【資訊】L波段多波長鎖模光纖激光器進一步提高通信容量

更新時間：2025-05-06

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　　隨著大數據業務對傳輸帶寬需求的不斷增長，在現有的光纖傳輸系統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中主要在C波段(1530 nm~1565 nm)應用的波分復用(WDM)技術延伸到L波段，進一步提高通信容量，現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生不同中心波長的超短脈沖，相比于使用多個不同發射波長的激光器，其成本更低。

　　目前光纖激光器實現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的復雜性，且易受環境變化的影響。

　　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形結構，如圖1所示。由于隨著增益光纖長度的增加，產生帶內吸收變得更強，粒子數反轉減弱，從而激光器發射波長紅移，可以通過調控增益光纖的長度實現鎖模光纖激光器在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

　　激光器開始為連續光輸出，隨著抽運功率緩慢增加，激光器自啟動鎖模，實現了中心波長為1596.6 nm的單波長鎖模。當繼續增加抽運功率時，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)經過濾波器前的輸出;(c)(d)經過濾波器后的輸出，(c)插圖為脈沖的自相關信號

　　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值模擬。因為EDF的增益系數遵循洛倫茲函數分布，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歸因于增益譜洛倫茲傳輸的變化。

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

　　結果表明，激光器可切換雙波長鎖模的實現歸因于增益譜洛倫茲傳輸的變化，而增益譜的變化與抽運功率相關，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

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