高信噪比光纖放大器的製作方法
2023-10-07 03:45:09 2
專利名稱：高信噪比光纖放大器的製作方法
技術領域：
本發明屬於高功率短脈衝雷射放大裝置技術領域，具體涉及適用於高功率短脈衝 雷射放大的一種高信噪比光纖放大器。
背景技術：
目前，公知的光纖放大器主要由放大模塊構成。雷射二極體發出的抽運雷射通過 波分復用器耦合進入放大模塊中的摻雜光纖連續抽運摻雜介質，使通過波分復用器耦合進 入摻雜光纖的光信號得到放大。但是，由於採用連續抽運的方式，摻雜介質連續產生大量的 放大自發輻射(ASE)噪聲，大大降低了光信號的信噪比，尤其對於級聯式短脈衝(納秒、皮秒 或飛秒級)光纖放大器，放大自發輻射噪聲甚至可將主脈衝信號完全淹沒。採用光開關的方 式，可以抑制一部分ASE噪聲，但對於高功率的短脈衝光纖放大器，受開關的損傷閾值以及 開關的可控寬度與響應速度的影響，不能有效用於高功率短脈衝雷射放大器的ASE噪聲抑 制。
發明內容
為了克服現有的光纖放大器信噪比低的不足，本發明提供一種高信噪比光纖放 大器。本發明的高信噪比光纖放大器在對光脈衝進行放大的同時，能抑制放大過程中的連 續的放大自發輻射噪聲，輸出一個對比度非常高的光脈衝信號。本發明的高信噪比光纖放大器，含有用於光信號放大的放大模塊、用於抑制放大 自發輻射噪聲的噪聲抑制模塊和用於隔離反射光的隔離器；噪聲抑制模塊由用於調整光信 號偏振態的偏振控制單元、用於發生偏振態旋轉的非線性偏振旋轉單元與用於不同偏振光 分離的偏振分束單元組成；偏振控制單元包括調整光信號偏振態的第一偏振控制器、對光 信號進行起偏的起偏器和第二偏振控制器，非線性偏振旋轉單元採用非增益光纖，偏振分 束單元主要包括第三偏振控制器與偏振分束器；所述放大器的連接關係是，光纖放大模塊、 第一偏振控制器、光纖起偏器、第二偏振控制器、非線性偏振旋轉單元、第三偏振控制器、偏 振分束器、光纖隔離器依次連接。本發明的高信噪比光纖放大器的工作原理如下放大模塊將注入光脈衝信號放 大，輸出較高功率的光脈衝信號。被放大的高功率光脈衝信號經偏振控制單元進行光脈衝 信號的起偏與偏振態的控制。調整第一偏振控制器使主脈衝雷射的偏振態為線偏振並與起 偏器的起偏方向一致，從而ASE噪聲也被起偏，且主脈衝信號通過起偏器的損耗也達到最 小。起偏後的帶有較高ASE成分的光脈衝信號，再經第二偏振控制器調整偏振態，以合適角 度輸入用於發生非線性偏振旋轉的非增益光纖中，使ASE噪聲信號未發生偏振旋轉，而主 脈衝信號發生偏振旋轉且與ASE噪聲偏振方向垂直。發生了偏振旋轉的主脈衝信號與未發 生偏振旋轉的ASE噪聲信號，再經第三偏振控制器調整偏振方向，使主脈衝信號與ASE噪聲 經偏振分束器分開。從而使本發明的高信噪比光纖放大器，實現對放大過程的自發輻射噪 聲的抑制，得到高信噪比的光脈衝信號。由於該高信噪比光纖放大器，採用起偏器與偏振分束器結合的結構，對後向反雷射具有隔離效果，使該光纖放大器具有更好的穩定性；且該高 信噪比光纖放大器採用光纖偏振控制器與光纖起偏器和光纖偏振分束器，因此為全光纖結 構，結構簡單、穩定性好、成本低。本發明的高信噪比光纖放大器中的偏振控制單元與偏振分束單元中的偏振控制 器，可以採用擠壓型光纖偏振控制器，也可以採用三環性光纖偏振控制器。本發明的高信噪比光纖放大器的非線性偏振旋轉單元，可以採用普通單模非增益 光纖，也可以採用低雙折射非增益光纖或高雙折射非增益光纖。本發明的高信噪比光纖放大器中的放大模塊為抽運摻雜光纖的放大模塊或光纖 耦合的半導體放大器放大模塊；可以對寬帶光信號放大，也可以對窄帶光信號放大；可以 對納秒、皮秒或者飛秒脈衝進行放大。本發明的高信噪比光纖放大器可以在放大光脈衝信號的同時有效抑制連續的放 大自發輻射噪聲，提高了信號的信噪比。結構簡單，穩定性好，成本低。
下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。圖1為本發明的高信噪比光纖放大器的結構框圖。圖中，1.放大模塊 2.第一偏振控制器 3.起偏器 4.第二偏振控制 器 5.非線性偏振旋轉單元 6.第三偏振控制器 7.偏振分束器 8.隔離器。
具體實施例方式實施例1
