全光增益控制的增益平坦型高功率光纖放大器的製造方法
2023-10-07 03:58:34
全光增益控制的增益平坦型高功率光纖放大器的製造方法
【專利摘要】全光增益控制的增益平坦型高功率光纖放大器，屬於光纖放大器【技術領域】，本發明放大器依次由信號光源、第一光隔離器、第一耦合器、波分復用器、980nm單模泵浦源、摻鉺光纖、第二光隔離器、泵浦耦合器、975nm多模泵浦源、鉺鐿共摻雙包層光纖、三埠第一環形器、光纖環形鏡、三埠第二環形器、第一光纖光柵、三埠第三環形器、第二光纖光柵、第一衰減器、第二衰減器和第二耦合器組成。本發明採用級聯放大+光纖環形鏡+雙雷射控制的結構方案，利用光纖環形鏡並結合兩根光纖光柵實現增益平坦和增益控制功能，最終得到具有高輸出功率、兼具增益控制和增益平坦特性的光纖放大器。
【專利說明】全光增益控制的增益平坦型高功率光纖放大器
【技術領域】
[0001]本發明屬於光纖放大器【技術領域】，具體涉及一種全光增益控制的增益平坦型高功率光纖放大器。
【背景技術】
[0002]隨著Internet接入、傳真、IP電話、視頻會議、數據和視頻傳輸等數據業務的爆炸性增長，網絡帶寬的用戶規模與現有網絡的設計初期估計大大不同了，再加上已鋪設光纜可用餘量即將用盡，運營商們迫切地需要在現有的網絡基礎上提高網絡容量以滿足日益增長的服務需求。密集波分復用(DWDM)技術的出現提供了同時滿足這些需求的可行解決方案。
[0003]在密集波分復用系統中，對光纖放大器提出更高要求。首先，隨著波長數目的增多，單根光纖總功率增大，要求光纖放大器要有高的飽和輸出功率；其次，由於通常的光纖放大器工作在飽和狀態，其總的輸出功率幾乎不隨輸入信道數目的變化而改變。因此，當信道數增加或減少時，其餘信道的增益將下降或增大，即其餘各信道的增益不恆定(趙春柳，關柏鷗，董新永等.利用光纖光柵對實現雙波長增益控制摻鉺光纖放大器特性的實驗研究[J]，光學學報，2003，23 (4):417?421);再次，為實現多波長的超長距離傳輸，需要放大器對不同波長信道的增益是平坦的(蒙紅雲，趙春柳，楊石泉等.基於光纖環形鏡的摻鉺光纖放大器增益平坦化[J].中國雷射，2002，29 (9):805-807)。因此，兼具增益控制和增益平坦功能的高功率光纖放大器是DWDM技術發展和普及所必需的。
[0004]目前主要存在三種增益控制的方法:電路自動增益控制(Automatic GainControl In Cascaded Erbium Doped Fiber Amplifier Systems.A.D.Ellis,et.al., Electron.Lett., 1991, 27 (3): 193 ?195)、鏈路自動增益控制(Gain StabilizationIn Gain Clamped EDFA Cascades Fed By WDM Burst-mode Packet Traffic.MirosalvKarasek, et.al., J.Lightwave Technol., 2000, 18 (3): 308 ?313)和光自動增益控制(Transient Gain Control In EDFAs By Dual-cavity Optical Automatic Gain Control.Yongqian Liu, et.al., IEEE Photon.Technol.Lett., 1999, 11(11): 1381 ?1383)。增益平坦的方法主要有:光電探測一電路增益監控調節法(CN101414731A，用於平坦光放大器增益譜的裝置和方法)和插入損耗譜與增益譜相反的光纖光柵法(Broad-band Erbium-DopedFiber Amplifier Flattened Beyound40nm Using Long-Period Grating Filter.PaulF.ffysock, et.al.，IEEE Phot0.Tech.Lett.，1997，9(10): 1343)，但是目前均無法在高功率下同時實現增益平坦和增益控制。
