專利名稱：基于光纖環(huán)形腔內光相位調制和光放大的相干多波長光源的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于大容量微波光子通信或是波分復用光纖通信領域，特別是基于光纖環(huán) 形腔內光相位調制和光放大的相干多波長光源。
背景技術：
國內外產生用于微波光子通信的多波長光源的方法主要是有利用光學非線性效 應來產生超連續(xù)光源，但需要瓦級強泵浦光泵浦非線性介質，不同波長光波之間的相干性 較差，拍頻毫米波頻率穩(wěn)定性不好。對超短脈沖泵浦產生的超連續(xù)光源進行光譜分割，但它 是脈沖方式工作，輸出功率低。對于利用非線性光纖的超連續(xù)譜光源，要求泵浦光脈沖功率 很高，泵浦脈沖光的幅度抖動以及啁啾都會引起超連續(xù)譜的幅度抖動。ASE具體是什么的 縮寫，什么含義以及相應調制不穩(wěn)定、四波混頻等非線性效應也會降低SC具體是什么的縮 寫，什么含義的相干性，從而降低拍頻毫米波的頻率穩(wěn)定性，而且它對外部環(huán)境非常敏感。 多激光器陣列方法的缺點同樣是拍頻毫米波頻率穩(wěn)定性不好。利用兩個相位鎖定激光器的 輸出激光，但結構復雜，穩(wěn)定困難，成本高，只能獲得單個微波光子通信用毫米波。用單頻激 光的幅值調制和相位調制產生的邊帶光作為多波長光源，拍頻毫米波的頻率穩(wěn)定，但主要 用來獲得單個微波光子通信用毫米波，且光功率利用率低?，F在用于波分復用光通信的光 源主要是單波長光源，采用腔內濾波等方法產生的多波長激光的單個波長激光的功率性不 夠理想。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服以上所述缺陷，提供一種基于光纖環(huán)形腔內光相位調制和 光放大方法產生的可用于大容量微波光子通信領域或是密集波分復用光纖通信領域的多 波長窄線寬相干激光光源，用于微波光子通信中心站，該光源可以產生數百個頻率穩(wěn)定的 光毫米波，避免使用多個光源；用于波分復用光網絡節(jié)點，該光源可以替代數百個窄線寬激 光器，大幅降低微波光子通信中心站或是波分復用光網絡節(jié)點成本。為了實現上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術方案如下一種基于光纖環(huán)形腔內光相位調制和光放大的相干多波長光源，其中激光光源發(fā) 出的激光束通過光耦合模塊進入光纖環(huán)形腔，在所述光纖環(huán)形腔內包括光相位調制模塊和 光放大模塊。上述光放大模塊為有源光纖光放大器，包括有源光纖、有源光纖泵浦激光器和波 分復用器，其中波分復用器的一個輸入端與所述光相位調制模塊的輸出端相連接，另一個 輸入端與所述有源光纖泵浦激光器的輸出相連接，所述波分復用器的一個輸出端與所述有 源光纖的一端連接，所述有源光纖的另一端與所述光耦合模塊的一個輸入端相連接構成所 述光纖環(huán)形腔。所述光放大模塊也可以為半導體光放大器。在上述光纖環(huán)形腔中加入腔長與偏振控制器，所述光纖環(huán)形腔的輸出端與濾波模 塊相連接，在所述激光光源與所述光耦合模塊之間加入光隔離器，所述光相位調制模塊帶
