1.7 光纖激光器

1.7.1 光纖激光器概述

由上可知，半導(dǎo)體激光器有很多優(yōu)點，而且應(yīng)用非常廣泛。但其缺點是，與光纖之間耦合困難，增大了腔內(nèi)插入損耗，從而導(dǎo)致其效率低、閾值高。因此，光纖激光器才應(yīng)運而生。目前，光纖激光器已被廣泛地應(yīng)用于DWDM光纖通信系統(tǒng)中。

1. 光纖激光器的基本結(jié)構(gòu)和原理

光纖激光器是指以摻雜光纖為介質(zhì)的激光器。它包括：①基質(zhì)為光子晶體、石英玻璃、硅或氟化物玻璃，摻雜稀土元素如Nd（釹）、Er（鉺）、Yb（鐿）、Tm（銩）等15種元素的摻雜光纖激光器；②向塑料光纖芯部或包層內(nèi)溶入染料的染料光纖激光器；③由光纖的非線性效應(yīng)產(chǎn)生的相干受激散射（受激拉曼散射和受激布里淵散射）。

現(xiàn)以圖1-33所示的縱向泵浦的光纖激光器為例，說明光纖激光器的基本原理。由圖1-33可見，一段摻雜稀土金屬離子的光纖被放置在兩個反射率經(jīng)過選擇的腔鏡之間，泵浦光從左面腔鏡耦合進(jìn)入光纖，左面腔鏡對于泵浦光全部透射并對于激光全反射，以便有效地利用泵浦光，并防止泵浦光產(chǎn)生諧振而造成輸出光不穩(wěn)定。右面腔鏡對于激光部分透過，以便形成激光束的反饋和獲得激光輸出。這種結(jié)構(gòu)實際上就是法布里-珀羅諧振腔結(jié)構(gòu)，泵浦波長上的光子被介質(zhì)吸收，形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，最后在摻雜光纖介質(zhì)中產(chǎn)生受激光發(fā)射，而輸出激光。

從效果上看，光纖激光器是一種高效的波長轉(zhuǎn)換器，即由泵浦光波長轉(zhuǎn)換為所摻雜稀土離子的激射波長。這個激射波長正是光纖激光器的輸出光波長，它不受泵浦波長的控制，僅由基質(zhì)材料的稀土摻雜元素決定。因此可以利用與稀土離子吸收光譜相對應(yīng)的不同短波長、高功率且廉價的半導(dǎo)體激光器作為泵浦源，以獲得不同波長（處于光纖低損耗窗口的1.3 μm、1.55 μm及2～3 μm紅外光波段）的激光輸出。

2. 光纖激光器的特點

摻雜光纖激光器與其他激光器相比，它具有一系列重要特點：①耦合效率高，因為其激光介質(zhì)本身就是導(dǎo)波介質(zhì)，可方便、高效地與光纖傳輸系統(tǒng)連接，這是基于光纖纖芯很細(xì)，纖內(nèi)易形成高功率密度的緣故；②能量轉(zhuǎn)換效率高，如利用新型雙包層光纖的光-光轉(zhuǎn)換效率可達(dá)80%以上；③激光閾值低，其摻鉺光纖的閾值≤5mW；④波段調(diào)諧范圍廣，可在380～3900nm很寬的波段范圍及多波長運行，其色散性和穩(wěn)定性好，這是基于光纖的可選擇性、可調(diào)諧參數(shù)多的特性；⑤器件結(jié)構(gòu)緊湊簡單、小巧靈活，可集成化，還可借助光纖極好的柔韌性，與方向耦合器等器件構(gòu)成各種柔性諧振腔，有利于光纖通信系統(tǒng)的應(yīng)用；⑥激光亮度高，因光纖損耗小，激光場主要約束在纖芯內(nèi)，能產(chǎn)生甚高亮度和甚高峰值功率；⑦激光束質(zhì)量及調(diào)諧性能好，易實現(xiàn)單模、單頻運轉(zhuǎn)和超短脈沖輸出；⑧能在不施加強致冷的情況下連續(xù)工作，因為光纖具有很高的“表面積/體積”比，散熱效果好；⑨器件壽命長，平均泵浦壽命（1～10）×104 h；⑩工作條件不嚴(yán)格，可自然冷卻或簡單風(fēng)冷，且耐高震動、高沖擊，可在高溫與大煙塵下運行。

