全光纤可调谐激光器是高速大容量光通信系统中的关键部件，特别是它较宽的增益带宽和简便稳定的调谐结构，以及其激光波长恰好处在光通信1550nm波段等诸多独特优点，越来越引起广大光通信工作者的极大重视，已成为激光器研制领域的一个热点。

【实验目的】

(1)了解光纤光栅的工作原理及相关特性;

(2)了解光纤激光器的工作原理及相关特性;

(3)掌握光纤激光器性能参数的测量方法。

【实验原理】

在光纤通信中，稀土掺杂的光纤激光器较之半导体激光器有如下优点:

①不必经过光电转换可直接对光信号放大。在不改变原有的噪声特性和误码率前提下，可以直接放大数字、模拟或者二者的混合数据格式。

②光纤激光器和光纤放大器与现有的光纤器件(如耦合器、偏振器和调制器)完全相容，可以制作出完全由光纤器件组成的全光纤传输系统。通过定向耦合技术和Bragg反射器技术，可以制作出窄线宽、可调谐的光纤激光器。

③光纤激光器的波长由基质材料的稀土掺杂剂所决定，不受泵浦光波长的控制。

④光纤激光器可以作为光孤子源。掺铒光纤锁模激光器能直接产生足够功率的变换极限超短光脉冲; 同时由于光脉冲在光纤谐振腔中传输时的非线性效应，在适当的条件下，可产生脉宽为数十或数百飞秒的变换极限双曲正割形光脉冲，是光孤子通信的理想光源。

光纤调谐激光器常用的调谐方法有旋转光栅、调节腔内标准具角度、利用声光滤波器、电调液晶标准具、可调谐光纤光栅，等等。通过光栅改变谐振腔低损耗区所对应的波长来改变激光的波长，调谐范围为几nm到几十nm。非光纤调谐器件与光纤之间的耦合将不可避免地增大腔内的插入损耗，从而导致激光器的低斜率效率和高阈值。可调谐光纤光栅是光纤器件，用光纤光栅作为调谐装置能与光纤兼容，可有效克服用非光纤调谐方法所造成的插入损耗问题。本实验使用光纤光栅调谐装置调谐环形腔掺铒光纤激光器的输出波长，实现窄线宽可调谐激光输出。实验装置如图3.1所示。

图3.1 可调谐光纤光栅激光器原理图

【实验仪器】

实验装置如图3.2所示，包括CA9005信息光电子综合实验系统、1480nm泵浦激光器、光纤光栅、掺铒光纤、1480/1550波分复用器2个、1310/1550光纤耦合器、光纤。

图3.2 可调谐光纤光栅激光器实验装置示意图

【实验内容及步骤】

1. 实验装置连接

按图3.2所示光路连接实验装置，将实验仪主机背板通信接口用串行通信电缆连接至计算机主机COM1口，打开实验仪主机电源后再运行计算机上的测试软件。(www.daowen.com)

2. 光纤激光器Po-PP曲线测量

①连接光纤激光器输出端至光功率计OPM，OPM量程置1mW档;

②连接1480nm泵浦激光器控制信号至LD2.OUT，设置LD2工作模式(MOD)为恒流模式(ACC)，驱动电流(Ic)置为0;

③缓慢增加1480nm泵浦激光器输出功率，0至25mW每隔1mW记录一次OPM功率数据，作光纤激光器Po-PP曲线，求光纤激光器泵浦阈值。

3. 光纤激光器输出光谱测量

①连接光纤激光器输出端至C波段光谱分析器，输入狭缝置1mm，输出狭缝置0.1mm;

②将光谱分析器功率探头输出连接至PD，OPMMOD置PD/mW，量程(OPMRTO)置1mW档;

③设置LD2工作模式(MOD)为恒流模式(ACC)，驱动电流(Ic)置为300mA;

④测量光纤激光器输出光谱，波长范围1540～1580nm，波长间隔1nm;

⑤求光纤激光器峰值波长和线宽。

【思考题】

(1)光纤激光器的波长主要由什么决定? 是否受泵浦光波长的控制?

(2)同半导体激光器相比，光纤激光器有什么优点?

【注意事项】

(1)将光纤连接泵浦激光器后，打开电源，禁止将光纤连接器对准人眼，以免被灼伤。

(2)空置的光纤连接器端口必须插上护套，不得用手触摸或使之接触硬物，只能用专用清洁布蘸酒精清洗。

(3)所有光纤均不可过于弯曲，以防被折断。