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专利号: 2018115918936
申请人: 杭州电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 基本电气元件
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.可调谐布里渊频移间隔的多波长光纤激光系统,其特征在于,包括:可调光源(1)、第一光耦合器(2‑1)、第一光波分复用器(3‑1)、第三光波分复用器(3‑3)、第一泵浦激光器(4‑

1)、第三泵浦激光器(4‑3)、第一掺铒光纤(5‑1)、第一光环行器(6‑1)、第二光环行器(6‑2)、第一单模光纤(8‑1)和光谱仪(9),可调光源(1)与第一光耦合器(2‑1)的第一端口(a)通过光纤连接,第一光耦合器(2‑1)的第三端口(b)与第一波分复用器(3‑1)的第一端口(d)通过光纤连接,第一泵浦激光器(4‑1)与第一波分复用器(3‑1)的第二端口(e)通过光纤连接,第一波分复用器(3‑1)的第三端口(f)与第一掺铒光纤(5‑1)通过光纤连接,第一光环行器(6‑

1)的第一端口(g)与第一掺铒光纤(5‑1)通过光纤连接;

所述第一光环行器(6‑1)的第二端口(h)与所述第一单模光纤(8‑1)通过光纤连接,所述第一单模光纤(8‑1)与第二光环行器(6‑2)的第二端口(r)通过光纤连接,第二光环行器(6‑2)的第三端口(s)与第三光波分复用器(3‑3)第一端口(t)通过光纤连接,第三光波分复用器(3‑3)第二端口(u)与第三泵浦激光器(4‑3)通过光纤连接,第三光波分复用器(3‑3)第三端口(v)、第三掺铒光纤(5‑3)、第三光环行器(6‑3)的第一端口(w)依次通过光纤连接,第三光环行器(6‑3)的第二端口(x)与第三单模光纤(8‑3)连接;

所述第三光环行器(6‑3)的第三端口(β)与第二光耦合器(2‑2)的第三端口(γ)通过光纤连接,第二光耦合器(2‑2)的第一端口(δ)、第二端口(ε)分别通过光纤与第一光耦合器(2‑1)的第二端口(c)、光谱仪(9)连接;

还包括第二波分复用器(3‑2)、第二泵浦激光器(4‑2)、第二掺铒光纤(5‑2)、第四光环行器(6‑4)、四端口光环行器(7)、第二单模光纤(8‑2),

所述第一光环行器(6‑1)的第三端口(i)与第二波分复用器(3‑2)的第一端口(j)通过光纤连接,第二波分复用器(3‑2)的第二端口(k)与第二泵浦激光器(4‑2)通过光纤连接,所述第二波分复用器(3‑2)的第三端口(l)、第二掺铒光纤(5‑2)、四端口光环行器(7)的第一端口(m)通过光纤依次连接,四端口光纤环行器(7)的第二端口(n)与第二单模光纤(8‑2)通过光纤连接,第二单模光纤(8‑2)与四端口环行器(7)的第三端口(o)通过光纤连接,四端口环行器(7)的第四端口(p)与第二光环行器(6‑2)的第一端口(q)通过光纤连接;

所述第三单模光纤(8‑3)与第四环行器(6‑4)的第一端口(y)通过光纤连接,第四环行器(6‑4)的第二端口(z)与第三端口(α)通过光纤连接;

所述第一光耦合器(2‑1)的第一端口为50%端口,第二端口为50%端口;

所述第二光耦合器(2‑2)的第一端口为90%端口,第二端口为10%端口;

可调光源(1)输出的布里渊泵浦信号BP经过第一光耦合器(2‑1)的第一端口(a),50%的信号被耦合到第三端口(b)后到达第一光波分复用器(3‑1)的第一端口(d),然后与第一泵浦激光器(4‑1)产生的泵浦光信号共同耦合进第一掺铒光纤(5‑1)中被放大;放大后的信号经第一光环行器(6‑1)的第一端口、第二端口(g‑h)沿逆时针进入第一单模光纤(8‑1);

单倍布里渊频移间隔原理如下:被放大的BP信号的强度没有超过布里渊阈值,经过第一单模光纤(8‑1)传输到达第二光环行器(6‑2)的第二端口、第三端口(r‑s),后BP信号到达第三光波分复用器(3‑3)的第一端口(t),然后与第三泵浦激光器(4‑3)产生的泵浦光信号共同耦合进第三掺铒光纤(5‑3)中被放大,被放大后的信号沿第三光环行器(6‑3)的第一端口、第二端口(w‑x)进入第三单模光纤(8‑3),被放大的BP信号的强度超过布里渊阈值时,由于受激布里渊散射效应,产生与BP方向相反的自上而下的1阶Stokes信号BS,1阶BS信号经第三光环行器(6‑3)的第二端口、第三端口(x‑β)到达第二光耦合器(2‑2)的第三端口(γ),

