一种全光纤结构可切换C/L波段放大自发辐射光源系统

本发明涉及光纤通信技术和光纤传感技术领域，特别涉及可切换l、c+l波段放大自发辐射(ase)光源。

背景技术：

近年来，随着各种通信产品的普及，对通信容量的要求越来越高，渐渐地，以往的c波段宽带光源已经无法满足人们对于带宽的需求，人们随即将眼光放在了比c波段更长的l波段。目前，实现宽带和超宽带放大的主导思想还是将各个波段放大器进行组合的方法。研究人员在对于各种结构的掺铒光纤宽带ase光源的研究中发现，不添加增益平坦滤波器(gff)的前提下，c+l波段宽带ase光源的输出谱型大多是不平坦的，在1535nm附近会存在波峰，这是由于铒离子的特性造成的。如果不解决这种问题的话，其输出谱型的波峰和其他位置的增益功率差将会非常大，会严重影响输出光谱整体的可用带宽和平坦度。同样在ase光源领域，往往c波段输出功率较高，c+l波段功率较小，l波段的应用领域又在不断拓宽，如果单一ase光源，能实现c,l,c+l三个波段输出将大大提升ase光源的应用领域。因此设计一种简易调谐装置在c,l,c+l波段间内对激光器的波段进行调谐具有很强的实用价值。

技术实现要素：

故为了实现在不添加gff情况下，在c,l,c+l波段间切换的ase光源，本发明提供一种新型可切换l、c+l波段放大自发辐射(ase)光源。基于放大自发辐射的工作原理，采用成熟商用光纤放大器、较常用的单模纤芯泵浦结构，分别利用掺铒光纤的增益特性，在泵浦激光器提供泵浦(抽运)能量的条件下，er³⁺离子吸收泵浦光形成粒子数反转过程，继而产生放大自发辐射(ase)光输出。调节光开关通路，即可实现工作波段的切换，最终实现输出功率稳定、光谱平坦度好、波段可切换的ase光输出。其技术方案为，

一种全光纤结构可切换c/l波段放大自发辐射光源系统，包括c波段产生装置和l波段产生装置，泵浦光通过第一光开关进入c波段产生装置或l波段产生装置；所述l波段产生装置包括第一波分复用器、光隔离器和光光环形器，泵浦光依次通过第一波分复用器、第一段低掺铒光纤和第一光纤反射镜后由第一波分复用器依次进入光隔离器、光环形器，由光环形器输出后，依次进入第二段低掺铒光纤和第二光纤反射镜，由第二光纤反射镜返回光环形器，由光环形器输出至第一光纤耦合器输出l波段光；所述c波段产生装置包括第二波分复用器、第三光纤反射镜和第三段低掺铒光纤，泵浦光依次经过第二波分复用器、第三段低掺铒光纤和第三光纤反射镜，由第三光纤反射镜进入第二波分复用器后进入第一光纤耦合器，输出c波段光。

进一步的，还包括第二光纤耦合器、第三光纤耦合器，两者之间设有第二光开关，泵浦光通过第二光纤耦合器进入c波段产生装置，通过第三光纤耦合器进入l波段产生装置；泵浦光通过第一光开关、第二光开关实现l波段光、c波段光、c+l波段光之间的切换。

进一步的，产生l波段光包括以下步骤：

s1.泵浦光由激光二极管产生，泵浦光通过第一光开关进入第三光纤耦合器，由第三光纤耦合器依次进入第一波分复用器、第一段低掺铒光纤和第一光纤反射镜，由第一光纤反射镜经过第一波分复用器进入光隔离器；

s2.c波段光通过光隔离器进入光环形器，由光环形器输出后，依次进入第二段低掺铒光纤和第二光纤反射镜，由第二光纤反射镜进入光环形器；

s3.l波段光通过光环形器进入第一光纤耦合器，由第一光纤耦合器输出l波段光。

进一步的，产生c波段光包括以下步骤：

s1.泵浦光由激光二极管产生，泵浦光通过第一光开关进入第二光纤耦合器，由第二光开关选择依次进入第二波分复用器、第三段低掺铒光纤和第三光纤反射镜，由第三光纤反射镜经过第二波分复用器；

