摻鉺光纖7的吸收性能，進而影 響最大雙穩(wěn)區(qū)間的大小，吸收段摻鉺光纖7用于信號光的吸收，第二泵浦源5 用于改變吸收段摻鉺光纖7的吸收性能，以調(diào)節(jié)雙穩(wěn)態(tài)區(qū)間的大小，吸收段摻鉺 光纖7進行非線性吸收，光纖濾波器8用于窄化激光的帶寬，光纖隔離器8用于 保證激光在環(huán)形光纖激光器中的單向傳輸，10/90光纖耦合器9則是用于激光的 輸出。本實施例在把第二泵浦源5的輸出調(diào)為零時，調(diào)節(jié)第一泵浦源1的功率大小， 當?shù)谝槐闷衷?的功率額為62. 5毫瓦時，該功率稱為激光器的上升泵浦閾值， 在10/90光纖耦合器9處有激光輸出。此時把第一泵浦源1的功率調(diào)小，直到調(diào) 節(jié)為47. 1毫瓦時，該功率稱為激光器的下降泵浦閾值，在10/90光纖耦合器9 處激光才消失。此激光器的上升泵浦閾值比下降泵浦閾值大的現(xiàn)象，被稱為環(huán)形 光纖激光器中的光學雙穩(wěn)態(tài)現(xiàn)象。在第二泵浦源5為0mW和0. 93mW時的整個雙 穩(wěn)態(tài)過程中，10/90光纖耦合器9處輸出激光的相對功率與第一泵浦源功率的關(guān)系曲線如圖2所示，其中，第二泵浦源5的能量為0mW，雙穩(wěn)態(tài)區(qū)間大小為上升 泵浦閾值與下降泵浦閾值之差為15. 4毫瓦(62. 5毫瓦-47. 1毫瓦)，如圖3中的 0點。第二泵浦源5的能量為0. 93mW，雙穩(wěn)態(tài)區(qū)間大小為上升泵浦閾值與下降泵 浦閾值之差為5. 3 mW。進而，若把第二泵浦源5的功率調(diào)為0.46毫瓦，此時測得的光學雙穩(wěn)態(tài)區(qū) 間大小為12.2毫瓦，如圖3中的P點。第二泵浦源5的功率為9.6毫瓦時，光 學雙穩(wěn)態(tài)區(qū)間大小為零，如圖3中的Q點，即此時不存在光學雙穩(wěn)態(tài)現(xiàn)象。第二 泵浦源5對吸收段摻鉺光纖7影響可迅速改變激光器中光學雙穩(wěn)態(tài)區(qū)間大小。
權(quán)利要求
1、一種雙穩(wěn)區(qū)間可調(diào)的環(huán)行雙穩(wěn)態(tài)摻鉺光纖激光器，包括第一泵浦源、第一WDM耦合器、10/90光纖耦合器，其特征是，還包括增益段摻鉺光纖、第二WDM耦合器、第二泵浦源、第三WDM耦合器、吸收段摻鉺光纖，其中第一泵浦源與第一WDM耦合器的藍色端口相連，第一WDM耦合器的黑色端口與增益段摻鉺光纖一端相連，增益段摻鉺光纖的另一端與第二WDM耦合器的黑色端口相連，第二WDM耦合器的藍色端口作為引出增益段摻鉺光纖內(nèi)未用完的泵浦光的出口，第二WDM耦合器的紅色端口與第三WDM耦合器的紅色端口相連，第二泵浦源通過第三WDM耦合器的藍色端口與吸收段摻鉺光纖的一端相連，吸收段摻鉺光纖的另一端與10/90光纖耦合器的合波端相連，10/90光纖耦合器的90％端口與第一個WDM耦合器的紅色端口相連，構(gòu)成一個環(huán)形腔光纖激光器。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙穩(wěn)區(qū)間可調(diào)的環(huán)行雙穩(wěn)態(tài)摻鉺光纖激光器，其 特征是，所述吸收段摻鉺光纖通過光纖濾波器與10/90光纖耦合器相連。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙穩(wěn)區(qū)間可調(diào)的環(huán)行雙穩(wěn)態(tài)摻鉺光纖激光器，其 特征是，所述光纖濾波器和10/90光纖耦合器之間或光纖濾波器與吸收段摻鉺光 纖之間，設(shè)有光纖隔離器。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙穩(wěn)區(qū)間可調(diào)的環(huán)行雙穩(wěn)態(tài)摻餌光纖激光器，其 特征是，所述光纖隔離器設(shè)在光纖濾波器和10/90光纖耦合器之間時，光纖隔離 器的入口與光纖濾波器的出口相連，光纖隔離器的出口與10/90光纖耦合器的合 波端相連。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙穩(wěn)區(qū)間可調(diào)的環(huán)行雙穩(wěn)態(tài)摻鉺光纖激光器，其 特征是，所述10/90光纖耦合器與第一 TOM耦合器之間設(shè)有光纖隔離器。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙穩(wěn)區(qū)間可調(diào)的環(huán)行雙穩(wěn)態(tài)摻鉺光纖激光器，其 特征是，所述光纖隔離器，其入口與10/90光纖耦合器的的90%端口相連，光纖 隔離器的出口與第一 WDM耦合器的紅色端口相連。
全文摘要
一種光電子器件領(lǐng)域的雙穩(wěn)區(qū)間可調(diào)的環(huán)行雙穩(wěn)態(tài)摻鉺光纖激光器，包括第一泵浦源、第一WDM耦合器、10/90光纖耦合器、增益段摻鉺光纖、第二WDM耦合器、第二泵浦源、第三WDM耦合器、吸收段摻鉺光纖，第一泵浦源與第一WDM耦合器相連，第一WDM耦合器與增益段摻鉺光纖相連，增益段摻鉺光纖與第二WDM耦合器相連，第二WDM耦合器口將未用完的泵浦光引出環(huán)形腔，第二WDM耦合器與第三WDM耦合器相連，第二泵浦源通過第三WDM耦合器與吸收段摻鉺光纖相連，吸收段摻鉺光纖與10/90光纖耦合器相連，10/90光纖耦合器與第一個WDM耦合器相連。吸收體摻鉺光纖產(chǎn)生光學雙穩(wěn)態(tài)現(xiàn)象，并能調(diào)節(jié)光學雙穩(wěn)態(tài)區(qū)間大小。
文檔編號H01S3/06GK101257178SQ200810034299
公開日2008年9月3日 申請日期2008年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月6日
發(fā)明者吳至境, 曹莊琪, 沈啟舜, 黎 詹, 邵加峰 申請人:上海交通大學