全光纖環形放大器的製作方法

2023-10-07 03:59:49

專利名稱：全光纖環形放大器的製作方法
技術領域：
本發明涉及光纖放大器，特別是一種環形結構的全光纖放大器，以抑制自發放大輻射，提高放大器的放大倍數和輸出功率。
背景技術：
在高功率光纖放大器的應用中，人們對輸出功率的要求越來越高。由於受限於自發放大輻射和有害的非線性效應，普通的光纖放大器難以實現高放大倍數和高功率輸出； 而級聯放大系統則存在結構複雜，成本昂貴，可靠性差等缺點，實用性不佳。發明內容
本發明的目的在於克服上述現有光纖放大器的問題，提供一種全光纖環形放大器，該放大器應具有結構簡單，成本低廉，性能穩定等優點，在防止自發放大輻射和有害的非線性效應方面表現更好，對光纖放大器輸出功率的提升有明顯效果，可以實現高增益、大功率的放大輸出。
本發明技術解決方案如下一種全光纖環形放大器，包括種子源，其特點在於依次由合束器、波分復用器、摻稀土元素光纖、分束器、反饋鏈路和帶通濾波器相連構成環形結構，所述的種子源輸出的連續雷射經所述的合束器、波分復用器進入所述的摻稀土元素光纖，泵浦源輸出的泵浦光經所述的波分復用器進入所述的摻稀土元素光纖對所述的種子雷射進行放大後由所述的分束器分為兩部分，一部分經過輸出端輸出，另一部分經過反饋鏈路和帶通濾波器進入所述的合束器，所述的泵浦源輸出的泵浦光功率是連續可調的。
所述的摻稀土元素光纖是單包層光纖、雙包層光纖或光子晶體光纖，對泵浦光的吸收要達到20dB以上。
所述的分束器要保證雷射進入所述的輸出端的功率是進入所述的反饋鏈路的功率的1 1000倍。
本發明的運行情況應是在放大器剛開始運轉時，所述的泵浦源輸出最小的功率。 等到放大後的雷射開始從所述的輸出端輸出後，再緩慢加大所述的泵浦源的輸出功率直到最大值。所述的泵浦源輸出功率每增加一倍所經過的時間不得短於雷射沿合束器、波分復用器、摻稀土元素光纖、分束器、反饋鏈路和帶通濾波器再回到合束器所花費的時間。
本發明的技術效果在本發明放大器剛開始運作時，泵浦源採用最小功率輸出，以保證在雷射放大的過程中不出現自發放大輻射和有害的非線性效應。放大後的雷射經過分束器後被分為兩部分， 一部分作為輸出功率，另一部分通過反饋鏈路回到合束器，作為種子雷射的一部分再次注入到摻稀土元素光纖中放大。在此過程中放大器的種子光功率得到了提升，就可以適當提高泵浦源的輸出功率，使放大器的輸出功率進一步增大，進入反饋鏈路的功率就增多，進一步提升了種子光功率。於此同時，使用帶通濾波器限制環形腔內的帶寬，抑制環形腔本身的振蕩。如此循環，可在自發放大輻射和有害的非線性效應被抑制得較好的情況下，不斷增加放大器的輸出功率，直到泵浦源的功率達到最大值時，得到最高的功率輸出。
與在先技術相比，本發明具有結構簡單、成本低廉和性能穩定等優點，在防止自發放大輻射和有害的非線性效應方面表現更好，對光纖放大器輸出功率的提升有明顯效果， 可以實現高增益、大功率的放大輸出。


圖1為本發明全光纖環形放大器的結構示意圖。
具體實施方式
先請參閱圖1，圖1為本發明全光纖環形放大器的結構示意圖。由圖可見，本發明全光纖環形放大器，包括種子源1，由依次相連合束器2、波分復用器3、摻稀土元素光纖4， 分束器6、反饋鏈路8和帶通濾波器9構成環形結構，所述的種子源1輸出的連續雷射經所述的合束器2、波分復用器3進入所述的摻稀土元素光纖4，泵浦源5輸出的泵浦光經所述的波分復用器3進入所述的摻稀土元素光纖4對所述的種子雷射進行放大後由所述的分束器6分為兩部分，一部分經過輸出端7輸出，另一部分經過反饋鏈路8和帶通濾波器9進入所述的合束器2，所述的泵浦源5輸出的泵浦光功率是連續可調的。
本實施例的種子源1輸出1064nm的雷射0. Imff作為種子光，經過合束器2和波分復用器3進入纖芯半徑為6 μ m摻鐿單包層光纖4。泵浦源5的最大輸出功率為4W，泵浦光通過波分復用器3進入摻鐿單包層光纖4。放大後的雷射經過一個分束比為1:9的分束器 6分為兩個部分，90%的雷射由輸出頭7輸出；10%的雷射通過反饋鏈路8和2nm帶寬的帶通濾波器回到合束器2成為種子光的一部分。放大器剛開始運轉時泵浦源輸出功率設定為 50mW，放大器的輸出功率為8mW。然後緩慢增加泵浦源的輸出功率直到最大值，最終放大器的輸出功率可達到2. 7W。
實驗表明，本發明具有結構簡單、成本低廉和性能穩定等優點，在防止自發放大輻射和有害的非線性效應方面表現更好，對光纖放大器輸出功率的提升有明顯效果，可以實現高增益、大功率的放大輸出。
權利要求
1.一種全光纖環形放大器，包括種子源(1)，其特徵在於依次由合束器(2)、波分復用器(3)、摻稀土元素光纖(4)，分束器(6)、反饋鏈路(8)和帶通濾波器(9)構成環形結構，所述的種子源(1)輸出的連續雷射經所述的合束器(2)、波分復用器(3)進入所述的摻稀土元素光纖(4)，泵浦源(5)輸出的泵浦光經所述的波分復用器(3)進入所述的摻稀土元素光纖(4)對所述的種子雷射進行放大後由所述的分束器(6)分為兩部分，一部分經過輸出端(7)輸出，另一部分經過反饋鏈路(8)和帶通濾波器(9)進入所述的合束器(2)，所述的泵浦源(5)輸出的泵浦光功率是連續可調的。
2.根據權利要求1中所述的高增益環形全光纖放大器，其特徵在於所述的摻稀土元素光纖(4)是單包層光纖、雙包層光纖或光子晶體光纖，對泵浦光的吸收要達到20dB以上。
3.根據權利要求1中所述的高增益環形全光纖放大器，其特徵在於所述的分束器(6)要保證雷射進入所述的輸出端(7)的功率是進入所述的反饋鏈路(8)的功率的1 1000倍。
全文摘要
一種全光纖環形放大器，包括種子源和泵浦源，依次由合束器、波分復用器、摻稀土元素光纖、分束器、反饋鏈路和帶通濾波器相連構成環形結構，所述的種子源輸出的連續雷射經所述的合束器、波分復用器進入所述的摻稀土元素光纖，泵浦源輸出的泵浦光經所述的波分復用器進入所述的摻稀土元素光纖對所述的種子雷射進行放大後由所述的分束器分為兩部分，一部分經過輸出端輸出，另一部分經過反饋鏈路和帶通濾波器進入所述的合束器。本發明具有結構簡單、成本低廉和性能穩定等優點，在防止自發放大輻射和有害的非線性效應方面表現更好，對光纖放大器輸出功率的提升有明顯效果，可以實現高增益、大功率的放大輸出。
文檔編號H01S3/067GK102570257SQ20121006099
公開日2012年7月11日 申請日期2012年3月9日 優先權日2012年3月9日
發明者何兵, 劉厚康, 周軍 申請人:中國科學院上海光學精密機械研究所