圖1中，本發明的高信噪比光纖放大器含有用於信號放大的放大模塊1、放大自發輻射 噪聲抑制模塊與隔離器8。放大自發輻射噪聲抑制模塊包括偏振控制單元、非線性偏振旋轉 單元和偏振分束單元。偏振控制單元包括第一偏振控制器2、第二偏振控制器4和一個光纖 起偏器3，非線性偏振旋轉單元5採用非增益光纖，偏振分束單元包括光纖偏振控制器6與 偏振分束器7。所述放大器的連接關係是，光纖放大模塊1、偏振控制器2、光纖起偏器3、偏 振控制器4、非線性偏振旋轉單元5、偏振控制器6、偏振分束器7、光纖隔離器8依次連接。本發明的高信噪比光纖放大器的工作過程是放大器模塊1將輸入光信號光進行 放大，輸出的帶有較大成分ASE的光信號輸入到偏振控制單元，第一調整偏振控制器2使主 脈衝雷射的偏振態為線偏振並與起偏器3的起偏方向一致，從而ASE噪聲也被起偏，且主脈 衝信號通過起偏器3的損耗也達到最小。起偏後的帶有較高ASE成分的脈衝信號，再經第 二偏振控制器4調整偏振態，以合適角度輸入用於發生非線性偏振旋轉的非增益光纖中， 使ASE噪聲信號的未發生偏振旋轉，而主脈衝信號發生偏振旋轉且與ASE噪聲偏振方向垂 直。發生了偏振旋轉的主脈衝信號與未發生偏振旋轉的ASE噪聲信號，經第三偏振控制器 6調整光脈衝的偏振方向，使主脈衝信號與ASE噪聲經偏振分束器7分開，被分開的主脈衝 經隔離器8輸出，而ASE噪聲則由偏振分束器的另一端輸出。本發明的高信噪比光纖放大器中的放大模塊為抽運摻雜光纖的放大模塊，也可採 用光纖耦合的半導體放大器放大模塊。
本發明的高信噪比光纖放大器可用於寬帶的或窄帶的光信號放大。本發明的高信噪比光纖放大器可用於納秒短脈衝、皮秒短脈衝或飛秒短脈衝光信 號放大。本發明的高信噪比光纖放大器中的偏振分束器，也可採用起偏器替代。本發明的高信噪比光纖放大器中採用的模塊和器件均為光纖專用的模塊和器件。
權利要求
1.一種高信噪比光纖放大器，其特徵在於所述的放大器含有用於光信號放大的放大 模塊(1)、用於抑制放大自發輻射噪聲的噪聲抑制模塊和用於隔離反射光的隔離器(8);噪 聲抑制模塊由用於調整光信號偏振態的偏振控制單元、用於發生偏振態旋轉的非線性偏振 旋轉單元與用於不同偏振光分離的偏振分束單元組成；偏振控制單元包括調整光信號偏 振態的第一偏振控制器(2)、對光信號進行起偏的起偏器(3)和第二偏振控制器(4)，非線 性偏振旋轉單元(5)採用非增益光纖，偏振分束單元包括第三偏振控制器(6)與偏振分束 器(7)；所述放大器的連接關係是，放大模塊(1)、第一偏振控制器(2)、光纖起偏器(3)、第 二偏振控制器(4)、非線性偏振旋轉單元(5)、第三偏振控制器(6)、偏振分束器(7)、隔離器 (8)依次連接。
2.根據權利要求1所述的高信噪比光纖放大器，其特徵在於所述的放大模塊為抽運 摻雜光纖的放大模塊。
3.根據權利要求1所述的高信噪比光纖放大器，其特徵在於所述的放大模塊為光纖 耦合的半導體放大器放大模塊。
4.根據權利要求1所述的高信噪比光纖放大器，其特徵在於所述的偏振控制單元中 的偏振控制器採用擠壓型光纖偏振控制器或三環性光纖偏振控制器。
5.根據權利要求1所述的高信噪比光纖放大器，其特徵在於所述的偏振分束單元中 的偏振控制器採用擠壓型光纖偏振控制器或三環性光纖偏振控制器。
6.根據權利要求1所述的高信噪比光纖放大器，其特徵在於所述的非線性偏振旋轉 單元採用普通單模非增益光纖、低雙折射非增益光纖和高雙折射非增益光纖中的一種。
全文摘要
本發明提供了一種高信噪比光纖放大器，本發明的高信噪比光纖放大器中的光纖放大模塊、第一偏振控制器、光纖起偏器、第二偏振控制器、非線性偏振旋轉單元、第三偏振控制器、偏振分束器、光纖隔離器依次連接。本發明能在放大光脈衝信號的同時有效抑制放大過程中連續的放大自發輻射噪聲，輸出一個對比度非常高的光脈衝信號。由於採用起偏器與偏振分束器結合的結構，對後向反雷射具有隔離效果，使該光纖放大器具有更好的穩定性。本發明採用光纖偏振控制器、光纖起偏器和光纖偏振分束器的全光纖結構，結構簡單、穩定性好、成本低。
文檔編號H01S3/00GK102082389SQ201110000880
公開日2011年6月1日 申請日期2011年1月5日 優先權日2011年1月5日
發明者林宏奐, 王建軍, 鄧穎 申請人:中國工程物理研究院雷射聚變研究中心