以上這些特點決定了光纖激光器比半導(dǎo)體激光器擁有更多的優(yōu)勢。

光纖激光器是一種多波長（其波長間隔符合ITU-T標(biāo)準(zhǔn)）的光源，它和其他激光器結(jié)構(gòu)類似，也是由增益介質(zhì)、光學(xué)諧振腔和泵浦源三部分組成的。增益介質(zhì)能產(chǎn)生光子，光學(xué)諧振腔能使光子得到反饋，泵浦源能激勵光子躍遷。

摻雜光纖激光器的激活粒子是摻雜的稀土元素電離形成的3價離子，例如Er3+、Nd3+、Yb3+等。最常采用的泵浦源為激光二極管（LD），此外有鈦寶石、YAG等固體激光器。

1.7.2 光纖激光器的特殊諧振腔

除了法布里-珀羅與光纖布拉格光柵（見10.2.3節(jié)）反射器構(gòu)成的線性諧振腔外，在光纖激光器中還廣泛使用一些由光纖與光纖定向耦合器組成的特殊諧振腔。最常使用的光纖定向耦合器是將兩根光纖緊密接觸，兩者的包層熔融到一起，由于兩光纖的纖芯非常靠近，兩光纖中的光波彼此產(chǎn)生耦合，這種耦合器成為熔融錐型定向耦合器。通過耦合，當(dāng)對一根光纖輸入光束，在另一光纖的尾端將有光束輸出。輸出光的強度由耦合器的耦合比K決定，0＜K＜1， K值大小取決于接觸區(qū)的長短、纖芯間距離以及傳輸光的波長等參量。

1. 環(huán)形光纖諧振腔

環(huán)形光纖諧振腔如圖1-34（a）所示，圖1-34（b）為其等效光路。其方法是將耦合光纖中的兩個臂（圖中3，4臂）連接起來，以形成環(huán)形傳輸回路。當(dāng)主光纖的輸入端輸入泵浦光束時，通過耦合，光波在光纖環(huán)中循環(huán)傳播，起著環(huán)形諧振腔的作用。耦合器的分束耦合比相當(dāng)于腔鏡的反射率，它決定了諧振腔的精細(xì)度。當(dāng)要求高精細(xì)度時，就采用低耦合比。例如，一臺摻Nd3+光纖激光器，激光波長為1078nm，泵浦波長為595nm，諧振腔的光纖環(huán)的直徑為70cm，定向耦合器的耦合比為10∶1。

2. 光纖環(huán)形鏡及其諧振腔

這種諧振腔是在同一光纖上的兩點間產(chǎn)生耦合而構(gòu)成的光纖環(huán)路，如圖1-35（a）所示，圖1-35（b）為其等效光路。輸入的光束既可以從光纖的另一端輸出，又可以通過耦合器變?yōu)楹笙蚬馐祷氐捷斎攵恕Ｇ啊⒑笙騻鬏數(shù)墓馐謩e稱為透射光與反射光。在耦合比K=1/2的情況下，進(jìn)入耦合器的光束將有一半功率的光沿光纖環(huán)順時針傳播，而另外一半光沿逆時針傳播。而越過耦合器的光波比直通光波的相位滯后 π/2，于是順時針光場與逆時針光場的幅度相等，相位相反，正好抵消，結(jié)果使透射輸出為零，說明所有的輸入光都回到了輸入端。根據(jù)光纖環(huán)形的反射特性，如果在一條光纖上制作兩個環(huán)路，就構(gòu)成一個光纖諧振腔。由于用單根光纖制成的耦合器其耦合損耗非常小，并且在激光波長處的波長響應(yīng)和反射率都易于選擇，因此容易獲得最佳激光輸出。

3.Fox-Smith 光纖諧振腔

Fox-Smith諧振腔由光纖端面反射鏡和定向耦合器構(gòu)成，如圖1-36（a）所示，圖1-36（b）為其等效光路。通過耦合器的分束，由1～4與1～3臂分別組成兩個子腔，這是一種復(fù)合腔。復(fù)合腔的原理是：當(dāng)摻雜光纖在閾值功率以上泵浦時，將在同時滿足兩腔諧振條件的模式上出現(xiàn)激光振蕩，并可獲得窄帶激光輸出。為了實現(xiàn)單縱橫輸出，可以用一光柵代替其中一個腔鏡。設(shè)兩個腔長分別為80cm和95cm。從端口2輸入Ar+激光514nm波長泵浦光。在端口3置一光柵（線密度1200線/mm，閃爍波長1500nm），當(dāng)調(diào)節(jié)光柵得到1536nm單縱模輸出時，線寬僅8.5MHz。