[0005]隨著超高速率、大容量、長距離的密集波分復用系統的迅猛發展，作為DWDM系統核心器件之一的光纖放大器將得到廣泛的應用，而全光增益控制的增益平坦型高功率光纖放大器則將成為光纖放大器研究中的重中之重。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是針對現有技術的不足，提出一種全光增益控制的增益平坦型高功率光纖放大器。採用級聯放大+光纖環形鏡+雙雷射控制的結構方案，利用光纖環形鏡並結合兩根光纖光柵實現增益平坦和增益控制功能，最終得到具有高輸出功率、兼具增益控制和增益平坦特性的光纖放大器。
[0007]為了實現這樣的目的，本發明設計的全光增益控制的增益平坦型高功率光纖放大器依次由信號光源1、第一光隔離器4、第一耦合器6、波分復用器8、980nm單模泵浦源2、摻鉺光纖10、第二光隔離器5、泵浦耦合器9、975nm多模泵浦源3、鉺鐿共摻雙包層光纖11、三埠第一環形器12、光纖環形鏡15、三埠第二環形器13、第一光纖光柵16、三埠第三環形器14、第二光纖光柵17、第一衰減器18、第二衰減器19和第二耦合器7組成。其中，三埠第二環形器13、第一光纖光柵16、第一衰減器18，三埠第三環形器14、第二光纖光柵17、第二衰減器19，分別和第二耦合器7、第一耦合器6、波分復用器8、摻鉺光纖10、第二光隔離器5、泵浦耦合器9、鉺鐿共摻雙包層光纖11、三埠第一環形器12、光纖環形鏡15，形成兩個獨立的第一雷射環形腔和第二雷射環形腔，並通過調節第一衰減器18和第二衰減器19的衰減值，得到不同的第一雷射環形腔和第二雷射環形腔的損耗值。
[0008]信號光源I產生的信號光依次經過第一光隔離器4和第一耦合器6後到達波分復用器8，980nm單模泵浦源2輸出的泵浦光直接進入波分復用器8，波分復用器8將輸入的信號光與泵浦光耦合輸出到摻鉺光纖10的纖芯中，在摻鉺光纖10 (EDF)中信號光被進行預放大(調節980nm單模泵浦源2的抽運電流，使得輸出功率>=30mW);經過摻鉺光纖的信號光再通過第二光隔離器5到達泵浦耦合器9，975nm多模泵浦源3輸出的光直接進入泵浦耦合器9，泵浦耦合器9將輸入的信號光耦合到輸出端的鉺鐿共摻雙包層光纖11的纖芯中傳輸，將輸入的泵浦光耦合到輸出端的鉺鐿共摻雙包層光纖11的包層中傳輸；信號光在鉺鐿共摻雙包層光纖11得到進一步的放大(調節975nm多模泵浦源3的抽運電流，使得輸出功率>2W),放大後的信號光通過三埠第一環形器12進入光纖環形鏡15 ;通過光纖環形鏡15的信號光分成反射光和透射光兩部分；其中，透射光部分由①端進入三埠第二環形器13,經由其②埠輸入到第二光纖光柵16,第二光纖光柵16的透射光由①端進入三埠第三環形器14，並由三埠第三環形器14的②埠輸入到第二光纖光柵17 ;第一光纖光柵16的第一反射光161由三埠第二環形器13的②埠進入到三埠第二環形器13中，由三埠第二環形器13的③埠輸出到第一衰減器18 (VOAl)中，第二光纖光柵17的第二反射光171由三埠第三環形器14的②埠進入到三埠第三環形器14中，由三埠第三環形器14的③埠輸出到第二衰減器19 (V0A2)中；第一反射光161和第二反射光171衰減(具體衰減值見實例)後到達第二耦合器7，經過耦合後，第一反射光161和第二反射光171進入第一稱合器6,與信號光一起輸入到波分復用器8中，當第一反射光161和第二反射光171通過雷射環形腔中的摻鉺光纖10和鉺鐿共摻雙包層光纖11獲得的增益(即光強的增加量)等於其通過各自雷射環形腔造成的損耗時，第一反射光161和第二反射光171分別在第一雷射環形腔和第二雷射環形腔中形成穩定的雷射振蕩，參與信號光的放大。