3有射頻驅動信號源。將穩(wěn)定單頻窄線寬信號激光輸入到內置相位調制器和光放大器的光纖環(huán)形腔內， 腔長控制器實現信號光通過相位調制器時的相位相同，在腔內多次循環(huán)通過相位調制器的 信號光的相位調制深度不斷增大，高階邊帶的幅值也就隨相位調制深度不斷增大而增大， 產生多波長激光，同時腔內光放大器補償調制產生的多邊帶激光在腔內循環(huán)損耗，得到多 波長窄線寬相干激光光源。輸入激光可表示為
。和是輸入信號光的幅
值，角頻率和隨機相位，加在相位調制器上射頻調制電壓為vm(t) =Vcicosc^t,產生的相
位調制量為:
進入諧振腔內的窄線寬單頻激光在腔內往返
反射多次通過相位調制器，調整腔長實現相鄰兩次相位調制同相疊加，在腔內η次往返反 射后的光波的相位調制量就是ηβ，同時腔內光放大作用實現往返反射功率凈損耗接近于 零實現多次腔內往返反射，腔內相干疊加輸出的基波，偶次邊帶，奇次邊帶波長激光的幅 值基波嚴五。 偶次邊帶 奇次邊帶 其中，m是正整數，a是與腔相關的常系數，R內置相位調制的有源光纖法布里-珀 羅諧振腔的有效環(huán)程反射系數。根據Bessel函數，高相位調制指數使高階與低階邊帶幅值 相當。例如，當相位調制指數為305弧度的相位調制波的第300階邊帶的幅值達到10. 0%，O 和1階的幅值為4. 3%。調節(jié)泵浦光功率可以使輸入光波在腔內往返足夠多次數，實現300 階邊帶的幅值達到mW級。這樣經交叉分插復用器和帶通濾波器就可以獲得600個波長的 窄線寬激光，可以滿足波分復用光網絡節(jié)點對多波長激光源的要求，提供數百個窄線寬激 光光源；且鄰近各波長激光之間拍頻頻率接近單頻，可以滿足微波光子無線電通信中中心 站的對相干激光光源的要求，提供數百個毫米波激光光源。輸出各波長激光頻率等于輸入激光中心頻率加/減射頻調制波中心頻率的整數 倍，通過調節(jié)輸入光波長和射頻調制波頻率，實現輸出多波長激光頻率的可調性。波分復用 用的單波長光源和微波光子通信用的雙波長激光用交叉分插復用器和解波分復用器或是 帶通濾波器濾出。本發(fā)明的有益效果在于1.基于光纖環(huán)形腔內光相位調制和光放大的多波長光 源，輸出功率高，可以輸出數百個波長窄線寬激光，各波長激光功率穩(wěn)定；2.鄰近波長激光 之間的相干性好，可以拍頻產生理想的微波光子通信用毫米波，一個本發(fā)明光源就可以提 供微波光子通信中心站和波分復用光節(jié)點的光源；3.本發(fā)明光源結構簡單，所用光器件成 熟，不需要大功率泵浦光，成本低。


圖1是本發(fā)明具體實施方式
的結構示意圖
具體實施例方式現結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步的說明。如圖1所示是本發(fā)明具體實施方式
的結構示意圖，波長在光通信1. 55 μ m窗口，激 光線寬在IMHz左右，單模尾纖輸出功率在毫瓦級的單頻窄線寬帶半導體激光器1與光纖光 隔離器2的一端熔接，光纖光隔離器2的另一端與構成光纖環(huán)形腔的輸入/輸出2X2光纖 耦合器3的一輸入端熔接，2 X 2光纖耦合器3的一輸出端與光相位調制器5的一端熔接，且 用2X2光纖耦合器3 —輸出端與光相位調制器5之間的光纖繞或是固定在壓電陶瓷上構 成腔長與偏振控制器4，光相位調制器5的另一端與波分復用器8的1. 55 μ m輸入端熔接， 波分復用器8的輸出端與有源光纖7的一端熔接，用部分有源光纖7繞或是固定在壓電陶 瓷上構成腔長與偏振控制器6，有源光纖7的另一端與環(huán)形腔的輸入/輸出2X2光纖耦合 器3的另一輸入端熔接構成光纖環(huán)形腔，腔長控制器實現信號光通過相位調制器時的相位 相同，在腔內多次循環(huán)通過相位調制器的信號光的相位調制深度不斷增大，高階邊帶的幅 值也就隨相位調制深度不斷增大而增大，產生多波長激光，同時腔內光放大器補償調制產 生的多邊帶激光在腔內循環(huán)損耗，得到多波長窄線寬相干激光光源。