1.7.3 雙包層光纖激光器

光纖激光器是一種波導(dǎo)形激光器。為了提高對泵浦光的吸收效率，新近發(fā)展了一種雙包層光纖。與普通單包層光纖不同，該種光纖制作了兩個包層，分別稱為內(nèi)包層與外包層，如圖1-37所示。這種雙包層光纖激光器就是包層泵浦光纖激光器。

由圖1-37可知，內(nèi)包層包繞著纖芯，將激光限制在纖芯內(nèi)傳播，并且又是泵浦光的導(dǎo)管。為了保證光纖輸出單模激光，纖芯的線徑一般為數(shù)微米。內(nèi)包層的線徑一般在數(shù)十微米，因此允許泵浦光是多模的，可以采用價格相對便宜、高功率多模二極管陣列作為泵浦源。泵浦光大部分被耦合到內(nèi)包層中，因為從纖芯到外包層，折射率依次減小，因此泵浦光在內(nèi)外包層界面上發(fā)生全反射而被局限在內(nèi)包層中傳播，并在反復(fù)穿過線芯的過程中不斷激勵激光介質(zhì)。由于在整個的光纖長度上都在進(jìn)行泵浦，泵浦光的能量幾乎全部都可以為激光介質(zhì)所吸收，因而泵浦效率很高。

初期設(shè)計的內(nèi)包層為圓形截面，但波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的圓對稱性，導(dǎo)致在圓形包層中存在螺旋光模式，而螺旋光是不穿過纖芯的。圓形截面內(nèi)包層的泵浦效率并不高，因而又設(shè)計出如圖1-38所示的等多種截面形狀的內(nèi)包層，纖芯也可能放在偏心位置上。兼顧到對泵浦光的吸收效率與制作工藝等方面的因素，現(xiàn)在使用最多的是矩形截面的內(nèi)包層光纖。經(jīng)測試，矩形內(nèi)包層光纖在經(jīng)50次反射后，可以有92%泵浦光能進(jìn)入纖芯。

1.7.4 連續(xù)波光纖激光器

以光纖光柵作為選頻元件的光纖激光器可得到窄線寬的穩(wěn)定激光，是波分復(fù)用通信系統(tǒng)的一類好光源。這里介紹一個使用光纖光柵的摻餌光纖激光器，其結(jié)構(gòu)如圖1-39所示。

諧振腔由一對布拉格光柵FBG1與FBG2熔接一段2.75m高摻Er3+光纖構(gòu)成。FBG1為寬帶高反射，在1551.84nm處的反射率為99%，3dB帶寬為1.02nm，F(xiàn)BG2為低反射，反射率為99%，在1552.08nm處的3dB帶寬為0.16nm。由二極管激光器發(fā)射的波長為980nm泵浦光經(jīng)WDM耦合進(jìn)諧振腔。該激光器在1.55 μm波段上，3dB線寬為0.2nm，25dB線寬為0.46nm，最大輸出功率為25mW，輸出功率的穩(wěn)定性為±0.01dB，閾值泵浦功率為8.6mW，斜效率為21.7%。

法布里-珀羅腔單縱模摻 Er3+光纖激光器如圖1-40所示。激光腔中有一個光纖偏振分束器（FPS）和3個光纖偏振控制器PC1和PC2和PC3，其中PC1和PC2是1/4波片。偏振分束器將輸入的圓偏振光變成兩個正交的線偏振光，從偏振分束器端口輸出。左邊平面鏡或高反的光纖布拉格光柵作為激光器的一個反射端面，右邊切平的光纖端面有4%的反射作為激光器的另一個反射面，并為激光器的輸出端。仔細(xì)調(diào)整偏振分束器右邊的兩段光纖的長度，可使反射光在偏振分束器處發(fā)生干涉，并使某一波長的的光干涉最強。將PC1放置成與偏振分束器的一個線偏振方向成45°作為1/4波片，從偏振分束器傳輸?shù)膱A偏振光被平面鏡反射，并兩次通過PC1導(dǎo)致反方向有相同偏振狀態(tài)的圓偏振光傳輸。通過微調(diào)PC，來消除激光腔中的雙折射。該激光器輸出脈沖的線寬為10kHz。

1.7.5 多波長光纖激光器

由于摻Er3+光纖具有很寬的增益譜，因而可用于制作多波長振蕩的光纖激光器。實現(xiàn)多波長同時振蕩的主要技術(shù)在選模方法，目前可分為三類：①在腔內(nèi)加上選模器；②在腔外放置選擇性反饋器（如光纖光柵等）；③利用非線性效應(yīng)（受激布里淵散射和受激拉曼散射）。