s2.c波段光通过第二波分复用器进入第一光纤耦合器，输出c波段光。

进一步的，产生c+l波段光包括以下步骤：

s1.泵浦光由激光二极管产生，泵浦光通过第一光开关同时进入第二光纤耦合器和第三光纤耦合器；

s2.泵浦光由第二光纤耦合器一部分经过第二光开关进入第三光纤耦合器，另一部分进入第二波分复用器；由第三光纤耦合器依次进入第一波分复用器、第一段低掺铒光纤和第一光纤反射镜，由第一光纤反射镜经过第一波分复用器进入光隔离器，c波段光通过光隔离器进入光环形器，由光环形器输出后，依次进入第二段低掺铒光纤和第二光纤反射镜，由第二光纤反射镜进入光环形器；同时第二波分复用器输出的泵浦光依次经过第三段低掺铒光纤和第三光纤反射镜，由第三光纤反射镜经过第二波分复用器输出；

s3.光环形器出来的光与第二波分复用器出来的光在第一光纤耦合器耦合后输出c+l段光。

进一步的，c波段、l波段ase光输出光的切换方法为，

泵浦光通过第一光开光进行切换，第二光开关始终关闭，第一光开光决定了泵浦光是首先经过l波段产生装置，还是c波段产生装置；

当先经过l波段产生装置时，使得c波段产生装置无泵浦光注入，故输出光为l波段ase光；

当先经过c波段产生装置时，泵浦光注入c波段产生装置，l波段产生装置则无泵浦光注入，实现c波段的ase光输出，从而实现c、l波段ase光输出光的切换。

进一步的，c+l波段、l波段ase光输出光的切换方法为，

泵浦光通过第一光开光开关进行切换，第一光开光决定了泵浦光是首先经过第二光纤耦合器，还是第三光纤耦合器；

当先经过第三光纤耦合器时，其就饶过第二光纤耦合器，使得第二部分无泵浦光注入，故输出光为l波段ase光；

当先经过第二光纤耦合器时，就将泵浦光分为两路，此时第二光开光打开，一路泵浦l波段产生装置，另一路泵浦c波段产生装置，最终在第一光纤耦合器处耦合输出，实现c+l波段的ase光输出，从而达到实现l与c+l波段ase光输出光的切换。

c+l波段、c波段ase光输出光的切换方法为，

泵浦光路通过第一光开光开关进入第二光纤耦合器，由第二光开关进行切换，第二光开光决定了泵浦光是同时经过第三光纤耦合器和第二波分复用器还是单独进入第二波分复用器；

同时进入第三光纤耦合器和第二波分复用器实现c+l波段的ase光输出；单独进入第二波分复用器，实现c波段的ase光输出,从而达到实现c与c+l波段ase光输出光的切换

进一步的，放大自发辐射光源系统为全光纤结构，可切换c/l/c+l波段。

有益效果

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1)采用波段组合的方法，通过光开光改变ld泵浦光路，实现单个ld产生c，l波段光，进而选择输出光波段。并且在不添加增益平坦滤波器的情况下，其光谱平坦度高；

2)本发明使用的切换结构简单，与目前可调谐ase光源相比结构更简单，稳定性强，在减少成本的同时，实现切换波段的功能。

3)本发明使用全光纤结构，结构稳定，不易受外界环境干扰，且采用光纤反射镜反射ase光，进行二次放大，提高了泵浦效率。

附图说明

图1为c、l、c+l波段可切换ase光源系统示意图；

图2为输出l波段光谱图；

图3为输出c+l波段光谱图；

图4为c、l波段可切换ase光源系统示意图；

其中1、第一光纤反射镜(ofr)2、第一段低掺铒光纤(edf)3、第一波分复用器(wdm)4、光隔离器(iso)5、第二段低掺铒光纤6、第二光纤反射镜(ofr)7、光光环形器(oc)8、1×2第一光纤耦合器9、第三光纤反射镜(ofr)10、第三段低掺铒光纤(edf)11、第二波分复用器(wdm)12、第一1×2光开关(opticalswitch)13、976nm激光二极管(ld)14、第二1×2光纤耦合器15、第三1×2光纤耦合器；16、第二光开关。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明公开内容的理解更加透彻全面。

