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2008-07-01 17:26 |
激光在光纖通信中應(yīng)用詳解
摘 要：多波長鎖模激光器為波分復(fù)用（WDM）光纖通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)提供了光學(xué)梳狀濾波功能,其信道間的間隙距離范圍寬達100～3.125GHz,從而大大減少了網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)中過去對半導(dǎo)體激光器的大量需求,進一步簡化了現(xiàn)有WDM光纖通信網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性,擴大了應(yīng)用范圍,降低了系統(tǒng)應(yīng)用的成本,提高了系統(tǒng)的可靠性。 oKz Lt
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前言 }O8$?7j(
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---目前廣泛使用的光纖通信系統(tǒng),包括都市網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、局域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和使用光纖傳輸信號的各種設(shè)備系統(tǒng)等都需要使用大量的半導(dǎo)體分布反饋激光器作發(fā)射光源,這增加了網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)的復(fù)雜性和成本。隨著都市光纖通信網(wǎng)絡(luò)、各種局域網(wǎng)和光纖信號傳輸設(shè)備儀器的廣泛使用,這一問題就更加明顯。模式鎖定激光器是時域應(yīng)用方面產(chǎn)生短脈沖的工具,包括要求C波段可調(diào)的重復(fù)頻率通信應(yīng)用,這種鎖模激光器還可在波分復(fù)用光纖通信網(wǎng)絡(luò)中用作多波段光源。由于這種半導(dǎo)體可調(diào)多波段激光器能提供光學(xué)梳狀濾波功能,且信道間隔范圍極寬：100～3.125GHz,因而可大量地減少目前WDM網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中所用的普通分布反饋半導(dǎo)體激光器光源,大大地簡化WDM網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。由于目前的WDM網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是在按國際通信聯(lián)盟（ITU）柵格上的精確位置采用多波段建立的,因而對系統(tǒng)建立的空間限制成本和性能都提出了很高的要求。而模式鎖定半導(dǎo)體激光器能產(chǎn)生脈沖重復(fù)頻率精確分開的高質(zhì)量信道梳,只要用一個這種鎖模半導(dǎo)體激光器便可代替許多個目前在WDM網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中所使用的分布反饋激光器。這種激光器使目前WDM網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)有可能實現(xiàn)用單光源取代多光源的簡化方案,這不僅簡化了WDM通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),而且對降低系統(tǒng)成本十分有利,進而把WDM通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用從都市網(wǎng)絡(luò)、接入接出網(wǎng)絡(luò)、測量和測試設(shè)備與便攜式野外測試設(shè)備等的應(yīng)用擴展到新的應(yīng)用領(lǐng)域,如超連續(xù)譜的產(chǎn)生、頻率測量、超精細的分布WDM等,還可從激光光譜與時間特性獲得許多有益的應(yīng)用。 ]x?`&f8i
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激光器的模式鎖定工作 D/{hLp{
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---時域應(yīng)用中的鎖模激光器輸出功率是一種連續(xù)系列的品質(zhì)脈沖,圖1示出的是一個鉺玻璃鎖模激光器的輸出光脈沖頻率,其工作波長為1535nm,重復(fù)頻率為25GHz,周期為40ps,脈沖寬度約為4ps。一般說來,激光器的頻率模式由一個C/2L的無光譜區(qū)分隔開,這里的L表示激光器的腔長,激光器的工作常常是多模的,其模式隨時間的變化是隨機性的。顯然,這種變化會引起激光器的輸出光強度發(fā)生隨機性的起伏變化,從而導(dǎo)致模式間的相互干涉和模式競爭,這會降低激光器輸出的穩(wěn)定性和相干性能,因為一個穩(wěn)定和相干工作的連續(xù)波激光器通常只以一個激射模式工作。 iE>T5XV8$B
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---這種模式鎖住是靠強加模式相位,保持模式彼此間的恒定值的方式產(chǎn)生穩(wěn)定和相干脈沖激光。因此,這些模式都是相干密合的。基模鎖住導(dǎo)致出現(xiàn)一種周期系列的光脈沖,其周期為無光譜區(qū)距離的倒數(shù)。這種脈沖周期就是2個連續(xù)到達腔體端面反射鏡面脈沖間的間隔。而模式的頻率間隔和脈沖重復(fù)頻率間存在著一種固體的關(guān)系。換言之,這種定時脈沖梳的傅里葉變換是一種頻率或波長梳,這種能力正是使鎖模激光器能夠作為多波段激光光源的關(guān)鍵因素。 y
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