這里僅介紹第1類——腔內(nèi)選模，它是將選模器置于腔內(nèi)起梳狀濾波器作用。早期的方法是在腔內(nèi)放置法布里-珀羅標(biāo)準(zhǔn)具或馬赫-曾德爾干涉儀，但由于摻 Er3+光纖屬均勻加寬增益介質(zhì)，模式競爭嚴(yán)重，需要液氮冷卻來降低均勻加寬的線寬，以減小模式競爭。最近的一種方案是在腔內(nèi)連接一段多模光纖，如圖1-41所示。圖中的半導(dǎo)體光波導(dǎo)和光纖環(huán)形鏡為激光器的腔鏡。它的工作原理是，利用多模光纖導(dǎo)模的空間模式跳動與激光諧振腔中的偏振燒孔共同作用來抑制模式競爭。當(dāng)激光在腔鏡之間不斷反射時，單模光纖中的LP01模和多模光纖中的LP01，和LP11模間的耦合損耗不同，于是傳輸系數(shù)與波長相關(guān)。選擇多模光纖的長度為跳模長度的整數(shù)倍，就可以形成與波長有關(guān)的梳狀濾波器效應(yīng)，對輸出激光進(jìn)行選模。采用這種結(jié)構(gòu)可以在室溫下得到線寬為0.09nm、波長間隔為0.68nm的雙波長或三波長的激光輸出。

1.7.6 高功率光纖激光器

現(xiàn)代高功率激光器都采用雙包層泵浦技術(shù)，選擇合適的內(nèi)包層形狀和直徑，使之與高功率二極管激光有效地耦合，將高功率二極管激光轉(zhuǎn)換成衍射極限的強單模激光。

1. 千瓦和萬瓦級激光器

為了獲得更高激光功率輸出，IPG Photonics公司設(shè)計了如圖1-42所示的光纖激光器。這種激光器也采用了矩形截面內(nèi)包層的雙包層摻雜光纖，用布拉格光柵作為激光腔的反射鏡，采用二極管激光器作為泵浦源。IPG Photonics公司發(fā)明了一種摻Y(jié)b3+光纖的捆綁技術(shù)，將若干支摻Y(jié)b3+光纖捆綁成一組標(biāo)準(zhǔn)光纖組，并配有相應(yīng)的激光二極管陣列做泵浦源。然后根據(jù)所設(shè)計的功能要求，用標(biāo)準(zhǔn)光纖組合裝配成各種高功率光纖激光器，CW單模運轉(zhuǎn)下有極好的光束質(zhì)量。以輸出功率為10kW和波長1080nm的摻鐿激光器為例，可連續(xù)或20kHz調(diào)制準(zhǔn)連續(xù)運轉(zhuǎn)，光束質(zhì)量最好可達(dá)6mm·mrad，插頭效率在25%以上，采用流水冷卻，最大耗水量為5m3/h。2005年，該公司已推出功率高達(dá)50kW的多模摻鐿光纖激光器。

2. L波段可調(diào)諧高功率光纖激光器

一種L波段可調(diào)諧高功率光纖激光器的原理如圖1-43所示。該激光器采用了9m長的共摻 Er3+/Yb3+雙包層光纖作為增益介質(zhì)，內(nèi)包層的截面為星形，其線徑為130 μm。如圖中所示，激光器諧振腔為線性腔，它由光纖環(huán)鏡（左邊）與高雙折射光纖環(huán)鏡（右邊）所組成。Er3+/Yb3+的摻雜濃度分別為4.5×1025/m與6×1026/m。應(yīng)用6個波長為976nm的激光二極管，通過多模耦合器對增益光纖泵浦，總泵浦功率為3.6W。由于Yb3+對976nm泵浦光是高吸收的，3.6W的泵浦功率只能激勵10cm長的光纖。然而，受激光纖段的自發(fā)發(fā)射光很強，它們沿光纖的傳播，可成為對光纖泵浦的二次泵浦源。相應(yīng)地，光纖的增益光譜，就移動到1540～1640nm的L波段。激光輸出可從1588.6nm調(diào)諧到1622.6nm，其調(diào)諧范圍達(dá)34nm。如圖1-43所示，高雙折射光纖環(huán)鏡中有5cm和9cm的兩段高雙折射光纖，它們與兩個偏振控制器（PC1和PC2）一起構(gòu)成了波長濾波器，并將調(diào)諧范圍內(nèi)的功率起伏，平滑到0.4dB之內(nèi)。這種光纖激光器最大激光輸出功率可達(dá)MW級。