本实例提供基于光开关调控的l、c或c+l波段切换的ase光源结构如图1所示，其包括三部分：第一部分为l波段产生装置，由第一光纤反射镜1、第一段低掺铒光纤2、第一波分复用器(980/1550)3、光隔离器4、第二段低掺铒光纤5、第二光纤反射镜6、光环形器7、第一1×2光纤耦合器8组成。第二部分为c波段产生装置，由第三光纤反射镜9、第三段低掺铒光纤10、第二波分复用器11组成，第三部分则是泵浦光与波段切换装置，由第一1×2光开关12、976nm激光二极管13、第二1×2光纤耦合器14、第三1×2光纤耦合器15、第二光开关16组成。

所述泵浦光包括976nm激光二极管和尾纤，所述976nm激光二极管的中心波长为976nm，为单模泵浦，平均功率大于300mw，所述尾纤为单模光纤。

第一1×2光纤耦合器8、第二1×2光纤耦合器14、第三1×2光纤耦合器15的分光比均为50：50，且对s+c+l波段高透。

第一波分复用器3、第二波分复用器11的型号均为976/1550，第一波分复用器、第二波分复用器有两个输出端，三段端尾纤，其中尾纤为单模光纤，其中一端为1550端，一端为976端。

第一段低掺铒光纤2、第二段低掺铒光纤5采用ofs公司的mp980光纤，其纤芯与包层分别为7μm/125μm，利用第一光纤反射镜1、第二光纤反射镜7使得l波段的二次吸收效率明显提升，缩短了所用的edf的长度。

本实施例所述的第一低掺铒光纤(edf)长度为13.3m，在976nm的吸收率为6db/m。

本实施例所述的第二edf长度为90m，在976nm的吸收率为6db/m。

本实施例所述的第三edf长度为7.5m，在976nm的吸收率为6db/m。

本实施例所述的第一光纤反射镜、第二光纤反射镜中心波长为1570nm，带宽为100nm，透过率为≥90％。

本实施例所述的光纤环形器8中心波长为1580nm，在s+c+l波段高透。

本实施例所述的光开关在关闭情况下，其透过率为-30db。

产生l波段光包括以下步骤：

s1.泵浦光由976nm激光二极管13产生，泵浦光通过第一1×2光开关12进入第三1×2光纤耦合器15，此时第二光开关16关闭，光由第三1×2光纤耦合器15依次进入第一波分复用器3、第一段低掺铒光纤2和第一光纤反射镜1，由第一光纤反射镜1反射后再经过第一段低掺铒光纤2，然后是通过第一波分复用器3进入光隔离器4；

s2.c波段光通过光隔离器4进入光环形器7，由光环形器7输出后，依次进入第二段低掺铒光纤5和第二光纤反射镜6，由第二光纤反射镜6再次进入光环形器7；

s3.l波段光通过光环形器7进入第一1×2光纤耦合器8，由第一1×2光纤耦合器8输出l波段光。

产生c波段光包括以下步骤：

s1.泵浦光由激光二极管13产生，泵浦光通过第一1×2光开关12进入第二1×2光纤耦合器14，此时第二光开关16关闭，光由第二1×2光纤耦合器14、第二光开关16依次进入第二波分复用器11、第三段低掺铒光纤10和第三光纤反射镜9，由第三光纤反射镜9经过第二波分复用器11；

