基于串并联Lyot滤波器的交叉输出激光器设计与性能分析：实现多通道间隔可调谐

本文创新性地设计了一种基于偏振分束器(PBS)和环行器(CIR)的串并联Lyot滤波器结构，通过转移矩阵理论推导其传递函数，实现了0.2nm/0.3nm/0.46nm/4.36nm四种通道间隔的灵活切换。该滤波器应用于随机分布反馈光纤激光器(RDFBFL)和多波长光纤激光器(MWFL)时，展现出优异的波长调谐能力和室温稳定性（30分钟内波长漂移<0.082nm，功率波动<1.09dB），为密集波分复用(DWDM)系统提供了新型可切换光源解决方案。

　　

Highlight

本研究设计了一种通道间隔可切换的光纤梳状滤波器。该结构通过两个偏振分束器(PBS)并联两个Lyot滤波器，并采用两个环行器(CIR)将分支串联实现交叉输出。基于转移矩阵理论推导分析了滤波器的传递函数。仿真表明该滤波器可产生两种小通道间隔和一种大通道间隔，实验测得0.2nm、4.36nm和0.3nm三种间隔，另通过调节PBS主轴与保偏光纤(PMF)主轴夹角获得0.46nm间隔。研究发现通过偏振控制器(PC)旋转角度可独立调节消光比(ER)和峰值波长。

Working Principle

图1展示的滤波器核心由偏振器(POL)、三个PC、两个PBS、三段不同长度PMF和两个CIR构成。入射光E_in1经POL和PC0转化为偏振态可控的线偏振光E_in2，通过PBS1的偏振分束特性分解为两路正交偏振光。

Measurement Results

实验采用掺铒光纤放大器(EDFA)作为宽带光源，隔离器(ISO)确保激光单向传输。测试发现：

1. 1.

   调节PC1可实现0.2nm→4.36nm→0.3nm间隔切换

2. 2.

   更换PMF段后新增0.46nm间隔

3. 3.

   五通道RDFBFL的30分钟波长漂移<0.082nm

4. 4.

   MWFL四通道输出功率波动<1.07dB

Conclusions

该串并联Lyot滤波器通过CIR实现分支交叉输出，实验验证了其：

• 三小一大通道间隔切换能力

• ER和波长独立调谐特性

• 在RDFBFL和MWFL中均表现出优异稳定性