這樣，信號光經光纖環形鏡15後的反射光部分即為增益譜平坦且具有增益鉗制特性的放大光，放大光由②端進入三埠第一環形器12，並由其③埠輸出。
[0009]本發明所用信號光源為可調諧雷射器或1550nm單波長連續雷射器，如santec公司生產的TSL-210可調諧光源(輸出功率為-25dBm?+IOdBm,中心波長1550nm，調諧範圍1535nm?1565nm),迅天宇光電生產的C波段可調諧雷射器(最大輸出功率IOdBm,中心波長1550nm，調諧範圍1530nm?1560nm)或電子工業41所生產的AV381241.55 μ m單模調製雷射光源(工作波長1550nm，輸出功率0.25mW?1.2mff)0
[0010]980nm單模泵浦源選擇工作波長為980nm，最大輸出單模雷射功率大於600mW的單模泵浦源，如上海科乃特雷射科技有限公司VENUS系列980單模泵源(最大輸出功率650mW)，北京中訊光普科技LSB-PUMP-980單模泵浦雷射器(最大輸出功率850mW)。
[0011]975nm多模泵浦源選擇最高輸出光功率大於4W的多模泵浦雷射器，如深圳明鑫科技975nm光纖雷射器MXLS-0975 (最高輸出功率6.5W)，北京中訊光普LSB-PUMP-975高功率多模泵浦源(最高輸出功率6W)。
[0012]第一光隔離器4和第二光隔離器5選擇工作波長為1550nm，最大承載光功率大於或等於300mW的偏振無關型光隔離器即可，如上海瀚宇1550nm偏振無關光隔離器，ADF公司IS-1550-P光隔離器等。
[0013]第一稱合器6和第二稱合器7選擇工作波長為1550nm±20nm,最大承載光功率為500mff的I X 2光纖耦合器，如上海瀚宇1550nm熔融拉錐型I X 2光纖耦合器。
[0014]第一光纖光柵16和第二光纖光柵17分別選擇中心反射波長為1536nm和1560nm,反射率為99%的光纖光柵，如上海瀚宇1550nm反射型光纖光柵。
[0015]第一衰減器18和第二衰減器19選擇為工作波長範圍為1260?1620nm，衰減範圍為0.4dB?60dB，如上海瀚宇機械可調光纖衰減器。
[0016]三埠第一環形器12、三埠第二環形器13和三埠第三環形器14選擇工作波長1550nm，最大承載光功率2500mW的三埠環形器，如上海瀚宇P10C3-15-P等。
[0017]光纖環形鏡15由兩段長度分別為0.5米和1.2米的保偏光纖(拍長為3.9mm) F1和匕(Nufern PM1550-HP偏振保持光纖)、兩個三環形偏振控制器PC1和PC2 (ProtoDel公司Polarization Controllers)與一個分光比50:50的2X2分束器(3dB率禹合器，澈宇WIC-2X2-1550-50/50)組成，其結構及連接方式如圖2所示(2X2分束器的I端和II端為輸入端，III端和IV端為輸出端)。