s2.c波段光通过第二波分复用器11进入第一1×2光纤耦合器8，输出c波段光。

产生c+l波段光包括以下步骤：

s1.泵浦光由激光二极管13产生，泵浦光通过第一1×2光开关12同时进入第二1×2光纤耦合器14和第三1×2光纤耦合器15，此时第二光开关16打开；

s2.泵浦光由第二光纤耦合器14一部分经过第二光开关16进入第三光纤耦合器15，另一部分进入第二波分复用器11；由第三光纤耦合器15依次进入第一波分复用器3、第一段低掺铒光纤2和第一光纤反射镜1，由第一光纤反射镜1经过第一波分复用器3进入光隔离器4，c波段光通过光隔离器4进入光环形器7，由光环形器7输出后，依次进入第二段低掺铒光纤5和第二光纤反射镜6，由第二光纤反射镜6进入光环形器7；同时第二波分复用器11输出的c波段光依次经过第三段低掺铒光纤10和第三光纤反射镜9，由第三光纤反射镜9经过第二波分复用器11输出；

s3.光环形器7出来的光与第二波分复用器11再次出来的光在第一1×2光纤耦合器8耦合后输出c+l段光。

实施例1、实现l与c+l波段的切换方法如下：

本实施例所述的泵浦光发出的泵浦光束通过第一波分复用器进入所述的第一部分的第一段低掺铒光纤、第二段低掺铒光纤进行泵浦，形成l波段的输出。

本实施例所述的泵浦光发出的泵浦光束分别通过第一波分复用器和第二部分的第二波分复用器进入所述的第一低掺铒光纤、第三段低掺铒光纤进行泵浦，形成c+l波段的输出。

第三部分中泵浦光路通过第一光开光开关12进行切换，第一光开光12决定了泵浦光是首先经过第二1×2光纤耦合器14，还是第三1×2光纤耦合器15。当先经过第三1×2光纤耦合器15时，其就饶过第二1×2光纤耦合器14，使得第二部分无泵浦光注入，故输出光为l波段ase光。当先经过第二1×2光纤耦合器14时，就将泵浦光分为两路，此时第二光开光16打开，一路泵浦l波段产生装置，另一路泵浦c波段产生装置，最终在第一1×2光纤耦合器8处耦合输出，实现c+l波段的ase光输出，从而达到切换l与c+l波段ase光输出光的作用。

实施例2、实现l与c波段的切换，方法如下：

本实施例所述的泵浦光发出的泵浦光束通过第一波分复用器进入所述的第一部分的第一段低掺铒光纤、第二段低掺铒光纤进行泵浦，形成l波段的输出。

本实施例所述的泵浦光发出的泵浦光束通过第二部分的第二波分复用器进入所述的第一段低掺铒光纤进行泵浦，形成c波段的输出。

本实施例所述的第一掺铒光纤edfl长度为13.3m，在976nm的吸收率为6db/m。

本实施例所述的第二掺铒光纤edfl长度为90m，在976nm的吸收率为6db/m。

本实施例所述的第三掺铒光纤edfl长度为7.5m，在976nm的吸收率为6db/m。

本实施例所述的光纤反射镜其中心波长为1570nm，带宽为100nm，透过率为≥90％。

本实施例所述的光纤环形器其中心波长为1580nm，在s+c+l波段高透。

本实施例所述的光开关在关闭情况下，其透过率为-30db。

第三部分中泵浦光路通过第一1×2光开光12进行切换，第二光开关16始终关闭，第一1×2光开光12决定了泵浦光是首先经过l波段产生装置，还是c波段产生装置。当先经过l波段产生装置时，使得c波段产生装置无泵浦光注入，故输出光为l波段ase光。当先经过c波段产生装置时，泵浦光注入c波段产生装置，l波段产生装置则无泵浦光注入，实现c波段的ase光输出。从而达到切换c、l波段ase光输出光的作用。

实施例3实现c与c+l波段的切换方法如下：

泵浦光路通过第一1×2光开光开关12进入第二1×2光纤耦合器14，由第二光开关16进行切换，第二光开光16决定了泵浦光是同时经过第三1×2光纤耦合器15和第二波分复用器11。同时进入第三1×2光纤耦合器15和第二波分复用器11实现c+l波段的ase光输出，单独进入第二波分复用器11，经过c波段产生装置，实现c波段的ase光输出,从而达到切换c与c+l波段ase光输出光的作用。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。