10%的1阶BS信号和BP信号经第二光耦合器(2‑2)的第二端口(ε)输出至光谱仪(9),90%信号耦合进入第一光耦合器(2‑1)中,作为新的BP信号,产生高阶的Stokes信号,完成单倍布里渊频移间隔的多波长输出;

双倍布里渊频移间隔原理如下:被放大的BP信号的强度超过布里渊阈值,由于受激布里渊散射效应,产生与BP方向相反的顺时针1阶BS信号,1阶BS信号经过第一光环行器(6‑1)的第二端口、第三端口(h‑i)进入第二波分复用器(3‑2)的第一端口(j),然后与第二泵浦激光器(4‑2)产生的泵浦光信号共同耦合进第二掺铒光纤(5‑2)中被放大,被放大的1阶BS信号经过四端口光环行器(7)的第一端口、第二端口(m‑n)顺时针进入第二单模光纤(8‑2)中,被放大的1阶BS信号的强度没有超过布里渊阈值,沿第二单模光纤(8‑2)经四端口光环行器(7)的第三端口、第四端口(o‑p)输出,再经第二光环行器(6‑2)的第一端口、第二端口(q‑r)进入第一单模光纤(8‑1)再产生逆时针方向的第2阶BS信号,经第二光环行器(6‑2)的第二端口、第三端口(r‑s)输出,到达第三光波分复用器(3‑3)的第一端口(t),然后与第三泵浦激光器(4‑3)产生的泵浦光信号共同耦合进第三掺铒光纤(5‑3)中被放大,被放大后的信号由第三光环行器(6‑3)的第一端口、第二端口(w‑x)进入第三单模光纤(8‑3),再经第四光环行器(6‑4)的第二端口、第三端口(z‑α)形成的反射镜,第三光环行器(6‑3)的第二端口、第三端口(x‑β)到达第二光耦合器(2‑2)的第三端口(γ),10%的2阶BS信号和BP信号经第二光耦合器(2‑2)的第二端口(ε)输出至光谱仪(9),90%信号耦合进入第一光耦合器(2‑1)中,作为新的BP信号,产生级联BS信号,完成双倍布里渊频移间隔的多波长输出;

三倍频布里渊频移间隔的原理如下:被放大的BP信号的强度超过布里渊阈值,产生与BP方向相反的顺时针1阶BS信号,1阶BS信号经过第一光环行器(6‑1)的第二端口、第三端口(h‑i)进入第二波分复用器(3‑2)的第一端口(j),然后与第二泵浦激光器(4‑2)产生的泵浦光信号共同耦合进第二掺铒光纤(5‑2)中被放大,被放大的1阶BS信号经过四端口光环行器(7)的第一端口、第二端口(m‑n)顺时针进入第二单模光纤(8‑2)中,被放大的1阶BS信号的强度没有超过布里渊阈值,沿第二单模光纤(8‑2)经四端口光环行器(7)的第三端口、第四端口(o‑p)输出,再经第二光环行器(6‑2)第一端口、第二端口(q‑r)进入第一单模光纤(8‑

1)再产生逆时针方向的第2阶BS信号,经第二光环行器(6‑2)的第二端口、第三端口(r‑s)输出,到达第三光波分复用器(3‑3)的第一端口(t),然后与第三泵浦激光器(4‑3)产生的泵浦光信号共同耦合进第三掺铒光纤(5‑3)中被放大,被放大后的信号由第三光环行器(6‑3)的第一端口、第二端口(w‑x)进入第三单模光纤(8‑3),2阶BS信号强度超过布里渊阈值产生自上而下的3阶BS信号,经第三光环行器(6‑3)的第二端口、第三端口(x‑β)到达第二光耦合器(2‑2)的第三端口(γ),10%的3阶BS信号和BP信号经第二光耦合器(2‑2)的第二端口(ε)输出至光谱仪(9),90%信号耦合进入第一光耦合器(2‑1)中,作为新的BP信号,产生级联BS信号,完成三倍布里渊频移间隔的多波长输出;