[0018]信號光從2 X 2分束器的I端輸入,輸出時分為強度相同、傳播方向相反的兩束光，其中沿順時針(由埠 III進入迴路)方向傳播的光稱為正向波，沿逆時針方向(由埠 IV進入迴路)傳播的光稱為反向波。正向波從2X2分束器的III端輸出，依次經過保偏光纖F1、三環形偏振控制器PC1、保偏光纖F2和三環形偏振控制器PC2後，由IV端進入2 X 2分束器；反向波從2X2分束器的IV端輸出，依次經過三環形偏振控制器PC2、保偏光纖F2、三環形偏振控制器PC1和保偏光纖F1後，由III端進入2X2分束器。正向波和反向波在2X2分束器內發生相干後輸出，其中沿2X2分束器I端輸出的光稱為反射光，測得的譜線為反射譜；另一部分沿2X2分束器II端輸出的光稱為透射光，測得的譜線為透射譜。
[0019]設計兩個獨立的雷射諧振腔時，主要是通過調節第一衰減器18和第二衰減器19的衰減值來改變兩個雷射環形腔的損耗(雷射環形腔損耗是指光在雷射環形腔傳播時，由於各種物理因素造成的光強的衰減，包括幾何損耗、衍射損耗、透射損耗以及吸收損耗和散射損耗等因素)；當第一反射光161和第二反射光171通過雷射環形腔中的摻鉺光纖10和鉺鐿共摻雙包層光纖11獲得的增益(即光強的增加量)等於其通過各自雷射環形腔造成的損耗時，兩束反射光形成雷射振蕩。[0020]對於DWDM系統,其傳輸信號由多個波長成分構成，每個波長均與振蕩波長不同。而最貼近振蕩波長的波長成分與振蕩波長的間隔程度主要取決於反射器、波長選擇器等這些決定雷射環形腔中振蕩波長的器件對波長的分辨能力，其中本發明中波長選擇器件(光纖光柵)可以分辨相差Inm的波長，因此本發明中信號光波長與控制雷射波長間隔須大於等於 Inm0
[0021]系統功能:
[0022](I)本發明採用摻鉺光纖+鉺鐿共摻雙包層光纖的二級放大結構。首先，信號光通過摻鉺光纖實現預放大；其次，經過預放大的信號光進入鉺鐿共摻雙包層光纖纖芯中傳輸，通過包層泵浦技術，即泵浦源輸出的泵浦光直接耦合入內包層中，大大提高了泵浦轉換效率，實現系統高功率輸出；
[0023](2)本發明採用光纖環形鏡與兩根光纖光柵相結合的方式，實現高功率條件下光纖放大器的增益控制和增益平坦特性。首先，要測量出含有兩級放大系統的光纖放大器(不包括環形鏡)的自發輻射譜，進而根據自發輻射譜的形狀來設計光纖環形鏡，目的是使光纖環形鏡的反射譜與自發輻射譜互補，其中環形鏡中保偏光纖的長度決定反射譜中反射峰的位置，偏振控制器的狀態決定光纖環形鏡的反射峰的深度變化，也就是說通過調節這兩個參數使得對應輸出功率大的波長處的反射率低，對應輸出功率小的波長處的反射率高，最後實現放大器的增益平坦；
[0024](3)在增益平坦實現的同時，測量光纖環形鏡的透射譜，根據透射譜的形狀選擇兩根光纖光柵的中心反射波長，目的是在C波段邊緣範圍內選擇透射率高的波長為光纖光柵的中心反射波長，並通過調節衰減器，使反射光增益等於雷射環形腔損耗，形成雷射振蕩，進而與信號光共同消耗增益介質中的上能級粒子數。當輸入信號光功率減小時，控制雷射消耗更多的上能級粒子數，從而阻止信號光增益上升；相反，當輸入信號光功率增大時，控制雷射消耗的上能級粒子數減少，更多的上能級粒子參與信號光的放大，從而阻止信號光增益下降，實現信號光輸出增益的穩定。同時，不同的雷射環形腔損耗可以得到不同的信號增益。但是當輸入光功率增大到某一臨界值時，將使上能級反轉粒子數降低到不足以維持控制雷射工作，這時雷射波長的增益下降到低於雷射環形腔損耗，從而停止雷射振蕩。此時，放大器的性能等同於增益控制前的光纖放大器。
[0025]本發明具有如下特點:
[0026]與普通的光纖放大器相比，本發明可以在高功率條件下同時實現增益鉗制和增益平坦，即通過光纖環形鏡的反射譜和透射譜分別實現光纖放大器的增益平坦和增益鉗制特性，且為全光器件。具有結構簡單，複雜度低，成本低廉，響應速度快等特點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0027]圖1:本發明全光增益控制的增益平坦型高功率光纖放大器的結構示意圖；
