室溫穩(wěn)定多波長光纖激光器技術(shù)的進(jìn)展分析*

鄭婉君 陳冠宇

廣東科學(xué)技術(shù)職業(yè)學(xué)院 廣東 珠海 519000

在信息時(shí)代，各行各業(yè)提高了通信要求，光纖技術(shù)不斷發(fā)展，促進(jìn)了光纖激光器的發(fā)展。光纖激光器屬于一種先進(jìn)的技術(shù)，經(jīng)過長期發(fā)展，已經(jīng)發(fā)展的較為發(fā)達(dá)，光纖激光器的閾值較低，同時(shí)具有較高的工作效率，線寬比較狹窄，具有較高的性價(jià)比，正是因?yàn)樯鲜鰞?yōu)勢(shì)，以此在行業(yè)內(nèi)廣泛利用光纖激光器。

1 概述光纖激光器的基本情況

分析室溫穩(wěn)定多波長光纖激光器，需要分析波長知識(shí)，當(dāng)前很多光纖通信網(wǎng)利用波分復(fù)用技術(shù)，因此各行各業(yè)不斷提高通信容量，因此波分復(fù)用技術(shù)也逐漸利用多信道。在波分復(fù)用系統(tǒng)中，主要是利用激光器產(chǎn)生光源，因?yàn)椴粩嘣黾油ㄐ辛?，單純依靠光源?shù)量的增加無法滿足工作需求，同時(shí)會(huì)增加整個(gè)波分復(fù)用成本，系統(tǒng)復(fù)雜性提高。該設(shè)備在結(jié)構(gòu)方面比較簡單，且系統(tǒng)有良好的兼容性，選擇波長時(shí)更容易。同時(shí)，該設(shè)備的用法非常廣，不僅廣泛應(yīng)用在通信行業(yè)，在光學(xué)測(cè)量和光學(xué)傳感等方面也廣泛利用多波長光纖激光器[1]。

我國對(duì)于多波長光纖激光器的研究時(shí)間比較短暫，主要是在20世紀(jì)90年代開始進(jìn)行有關(guān)研究，通過長時(shí)間的研究積累，該設(shè)備及有關(guān)技術(shù)得到了較好發(fā)展。

2 室溫穩(wěn)定多波長光纖激光器實(shí)現(xiàn)技術(shù)分析

該設(shè)備主要部分包括諧振腔、增益介質(zhì)等等。在工作運(yùn)用的實(shí)際過程，可以有效實(shí)現(xiàn)離子數(shù)的反轉(zhuǎn)，可有效把光纖變成稀土離子（高能態(tài)），且這些離子沒有輻射作用，并過渡至穩(wěn)定狀態(tài)下，通過數(shù)次反轉(zhuǎn)變成基礎(chǔ)狀態(tài)產(chǎn)生光子。諧振腔振蕩處理光子后即可成為激光。在特定抽運(yùn)光的影響下，摻餌光纖和摻濾光纖可以形成增益帶寬，波長的選擇運(yùn)用梳狀濾波器開展，波長起振效果的實(shí)現(xiàn)需要激光滿足諧振條件，以此可以將多波長激光振蕩。常溫狀態(tài)均勻展寬效應(yīng)作用十分重要，所以該設(shè)備在波長輸出方面，間隔小，將會(huì)引發(fā)模式競爭問題，影響到整體系統(tǒng)的穩(wěn)定性。要想控制模式競爭，需要利用有效的技術(shù)抑制均勻展寬效應(yīng)，運(yùn)用液氮冷卻的摻餌光纖，可以有效降低均勻展寬，一般可降低1nm左右，有效確保了輸出的穩(wěn)定，因?yàn)闊o法實(shí)現(xiàn)常溫操作，因此無法滿足實(shí)際應(yīng)用需求。在也可以將特殊的物理機(jī)制引入到諧振腔當(dāng)中，這種方法具有顯著的應(yīng)用價(jià)值。

2.1 頻移反饋方法

可以在將頻移器引入到環(huán)形腔當(dāng)中，在常溫狀態(tài)下，有效輸出多波長摻餌光纖激光，技術(shù)人員需要利用梳狀濾波器和聲光調(diào)制器，在實(shí)際工作中，將頻移器插入到環(huán)形腔當(dāng)中，因?yàn)楣鈴?qiáng)反饋在環(huán)形腔中具有特定的移動(dòng)頻率，極大地限制摻餌光纖的均勻展寬，因此獲取室溫穩(wěn)定多波長光纖激光器。梳妝濾波器、摻餌光纖增益譜形狀可得到優(yōu)化，獲取激光振蕩，并確保了功率均勻?；蜻\(yùn)用正弦相位調(diào)制器對(duì)光強(qiáng)相位調(diào)制，光場頻率可被有效移動(dòng)，以此達(dá)到輸出多波長摻餌光纖激光的目的。

