【資訊】L波段多波長(zhǎng)鎖模光纖激光器進(jìn)一步提高通信容量

　　隨著大數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)對(duì)傳輸帶寬需求的不斷增長(zhǎng)，在現(xiàn)有的光纖傳輸系統(tǒng)上如何提高通信容量，已成為光通信領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

　　L波段(1565 nm~1625 nm)鎖模光纖激光器可以將光通信系統(tǒng)中主要在C波段(1530 nm~1565 nm)應(yīng)用的波分復(fù)用(WDM)技術(shù)延伸到L波段，進(jìn)一步提高通信容量，現(xiàn)已逐漸成為研究熱點(diǎn)。同時(shí)，多波長(zhǎng)鎖模光纖激光器可以同時(shí)產(chǎn)生不同中心波長(zhǎng)的超短脈沖，相比于使用多個(gè)不同發(fā)射波長(zhǎng)的激光器，其成本更低。

　　目前光纖激光器實(shí)現(xiàn)多波長(zhǎng)鎖模的方式主要是采用特殊的光學(xué)器件，然而這些輔助器件會(huì)不可避免地增加激光器系統(tǒng)的復(fù)雜性，且易受環(huán)境變化的影響。

　　為此，上海大學(xué)劉奐奐副研究員課題組基于對(duì)增益光纖增益譜的研究，僅通過(guò)改變激光器的抽運(yùn)功率實(shí)現(xiàn)了光纖激光器在L波段可切換雙波長(zhǎng)鎖模。選用的激光器實(shí)驗(yàn)裝置為全光纖環(huán)形結(jié)構(gòu)，如圖1所示。由于隨著增益光纖長(zhǎng)度的增加，產(chǎn)生帶內(nèi)吸收變得更強(qiáng)，粒子數(shù)反轉(zhuǎn)減弱，從而激光器發(fā)射波長(zhǎng)紅移，可以通過(guò)調(diào)控增益光纖的長(zhǎng)度實(shí)現(xiàn)鎖模光纖激光器在L波段的輸出。

　　圖1 基于碳納米管飽和吸收體的L波段可切換雙波長(zhǎng)被動(dòng)鎖模光纖激光器的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖

　　激光器開始為連續(xù)光輸出，隨著抽運(yùn)功率緩慢增加，激光器自啟動(dòng)鎖模，實(shí)現(xiàn)了中心波長(zhǎng)為1596.6 nm的單波長(zhǎng)鎖模。當(dāng)繼續(xù)增加抽運(yùn)功率時(shí)，激光器輸出光譜的中心波長(zhǎng)從1596.6 nm切換到1572.9 nm。激光器除了可以實(shí)現(xiàn)在L波段單波長(zhǎng)可切換鎖模外，當(dāng)抽運(yùn)功率被設(shè)置在上述兩個(gè)鎖模狀態(tài)的抽運(yùn)閾值之間時(shí)，可以觀察到雙波長(zhǎng)鎖模，如圖2所示。

　　圖2雙波長(zhǎng)鎖模光纖激光器輸出。(a)(b)經(jīng)過(guò)濾波器前的輸出;(c)(d)經(jīng)過(guò)濾波器后的輸出，(c)插圖為脈沖的自相關(guān)信號(hào)

　　為了進(jìn)一步研究增益光纖對(duì)激光器形成L波段可切換雙波長(zhǎng)鎖模的作用機(jī)理，該團(tuán)隊(duì)基于非線性薛定諤方程對(duì)鎖模光纖激光器進(jìn)行了數(shù)值模擬。因?yàn)镋DF的增益系數(shù)遵循洛倫茲函數(shù)分布，所以仿真中用中心波長(zhǎng)分別是1572 nm和1597 nm的兩個(gè)洛倫茲函數(shù)疊加形成的雙峰狀輪廓的濾波器來(lái)對(duì)增益譜建模，如圖3所示。隨著增益譜的變化，激光器會(huì)輸出不同波長(zhǎng)脈沖。這表明激光器可切換雙波長(zhǎng)鎖模的實(shí)現(xiàn)歸因于增益譜洛倫茲傳輸?shù)淖兓?/p>

　　圖3激光器的數(shù)值模擬結(jié)果。(a) (b)分別為單波長(zhǎng)鎖模光譜在1592 nm波段和(b)1572 nm波段演變的模擬結(jié)果;(c)雙波長(zhǎng)鎖模光譜的模擬結(jié)果(圖中的三個(gè)插圖為不同的洛倫茲透射率(L-T)的光譜)

　　結(jié)果表明，激光器可切換雙波長(zhǎng)鎖模的實(shí)現(xiàn)歸因于增益譜洛倫茲傳輸?shù)淖兓鲆孀V的變化與抽運(yùn)功率相關(guān)，這對(duì)L波段可切換雙波長(zhǎng)光纖鎖模激光器的研究具有重要參考價(jià)值。

　　參考文獻(xiàn)： 中國(guó)光學(xué)期刊網(wǎng)

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