1.7.7 超短脈沖光纖激光器

1. 調(diào)Q光纖激光器

目前，在光纖激光器中已成功地運用傳統(tǒng)的聲光調(diào)Q與電光調(diào)Q等方法來獲得巨脈沖。但這兩種Q開關(guān)均是光學(xué)元件，在光纖腔內(nèi)安置這類元件除不可避免地引入損耗外，還需要考慮與光纖之間的耦合問題。因此，采用全光纖化的調(diào)Q技術(shù)，是解決此類問題的最佳途徑。

圖1-44是一個典型的電光調(diào)Q光纖激光器。摻Er3+光纖的一端做成與光纖軸線成17°的端面，以消除4%的菲涅耳（Fresnel）反射。經(jīng)過透鏡準(zhǔn)直，同電光調(diào)制器和激光器諧振腔片耦合。腔面反射率為75%，作為激光器的輸出鏡。激光器泵浦的輸入耦合器是利用在陶瓷套管和光纖端面鍍膜實現(xiàn)的。泵源是波長為980nm、功率為150mW的InGaAs激光器，它經(jīng)隔離器后，聚焦注入摻鉺光纖。采用開關(guān)時間為10ns，重復(fù)頻率可達(dá)1kHz的LN-9電光調(diào)制器，可獲得峰值功率為540W、脈寬為4ns、重復(fù)頻率為200Hz的脈沖。

全光纖化主動調(diào)Q通常用光纖馬赫-曾德爾（M-Z）干涉儀與光纖邁克爾遜干涉儀實現(xiàn)。利用馬赫-曾德爾干涉儀作的摻Er3+光纖調(diào)Q激光器，采用了環(huán)形腔結(jié)構(gòu)，可獲得1 μs脈寬與700Hz的重復(fù)頻率調(diào)Q脈沖。

利用光纖背向受激布里淵散射可以實現(xiàn)一種新的被動調(diào)Q，它以納秒量級弛豫振蕩脈沖的形式，給激光腔提供強反饋，使腔的Q值在極短的時間內(nèi)增長幾個數(shù)量級，從而實現(xiàn)調(diào)Q。選擇合適長度的單模光纖，可得到穩(wěn)定的納秒量級光脈沖輸出，其脈沖寬度（FWHM）約為2ns、重復(fù)頻率為數(shù)十MHz。

2. 鎖模光纖激光器

（1）主動鎖模光纖激光器

與通常體激光器類似，主動鎖模是在光纖激光腔內(nèi)插入主動調(diào)制器件或外界有相關(guān)脈沖注入來實現(xiàn)鎖模，可產(chǎn)生皮秒量級的超短波脈沖。一種典型的Er主動鎖模激光器，如圖1-45所示。這里使用的是環(huán)形腔，一般光纖長度在10m以下，用LiNbO3調(diào)制器使損耗或相位產(chǎn)生等同于模式間隔或其整數(shù)倍頻率來實現(xiàn)鎖模。圖1-45中摻Er光纖放大器提供腔內(nèi)增益，可調(diào)諧濾波器用以調(diào)節(jié)激光中心波長，延遲線用于腔長的精密調(diào)節(jié)，以達(dá)到和調(diào)制頻率相匹配，偏振控制器PC調(diào)節(jié)光場偏振狀態(tài)。光學(xué)隔離器的作用是防止反向傳輸?shù)牟ㄅc不同偏振態(tài)之間的模式競爭。延遲線可精確調(diào)節(jié)腔長，使其與調(diào)制頻率匹配。超模噪聲是影響鎖模激光器的穩(wěn)定性的重要因素。這里采用插入窄帶可調(diào)諧濾波器的方法，使濾波器的自由光譜區(qū)正好等于調(diào)制頻率，從而使只有與濾波器相匹配的頻率的超模才能振蕩。

（2）被動鎖模光纖激光器

光纖具有許多非線性特性，如自相位調(diào)制（SPM）、交叉相位調(diào)制（XPM）、群速色散（GVD）與非線性偏振旋轉(zhuǎn)（NPR）等。被動鎖模就是利用非線性對輸入脈沖的依賴性，得到比輸入脈沖窄得多的脈沖。它們不僅結(jié)構(gòu)簡單，而且可實現(xiàn)全光纖化，理論上可以直接產(chǎn)生飛秒光脈沖。當(dāng)腔內(nèi)色散達(dá)到與非線性相平衡的條件時，將獲得規(guī)則形狀的孤子脈沖，其基孤子具有雙曲正割波形。被動鎖模的缺點是脈沖重復(fù)頻率穩(wěn)定性較差，不能由外界進(jìn)行調(diào)控。