常溫下該方法可以輸出多條波長激光（可能數(shù)十條左右）。采用該方法還可以在同個(gè)時(shí)刻操作不同波長的短脈。但需要注意，為有效輸出多波長連續(xù)激光，控制好環(huán)形腔耗損，保持摻餌光纖飽和度。

2.2 四波混頻效應(yīng)

該效應(yīng)可有效穩(wěn)定多波長激光振搗作用。運(yùn)用高功率摻餌光纖放大器確保增益的效果。波長在選擇時(shí)考慮使用梳狀濾波器，使用四波混頻效應(yīng)（該效應(yīng)由色散位移光纖所產(chǎn)生的），對(duì)振狀態(tài)科學(xué)、合理微調(diào)，不斷強(qiáng)化匹配的效果。在實(shí)踐工作過程，有效運(yùn)用四波混頻的作用要以有效將各波長的能量相互傳遞，對(duì)功率重新分配。運(yùn)用四波混頻效應(yīng)時(shí)可有效提激光的運(yùn)用功率，并且減少在運(yùn)用中達(dá)到動(dòng)態(tài)的平衡，有效制約結(jié)構(gòu)的競爭方式，對(duì)傳輸多波長摻餌光纖激光起到有效的穩(wěn)定作用。

此法能有效優(yōu)化四波混頻效應(yīng)，對(duì)非線性光纖要求更嚴(yán)格，提升腔內(nèi)光功率的水平。運(yùn)用光子晶體的光纖包層空氣孔結(jié)構(gòu)可優(yōu)化、靈活設(shè)計(jì)，對(duì)高非線性光纖特點(diǎn)加以優(yōu)化，運(yùn)用光子晶體光纖能有效產(chǎn)生四波混頻的效應(yīng)，同時(shí)可以滿足相關(guān)匹配條件，有效調(diào)整偏振狀態(tài)，降低外界環(huán)境的影響。

2.3 偏振燒孔效應(yīng)

將偏振依賴元件引入到諧振腔中，均勻展寬帶寬可運(yùn)用偏振狀態(tài)能級(jí)離子數(shù)，對(duì)不同波長激光，實(shí)現(xiàn)壓縮帶寬之用。常溫下多波長光纖激光可有效、穩(wěn)定輸出。運(yùn)用光纖激光器偏振元，達(dá)到偏振燒孔的效應(yīng)作用，把多模光纖直接插入至光纖激光腔內(nèi)，利用空間模式拍頻效應(yīng)，在波長上分離不同偏振方向的反射模，偏振燒孔效應(yīng)可有效穩(wěn)定輸出的多波長。在操作時(shí)可有效落實(shí)波長開關(guān)的操作[2]。

3 室溫穩(wěn)定多波長光纖激光器技術(shù)的進(jìn)展分析

3.1 多模和少模光纖光柵

多模式傳輸可充分利用多模光纖進(jìn)行，不同模式傳輸速度、模場分布均不相同，光纖傳輸階段方可有效實(shí)現(xiàn)能量的效的作用，當(dāng)光纖到達(dá)光柵后，其反向可有效滿足匹配條件模式。由于傳輸常數(shù)不通過，故反射峰產(chǎn)生也有所不同。假若光柵諧振波長較短，在光線中只有少數(shù)模型可以滿足相匹配條件，這就是我們所說的少模光纖光柵。

3.2 高雙折射光纖光柵

諧振波對(duì)于偏光纖布拉格光柵是相分的，垂直條件摻雜光纖激光器有偏振燒孔效應(yīng)，可運(yùn)用開關(guān)雙波長光纖激光器，運(yùn)用橫向應(yīng)力，有效控制高雙折射光纖的雙折射，同時(shí)施加縱向應(yīng)力，對(duì)于光柵周期實(shí)施改變，發(fā)揮出可開關(guān)雙波長光纖激光器的作用，提高波長位置和波長間隔調(diào)節(jié)工作的靈活性。

4 結(jié)束語

本文主要分析了室溫穩(wěn)定多波長光纖激光器技術(shù)，因?yàn)椴煌氖覝胤€(wěn)定多波長光纖激光器具有不同的優(yōu)勢(shì)和不足，因此需要根據(jù)實(shí)際工作需求，靈活利用室溫穩(wěn)定多波長光纖激光器技術(shù)，高效運(yùn)行室溫穩(wěn)定多波長光纖激光器。