[0028]圖2:本發明實施例中使用的環形鏡結構示意圖；
[0029]圖3:本發明實例中所使用的EDF和EYDF的吸收譜；
[0030]從圖3中可以看出，摻鉺光纖(EDF)和鉺鐿共摻雙包層光纖(EYDF)的吸收峰分別位於980nm和975nm附近,所以選擇的泵浦光的中心波長分別為為980nm和975nm,提高摻雜光纖對泵浦光的吸收效率。[0031]圖4:普通光纖放大器未經過環形鏡平坦時的增益譜(ASE譜)；
[0032]圖5:實施例1中光纖放大器的增益控制情況；
[0033]圖6:實施例1中光纖放大器輸出的平坦後的增益譜。
【具體實施方式】
[0034]以下結合附圖和實施例對本發明的技術方案作進一步描述。
[0035]實施例1:
[0036]在本實施例中，以可調諧雷射器為信號光源1，可調諧雷射器使用santec公司TSL-210可調諧光源，輸出功率為-25dBm?+4dBm，工作波長1550nm ；980nm單模泵浦源2選用上海科乃特雷射科技有限公司VENUS系列980單模泵源，工作波長為980nm，最大輸出單模雷射功率為650mW ；975nm多模泵浦源3使用深圳明鑫科技975nm半導體雷射器MXLS-0975,工作波長為975nm，最高輸出功率為6.5W ;第一光隔離器4和第二光隔離器5的使用上海瀚宇1550nm偏振無關光隔離器，工作波長為1550nm，最大承載光功率為300mW ;第一耦合器6和第二耦合器7選擇工作波長為1550nm±20nm，最大承載光功率為500mW的1X2光纖耦合器；波分復用器8採用上海瀚宇熔融拉錐型980/1550nm泵浦光波分復用器；泵浦耦合器9採用ITF公司的Non-PM型(2+1) X I多模泵浦+信號光合束器；摻鉺光纖(EDF)IO選用Nufern EDFC-980-HP C_band，長度為25米；鉺鐿共摻雙包層光纖11選用Nufern EYDF-7/130，長度為5.7米；第一光纖光柵16和第二光纖光柵17分別選擇中心反射波長為1536nm和1560nm，反射率為99%的光纖光柵；第一衰減器18 (VOAl)和第二衰減器19 (V0A2)選用上海瀚宇機械可調光纖衰減器，工作波長範圍為1260?1620nm，衰減範圍為0.4dB?60dB ;三埠第一環形器12、三埠第二環形器13、三埠第三環形器14選用上海瀚宇P10C3-15-P，工作波長1550nm，最大承載光功率2500mW ;光纖環形鏡15由兩段長度分別為0.5米和1.2米的保偏光纖(拍長為3.9mm) F1和F2 (Nufern PM1550-HP偏振保持光纖)、兩個三環形偏振控制器PC1和PC2(ProtC)Del公司Polarization Controllers)與一個分光比50:50的2X2分束器(3dB耦合器，瀚宇WIC-2X2-1550-50/50)組成，其結構及連接方式如圖2所示(2X2分束器的的I端和II端為輸入端，III端和IV端為輸出端。首先，2X2分束器的III端和IV端分別與保偏光纖F1和三環形偏振控制器PC2的一端連接；其次，保偏光纖F1和三環形偏振控制器PC2的另一端分別與三環形偏振控制器PC1和保偏光纖F2的一端連接；最後，三環形偏振控制器PC1的另一端和保偏光纖F2的另一端連接，構成一環路)。
