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英国科学家研制出世界最长的激光器

2006-12-05 14:26
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Bridget Marx

Aston大学(英国伯明翰)的科学家们展示了世界上最长的激光器。利用这个75km长的光纤激光腔实现了波长为1550nm的光通讯信号的无损传输。

在长距离光纤通信链路中,分布式放大可以补偿信号在传输过程中的衰减。为了在光纤中实现几近无损耗的传输,科学家们采用各种方法使得沿光纤传输获得增益,并实现放大自发辐射(ASE) 噪声的可控性。Aston团队通过将传输光纤作为拉曼激光器提供了一种解决办法,实现了近似无损传输并将ASE噪声降到最小。

图1 75km长的拉曼激光器实现了信号在发射器T和接收器R之间的无损耗传输。主泵浦激光波长、光纤光栅之间的拉曼激光波长和信号波长分别为1365、1455和1550nm。

来自两个功率相等的主泵浦激光器的波长为1365nm的激光分别从两端注入硅基单模光纤(SMF),这种双向泵浦的结构需要与位于光纤两端的光纤布拉格光栅反射器结合使用。为了与光纤中泵浦激光的主stokes波峰相匹配,设定光栅的中心波长为1455nm。这一对光栅和整段光纤形成一个激光腔,假如主泵浦光功率大于受激拉曼散射所需的阈值,从而克服反射器的中心波长处的光纤衰减,则整段光纤就变成了一个超长激光器。这样,一个波长为1455nm的动态稳定二次双向泵浦光就会在腔体内产生。

1550nm的信号光与1455nm的Stokes泵浦光匹配,并能够以恒定的倍数被高效地放大,从而补偿了光束沿着光纤的衰减。本例中用到的泵浦光和光栅的特定波长在其他应用中并不是固定不变的,通过适当改变可以传输不同波段的信号。

在本实验中展示了在跨度为75km的光纤上的近似无损传输,在25km或更短距离上可以得到几乎无变化的光信号。该小组同时提供了一份与实验结果极其吻合的理论分析。

“我们通过实验第一次实现了仅需要两个激光泵的近似无损光纤传输”,在2004年提出这一方案并领导该研究小组的Juan Diego Ania-castannn说,“它们是一种新型激光器,这是目前我们所知道的最长的激光器,具有令人关注的特性,更重要的是,它们的无损传输特性会对其他领域产生积极影响。无损光纤具有潜在的多通道光传输能力,其增益平坦的带宽可达到36nm,不但可以应用于光通讯,也可应用于全光非线性数据处理,也打开了可能研制出基于可积非线性系统数学理论的新型光子设备的局面。”

参考文献
J.D. Ania-castan et al., Phys. Rev. Lett. 96, 023902 (2006).

 

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