光纤拉曼放大技术.ppt

除了上述的端面抽运及通过光纤光栅作谐振腔的工作方式外，还发展了在双包层光纤的内包层光纤的内包层刻V型槽及采用耦合棱镜的侧面抽运方式。这种抽运方式避免了在抽运端面加波长选择耦合器（如双色片、波分复用器），从而可以使掺杂光纤方便地直接和其它光纤熔接，并且可以在整个双包层光纤的长度上进行多点抽运。但这种抽运方式对加工工艺（如刻V型槽、机械抛光等）的要求非常高，一般不用于连续的高功率双包层光纤激光器的抽运，但在脉冲双包层光纤激光器，特别是双包层光纤放大器这种抽运方式则显示了它的优越性。 5．抽运波长的选择 掺Yb光纤的吸收和发射谱带非常宽，有潜在的从975 nm到1200 nm的发射谱段，特别是Yb宽带增益弥补了其它激光光源1.1~1.2um处的空白。非常宽的吸收谱带使抽运源的选择具有更多的灵活性，可供选择的激光器有AlGaAs,InGaAs半导体激光器，Nd:YAG 激光器和Nd:YLF激光器等。特别是近年来半导体激光器生产工艺逐渐成熟、价格降低而输出功率越来越高，为掺Yb光纤激光器的大功率化提供了先决条件。石英光纤中的Yb的两个较强吸收峰为915nm和975nm，故而现在掺Yb双包层光纤激光器一般选择抽运波长为915 nm和975 nm的高功率半导体激光器而不再选用808 nm的半导体激光器。 实验发现，如果光纤中有杂质或存在结构缺陷，抽运波长越接近掺 Yb光纤的吸收峰975 nm，激光振荡的阈值越是高，甚至在抽运波长为975 nm时无法产生激光。另外由于915 nm吸收峰较宽，降低了对LD波长精度和带宽的要求，并且915 nmLD的性能和寿命都优于975 nm的LD。所以，抽运源宜选择高功率915 nm半导体激光器。 四．级联拉曼光纤激光器 所谓级联拉曼光纤激光器就是利用已有的单波长较短的抽运源通过带有类似谐振腔结构的长光纤，从而产生具有合适波长的高阶斯托克斯波作为激光输出。以前常用的级 联拉曼光纤激光器的抽运源为Nd:YAG和Nd:YLF固体激光器,其输出波长为1064nm和1313nm,但将它们的高输出功率有效耦合进光纤比较困难,且噪声较大。在实际的光纤通信系统中并不实用。 目前发展较快、应用较多的是利用上面所述的双包层光纤激光器抽运的拉曼光纤激光器。 1060nm 掺Yb光纤激光器 1240nm 1175nm 1117nm output Raman fiber 1117nm 1175nm 1240nm 五．光纤拉曼技术在WDM系统中的应用 Figure 1. 典型的WDM传输连接  Figure 6. 基于EDFA放大的系统(1), 混合放大，拉曼放大只使用了反向放大(2), 混合放大，双向拉曼放大(3) Figure 7. 宽带拉曼放大设计示意图 Figure 11. 在使用C Band和L Band 的双向DWDM系统中应用混合EDF/拉曼放大技术 六．结束语 双包层光纤激光器及其抽运的级联拉曼光纤激光器同其它的激光系统相比具有结构简单、全固化、小型化、由单模光纤输出等特点，波长范围特别合适的高功率输出非常适合于抽运拉曼光纤放大器，已成为拉曼光纤放大器的最重要的抽运源，并已经开始实际应用。目前的双包层光纤激光器抽运的级联拉曼光纤激光器主要用来实现1.3um\1.5um窗口的拉曼放大，要实现1.2~1.6um的全波段拉曼放大，还需要借助于高功率、大调谐范围、多波长光纤激光器的发展。在现有技术的基础上，充分利用Yb3+从975nm到1200 nm的发射谱段，并通过设计制作波长和反射率合适的光纤光栅可望使上述问题得到解决。 中外，目前的双包层光纤激光器都是采用石英光纤，由于石英双包层光纤的原料制备复杂、要求纯度高、拉丝困难，并且不能做到高掺杂，从而需要用的光纤较长。这种双包层光纤激光器的价格非常昂贵，开发内包层形状更为合理的双包层玻璃光纤对于降低光纤激光器的成本，推广其在其它领域的广泛应用具有积极的意义。 光纤拉曼放大技术 一．拉曼放大原理 二．光纤拉曼放大器 三．高功率双包层光纤激光器 四．级联拉曼光纤激光器 五．光纤拉曼技术在WDM系统中的应用 六．结束语 一．拉曼放大原理 受激拉曼散射是一种非线性效应，它将一部分入射光功率转移到频率比其低的斯托克斯波上，如果一个弱信号波与一强抽运光波同时在光纤中传输，并使弱信号波长置于抽运光的拉曼增益带宽内，弱信号光即可以得到放大。这种基于受激拉曼散射机制的光放大器就称为光纤拉曼放大器（FRA）。 ? 二．光纤拉曼放大器 光纤放大器不但可对光信号直接放大，同时还有实时、高增益、宽带、在线、低噪声、低损耗的