四倍布里渊频移间隔原理如下:被放大的BP信号的强度超过布里渊阈值,产生与BP方向相反的顺时针1阶BS信号,1阶BS信号经过第一光环行器(6‑1)的第二端口、第三端口(h‑i)进入第二波分复用器(3‑2)的第一端口(j),然后与第二泵浦激光器(4‑2)产生的泵浦光信号共同耦合进第二掺铒光纤(5‑2)中被放大,被放大的1阶BS信号经过四端口光环行器(7)的第一端口、第二端口(m‑n顺时针进入第二单模光纤(8‑2)中,被放大的1阶BS信号的强度超过布里渊阈值,产生逆时针方向的2阶BS信号,经四端口光环行器(7)的第二端口、第三端口(n‑o)逆时针到达第二单模光纤(8‑2),产生3阶BS信号,再沿四端口光环行器(7)的第三端口、第四端口(o‑p)输出,由第二光环行器(6‑2)的第一端口、第二端口(q‑r)进入第一单模光纤(8‑1)再产生逆时针方向的第4阶BS信号,经第二光环行器(6‑2)的第二端口、第三端口(r‑s)输出,到达第三光波分复用器(3‑3)的第一端口(t),然后与第三泵浦激光器(4‑

3)产生的泵浦光信号共同耦合进第三掺铒光纤(5‑3)中被放大,被放大后的信号由第三光环行器(6‑3)的第一端口、第二端口(w‑x)进入第三单模光纤(8‑3),再经第四光环行器(6‑

4)的第二端口、第三端口(z‑α)形成的反射镜,第三光环行器(6‑3)的第二端口、第三端口(x‑β)到达第二光耦合器(2‑2)的第三端口(γ),10%的4阶BS信号和BP信号经第二光耦合器(2‑2)的第二端口(ε)输出至光谱仪(9),90%信号耦合进入第一光耦合器(2‑1)中,作为新的BP信号,产生级联BS信号,完成四倍布里渊频移间隔的多波长输出;

五倍布里渊频移间隔原理如下:被放大的BP信号的强度超过布里渊阈值,产生与BP方向相反的顺时针1阶BS信号,1阶BS信号经过第一光环行器(6‑1)的第二端口、第三端口(h‑i)进入第二波分复用器(3‑2)的第一端口(j),然后与第二泵浦激光器(4‑2)产生的泵浦光信号共同耦合进第二掺铒光纤(5‑2)中被放大,被放大的1阶BS信号经过四端口光环行器(7)的第一端口、第二端口(m‑n)顺时针进入第二单模光纤(8‑2)中,被放大的1阶BS信号的强度超过布里渊阈值,产生逆时针方向的2阶BS信号,经四端口光环行器(7)的第二端口、第三端口(n‑o)逆时针到达第二单模光纤(8‑2),产生3阶BS信号,再沿四端口光环行器(7)的第三端口、第四端口(o‑p)输出,由第二光环行器(6‑2)的第一端口、第二端口(q‑r)进入第一单模光纤(8‑1)再产生逆时针方向的第4阶BS信号,经第二光环行器(6‑2)的第二端口、第三端口(r‑s)输出,到达第三光波分复用器(3‑3)的第一端口(t),然后与第三泵浦激光器(4‑3)产生的泵浦光信号共同耦合进第三掺铒光纤(5‑3)中被放大,被放大后的信号由第三光环行器(6‑3)的第一端口、第二端口(w‑x)进入第三单模光纤(8‑3),强度超过布里渊阈值产生自上而下的5阶BS信号,经第三光环行器(6‑3)的第二端口、第三端口(x‑β)到达第二光耦合器(2‑2)的第三端口(γ),10%的5阶BS信号和BP信号经第二光耦合器(2‑2)的第二端口(ε)输出至光谱仪(9),完成五倍布里渊频移间隔的多波长输出。

2.根据权利要求1所述的可调谐布里渊频移间隔的多波长光纤激光系统,其特征在于,所述第一掺铒光纤(5‑1)的增益范围为1530nm至1570nm,掺铒光纤长度为5m。

3.根据权利要求1所述的可调谐布里渊频移间隔的多波长光纤激光系统,其特征在于,第三掺铒光纤(5‑3)的增益范围为1530nm至1570nm,掺铒光纤长度为5m。

4.根据权利要求1所述的可调谐布里渊频移间隔的多波长光纤激光系统,其特征在于,所述第一单模光纤(8‑1)选择标准石英光纤,光纤长度为20km。

5.根据权利要求1‑3任一所述的可调谐布里渊频移间隔的多波长光纤激光系统,其特征在于,第三单模光纤(8‑3)选择标准石英光纤,光纤长度为10km。

6.根据权利要求1所述的可调谐布里渊频移间隔的多波长光纤激光系统,其特征在于,第二掺铒光纤(5‑2)的增益范围为1530nm至1570nm,掺铒光纤长度为5m。

7.根据权利要求1或6所述的可调谐布里渊频移间隔的多波长光纤激光系统,其特征在于还包括:所述第二单模光纤(8‑2)选择标准石英光纤,光纤长度为10km。