[0037]本發明連接方式為:由可調諧雷射器I提供的信號光(_25dBm?4dBm)經第一光隔離器4 (使信號光單向傳播，防止端面反射回的信號光損害信號源)和第一耦合器6，進入波分復用器8的1550端，980nm單模泵浦源2輸出的泵浦光進入波分復用器8的980端。波分復用器8將輸入的信號光與980nm單模泵浦光耦合進摻鉺光纖(EDF) 10，在EDF中進行信號的預放大(調節980nm單模泵浦源的抽運電流使預放大輸出功率>30mW)，得到初步放大的信號光經過第二光隔離器5 (能夠有效的抑制EYDF的反向ASE，提高泵浦光的轉換效率)與泵浦耦合器9的信號輸入端相連，泵浦耦合器9的泵浦輸入端與975nm多模泵浦源3連接；而泵浦稱合器7的輸出端與鉺鐿共摻雙包層光纖11相連，信號光在鉺鐿共摻雙包層光纖11進行進一步放大(調節975nm多模泵浦源3的抽運電流，使得輸出功率>2W)，放大後的信號光進入三埠第一環形器12的①埠，並由三埠第一環形器12的②埠輸出進入到光纖環形鏡15 ;通過光纖環形鏡15的信號光分成兩部分:反射光和透射光，其中反射光部分由②端進入三埠第一環形器12，並由其③埠輸出；透射光部分由①端進入三埠第二環形器13,經由其②埠輸入到第二光纖光柵16,第二光纖光柵16的透射光由①端進入三埠第三環形器14，經由三埠第三環形器14的②埠輸入到第二光纖光柵17 ;第一光纖光柵16和第二光纖光柵17的反射光分別由三埠第二環形器13和三埠第三環形器14的②埠進入，由各自③埠輸出到第一衰減器18 (VOAl)和第二衰減器19 (V0A2);經衰減(具體衰減值見圖5)後到達第二耦合器7，第二耦合器7將第一反射光161和第二反射光171輸入到第一稱合器6,並與信號光一起輸入到波分復用器8中。通過調節第一衰減器18和第二衰減器19的衰減值來改變雷射環形腔的損耗,當第一反射光161和第二反射光171通過雷射環形腔中的摻鉺光纖10和鉺鐿共摻雙包層光纖11獲得的增益(即光強的增加量)等於其通過各自雷射環形腔造成的損耗時，第一反射光161和第二反射光171分別在第一雷射環形腔和第二雷射環形腔中形成穩定的雷射振蕩，參與信號光的放大。這樣，經光纖環形鏡15反射後由三埠第一環形器12的③埠輸出的信號光，即為經過兩級放大並且進行增益平坦和增益控制後的信號光。
[0038]實施例中採用的摻雜光纖中鉺鐿離子吸收譜如圖3所示。從圖中可以看出，鉺離子和鐿離子的吸收峰分別為980nm、975nm，所以在本例中對光信號放大時，針對不同的有源光纖(EDF與EYDF)使用不同中心波長(980nm或975nm)的泵浦雷射器，即:摻鉺光纖使用980nm的泵浦雷射器，鉺鐿共摻雙包層光纖使用975nm的泵浦雷射器，最大程度的提高摻雜光纖對泵浦光的吸收效率。
[0039]由於光纖放大器的增益譜近似可由其ASE譜線來描述，因此本發明通過測量ASE譜線的平坦度來近似實現對光纖放大器增益平坦度的測量。對採用上述結構的普通光纖放大器用光譜儀測試增益譜(ASE譜)如圖4所示，1535nm?1547nm範圍內增益譜的不平坦度在7?SdB左右，而本發明設計的光纖放大器增益譜如圖6所示，相同範圍內的不平坦度〈0.8dB,實現6dB以上的性能改善。
[0040]當980nm單模泵浦源2的輸出功率為200mW，975nm多模泵浦源3的輸出功率為6W，可調諧雷射器的輸入功率在-25dBm?4dBm範圍變化時，對採用上述結構的普通光纖放大器和本發明設計的放大器用前端加衰減器的光譜分析儀測試增益譜，其增益變化情況如圖5所示。普通光纖放大器的增益漂移大於2.12dB，而對於本發明所設計的放大器，當V0A1=24.2dB和V0A2=15.7dB時，增益漂移小於0.81dB,平均增益約為29.8dB。同時，改變雷射環形腔損耗得到不同的增益，在增益漂移允許範圍內(〈0.93dB)，增益鉗制範圍為26.3dB ?29.8dB。
[0041]與現有的普通光纖放大器(如EDFA輸出功率=2W)條件下的增益鉗制(增益漂移〈0.81dB，如圖5所示)和增益平坦(1535nm?1547nm範圍內增益譜的不平坦度〈0.8dB,如圖6所示)特性，且為全光器件。
