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

　　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)應用的波分復用(WDM)技術(shù)延伸到L波段，進一步提高通信容量，現(xiàn)已逐漸成為研究熱點。同時，多波長鎖模光纖激光器可以同時產(chǎn)生不同中心波長的超短脈沖，相比于使用多個不同發(fā)射波長的激光器，其成本更低。

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

　　為此，上海大學劉奐奐副研究員課題組基于對增益光纖增益譜的研究，僅通過改變激光器的抽運功率實現(xiàn)了光纖激光器在L波段可切換雙波長鎖模。選用的激光器實驗裝置為全光纖環(huán)形結(jié)構(gòu)，如圖1所示。由于隨著增益光纖長度的增加，產(chǎn)生帶內(nèi)吸收變得更強，粒子數(shù)反轉(zhuǎn)減弱，從而激光器發(fā)射波長紅移，可以通過調(diào)控增益光纖的長度實現(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波段可切換雙波長被動鎖模光纖激光器的實驗裝置示意圖

　　激光器開始為連續(xù)光輸出，隨著抽運功率緩慢增加，激光器自啟動鎖模，實現(xiàn)了中心波長為1596.6 nm的單波長鎖模。當繼續(xù)增加抽運功率時，激光器輸出光譜的中心波長從1596.6 nm切換到1572.9 nm。激光器除了可以實現(xiàn)在L波段單波長可切換鎖模外，當抽運功率被設置在上述兩個鎖模狀態(tài)的抽運閾值之間時，可以觀察到雙波長鎖模，如圖2所示。

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

　　為了進一步研究增益光纖對激光器形成L波段可切換雙波長鎖模的作用機理，該團隊基于非線性薛定諤方程對鎖模光纖激光器進行了數(shù)值模擬。因為EDF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分別是1572 nm和1597 nm的兩個洛倫茲函數(shù)疊加形成的雙峰狀輪廓的濾波器來對增益譜建模，如圖3所示。隨著增益譜的變化，激光器會輸出不同波長脈沖。這表明激光器可切換雙波長鎖模的實現(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)雙波長鎖模光譜的模擬結(jié)果(圖中的三個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鎖模的實現(xiàn)歸因于增益譜洛倫茲傳輸?shù)淖兓?，而增益譜的變化與抽運功率相關(guān)，這對L波段可切換雙波長光纖鎖模激光器的研究具有重要參考價值。

　　參考文獻： 中國光學期刊網(wǎng)

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