有源光纖泵浦激光器 11輸出尾纖與波分復用器8的另一輸入端熔接，這樣在2 X 2光纖耦合器3另一輸出端可作 為輸出端或是光纖環(huán)形腔的輸出端輸出多波長窄線寬相干激光，這一輸出端與濾波器組12 的輸入端熔接，濾波器組12將多波長激光分解為單波長多路激光光纖輸出。在上述具體實施方式
中，光纖環(huán)形腔內光相位調制器5與由有源光纖7、波分復用 器8、有源光纖泵浦激光器11構成的光放大模塊可以調換位置，并且光放大模塊也可以采 用半導體光放大器，取代上述的有源光纖光放大器。在上述具體實施方式
中，多波長光源從 2 X 2光纖耦合器3的一個輸出端輸出，也可以從光纖環(huán)形腔內的某一段輸出。上述說明只是該發(fā)明的具體實施方式
，其不對發(fā)明的實質內容構成限制，所屬技 術領域的普通技術人員在閱讀了說明書后可以對上述的具體實施方式
作修改或變形，而不 背離發(fā)明的實質和范圍。
權利要求
一種基于光纖環(huán)形腔內光相位調制和光放大的相干多波長光源，其特征在于，激光光源發(fā)出的激光束通過光耦合模塊進入光纖環(huán)形腔，在所述光纖環(huán)形腔內包括光相位調制模塊和光放大模塊。
2.根據權利要求1所述的多波長光源，其特征在于，所述光放大模塊為有源光纖光放 大器，包括有源光纖、有源光纖泵浦激光器和波分復用器，其中波分復用器的一個輸入端與 所述光相位調制模塊的輸出端相連接，另一個輸入端與所述有源光纖泵浦激光器的輸出相 連接，所述波分復用器的一個輸出端與所述有源光纖的一端連接，所述有源光纖的另一端 與所述光耦合模塊的一個輸入端相連接構成所述光纖環(huán)形腔。
3.根據權利要求1所述的多波長光源，其特征在于，所述光放大模塊為半導體光放大器ο
4.根據權利要求2或3所述的多波長光源，其特征在于，在所述光纖環(huán)形腔中加入腔長 與偏振控制器。
5.根據權利要求1至3任一所述的多波長光源，其特征在于，所述光纖環(huán)形腔的輸出端 與濾波模塊相連接。
6.根據權利要求1至3任一所述的多波長光源，其特征在于，在所述激光光源與所述光 耦合模塊之間加入光隔離器。
7.根據權利要求1所述的多波長光源，其特征在于，所述光相位調制模塊帶有射頻驅動信號源。
全文摘要
本發(fā)明基于光纖環(huán)形腔內光相位調制和光放大的相干多波長光源，用于大容量微波光子通信和密集波分復用光纖通信領域。發(fā)明中激光光源發(fā)出的激光束通過光耦合模塊進入光纖環(huán)形腔，在所述光纖環(huán)形腔內包括光相位調制模塊和光放大模塊。光放大模塊可以采用有源光纖光放大器或半導體光放大器。本發(fā)明的光源輸出功率高，可以輸出數百個波長窄線寬激光，各波長激光功率穩(wěn)定；鄰近波長激光之間的相干性好，可以拍頻產生理想的微波光子通信用毫米波；同時光源結構簡單，所用光器件成熟，不需要大功率泵浦光，成本低。
文檔編號G02F1/35GK101881917SQ20091005071
公開日2010年11月10日 申請日期2009年5月7日 優(yōu)先權日2009年5月7日
發(fā)明者崔懷軍, 胡宗福 申請人:胡宗福;上海豐天信息技術有限公司