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DMD作为滤波器在激光器中应用

发布时间:2022-02-08 10:58:13 浏览量:2525 作者:Damian

摘要

多波长可切换光纤激光器广泛应用于波分复用光通信、光传感网络以及微波/太赫兹产生等领域。而滤波器有多种选择,DMD是可选优质空间光调制器。DMD可实现高速调谐和不同波长之间灵活切换,满足多种使用条件。

正文


DMD作为滤波在激光器中应用

多波长激光器以其优异的性能被广泛应用于波分复用光通信、光传感网络以及微波/太赫兹产生等领域。可采用EDFA、半导体光放大器和拉曼放大器等多种增益介质来产生多波长,EDFA是常用的方法。然而,为了在室温下实现稳定的多波长工作,必须抑制EDFA的均匀谱线展宽模式竞争。DMD空间光调制是可考虑实现功能的器件。


图1  DMD微镜阵列中的两个微镜工作方式


用DMD在c波段调谐多波长。DMD选择16个波长波段,然后耦合成独立的EDF环,因此波长之间不存在模式竞争。在DMD上的倾斜微镜衍射行为与二维闪耀光栅相似,因此可以通过控制DMD衍射效率来改变这些输出波长之间的功率分布。波长相关的可变光衰减器和光滤光器的DMD性能实验研究发现在没有附加器件的情况下,通过调整DMD反射模式,可以有效地抑制光纤环中的模式竞争、具有波长间距可调和多波长切换特性。

图2  由EDFA发射的放大自发辐射(ASE)光谱经过光纤耦合器、环形器、准直器,然后进入体光学系统的衍射光栅、准直透镜,由DMD反射。


透镜将ASE按波段分成不同部分的图像成像到DMD。DMD是一种快速、高效、可靠的空间光调制器,通过可编程像素映射提供高速切换和波长选择。由DMD调制的特定波长反馈到增益光纤腔进一步放大。而其他的则随着衰减而消失,从而实现高质量的激光输出。在光学系统中,由衍射光栅和准直透镜决定ASE色散覆盖在DMD上的宽度。


可编程DMD作为滤波器,不局限于选择单发射波段。DMD方法还允许选择一个以上的工作波长,并控制这些波长的相对功率,这些波长照射在微镜上可以独立控制而互不干扰。这些波长之间的损耗分布可以通过改变加载到DMD上的每个反射列的像素数来修改。图3展示了带有三个反射柱的模式。柱的位置和宽度决定了输出波长,而微镜个数调节反馈效率,类似于二维闪耀光栅。以A = 1541.30 nm为例,设反射柱为15 × 400像素,如图3所示。值得注意的是,衍射效率是由色散区域的像素决定的。此外,通过设置如图3所示的柱状形状,可以进一步精细地调制波长相关的损耗。

图3  在DMD上有三个反射柱的图案,用于波长选择


光纤激光器可采用数字微镜器件(DMD)作为滤波器。与Mach-Zehnder干涉、Sagnac滤波器和光纤布拉格光栅相比,DMD具有高速调谐和不同波长之间灵活切换的优势。


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