利用非線性偏振旋轉(zhuǎn)的摻Er3+光纖被動鎖模激光器如圖1-46所示，當(dāng)環(huán)形腔長度不超過5.5m，使用3m長的摻Er3+光纖。PC1為2個1/4波片，PC2為2個1/4波片和1個半波片。耦合泵浦光的波分復(fù)合器（EDM）用色散位移光纖制作，輸出耦合器的耦合比為10∶90，用單模光纖制作。以140mW功率，波長為1480nm的激光二極管制作泵浦源。經(jīng)實驗發(fā)現(xiàn)，在泵浦功率不超過69mW時出現(xiàn)自啟動鎖模，鎖模啟動后可以將泵浦功率降低到12mW，激光器仍能穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。在140mW的泵浦功率下，可獲得寬度為298fs的孤子脈沖，其重復(fù)頻率為37.8MHz。

（3）主被動鎖模光纖激光器

高速通信系統(tǒng)要求高重復(fù)頻率和高穩(wěn)定性性能的鎖模光纖激光器。為了改善主動鎖模激光器的光束質(zhì)量，人們提出了非線性光纖環(huán)鏡主被動鎖模激光器。新近發(fā)展的一種帶有光纖環(huán)鏡主被動鎖模激光器是色散非均衡光纖環(huán)鏡（DI-NOLM）鎖模激光器。色散非均衡光纖環(huán)鏡的優(yōu)點在于色散只對脈沖起作用，其他任何低強度的連續(xù)背景都將被吸收，從而消除了脈沖的尾翼及自發(fā)輻射噪聲。

典型的色散非均衡光纖環(huán)鏡鎖模激光器如圖1-47所示。由圖1-47可見，在50∶50耦合器左邊就是以 LiNbO3調(diào)制器的主動鎖模 Er3+激光器，右邊為色散非均衡光纖環(huán)鏡。考慮到調(diào)制器是偏振相關(guān)器件，在其前端設(shè)置了偏振控制 PC3。因此，調(diào)節(jié) PC3，可以達(dá)到較好的消光比。射頻發(fā)生器頻率在1MHz～20GHz可調(diào)。色散非均衡光纖環(huán)鏡中低色散光纖與單模光纖均為100m。實驗表明，調(diào)整色散非均衡光纖環(huán)鏡的偏置點，可使鎖模激光器運轉(zhuǎn)，其鎖模脈沖寬度（假定為雙曲正割形）為5.45ps。

3. 超連續(xù)譜光纖激光器

超連續(xù)譜（SC）是指一束高強度超短激光脈沖在通過非線性光學(xué)材料后，在出射光譜中產(chǎn)生出許多新的頻率成分，遠(yuǎn)高于入射光的光譜寬度。超連續(xù)譜能在很寬的光譜范圍內(nèi)同時產(chǎn)生多波長超短脈沖，在未來的波分復(fù)用/光時分復(fù)用的超高容量通信中將起重要的作用。實際上，光纖中的超連續(xù)譜產(chǎn)生涉及多種非線性效應(yīng)，如自相位調(diào)制、交叉相位調(diào)制、受激拉曼散射和四波混頻等。

超連續(xù)譜光纖激光器的實驗裝置如圖1-48所示。圖1-48中，虛線框內(nèi)為泵浦源，由10GHz主動鎖模光纖放大器（EDFA1）和色散位移光纖 DSF1構(gòu)成的光脈沖壓縮裝置組成，它對激光器輸出光脈沖進(jìn)行高階光壓縮，以保證有足夠功率產(chǎn)生超連續(xù)譜。DSF2為產(chǎn)生超連續(xù)譜的色散位移光纖，長度為2.2km，其零色散波長為1550.8nm，色散斜率約為0.068ps/（nm2/km）。EDFA2是功率放大器，可調(diào)光纖濾波器（OBF）從超連續(xù)譜光譜中濾取所需波長的光脈沖。在1554nm泵浦波長和功率為63mW時，能獲得寬度達(dá)80nm的超連續(xù)譜，其10dB平坦寬度范圍達(dá)50nm。