【權利要求】
1.一種全光增益控制的增益平坦型高功率光纖放大器，其特徵在於:依次由信號光源(I)、第一光隔離器(4)、第一耦合器(6)、波分復用器(8)、980nm單模泵浦源(2)、摻鉺光纖(10)、第二光隔離器(5)、泵浦耦合器(9)、975nm多模泵浦源(3)、鉺鐿共摻雙包層光纖(11)、三埠第一環形器(12)、光纖環形鏡(15)、三埠第二環形器(13)、第一光纖光柵(16)、三埠第三環形器(14)、第二光纖光柵(17)、第一衰減器(18)、第二衰減器(19)和第二耦合器(7)組成；其中，三埠第二環形器(13)、第一光纖光柵(16)、第一衰減器(18)，三埠第三環形器(14)、第二光纖光柵(17)、第二衰減器(19)，分別和第二耦合器(7)、第一耦合器(6)、波分復用器(8)、摻鉺光纖(10)、第二光隔離器(5)、泵浦耦合器(9)、鉺鐿共摻雙包層光纖(11 )、三埠第一環形器(12)、光纖環形鏡(15)形成兩個獨立的第一雷射環形腔和第二雷射環形腔，並通過調節第一衰減器(18)和第二衰減器(19)的衰減值，得到不同的第一雷射環形腔和第二雷射環形腔的損耗值； 信號光源(I)產生的信號光依次經過第一光隔離器(4)和第一耦合器(6)後到達波分復用器(8)，980nm單模泵浦源(2)輸出的泵浦光直接進入波分復用器(8)，波分復用器(8)將輸入的信號光與泵浦光耦合輸出到摻鉺光纖(10)的纖芯中，在摻鉺光纖(10)中信號光被進行預放大；經過摻鉺光纖(10)的信號光再通過第二光隔離器(5)到達泵浦耦合器(9)，975nm多模泵浦源(3 )輸出的光直接進入泵浦耦合器(9 )，泵浦耦合器(9 )將輸入的信號光耦合到輸出端的鉺鐿共摻雙包層光纖(11)的纖芯中傳輸，將輸入的泵浦光耦合到輸出端的鉺鐿共摻雙包層光纖(11)的包層中傳輸；信號光在鉺鐿共摻雙包層光纖(11)得到進一步的放大，放大後的信號光通過三埠第一環形器(12)進入光纖環形鏡(15);通過光纖環形鏡(15 )的信號光分成反射光和透射光兩部分，其中，透射光部分由①端進入三埠第二環形器(13)，經由其②埠輸入到第二光纖光柵(16)，第二光纖光柵(16)的透射光由①端進入三埠第三環形器(14)，並由三埠第三環形器(14)的②埠輸入到第二光纖光柵(17);第一光纖光柵(16)的第一反射光(161)由三埠第二環形器(13)的②埠進入到三埠第二環形器(13)中，由三埠第二環形器13的③埠輸出到第一衰減器(18)中，第二光纖光柵(17)的第二反射光(171)由三埠第三環形器(14)的②埠進入到三埠第三環形器(14)中，由三埠第三環形器(14)的③埠輸出到第二衰減器(19)中；第一反射光(161)和第二反射光(171)衰減後到達第二耦合器(7)，經過耦合後，第一反射光(161)和第二反射光(171)進入第一稱合器(6),與信號光一起輸入到波分復用器(8)中，當第一反射光(161)和第二反射光(171)通過雷射環形腔中的摻鉺光纖(10)和鉺鐿共摻雙包層光纖(11)獲得的增益等於其通過各自雷射環形腔造成的損耗時，第一反射光(161)和第二反射光(171)分別在第一雷射環形腔和第二雷射環形腔中形成穩定的雷射振蕩，參與信號光的放大；這樣，信號光經光纖環形鏡(15)後的反射光部分即為增益譜平坦且具有增益鉗制特性的放大光，放大光由②端進入三埠第一環形器(12)，並由其③埠輸出。
2.如權利要求1所述的一種全光增益控制的增益平坦型高功率光纖放大器，其特徵在於:信號光源(I)為可調諧雷射器或1550nm單波長連續雷射器。
3.如權利要求1所述的一種全光增益控制的增益平坦型高功率光纖放大器，其特徵在於:980nm單模泵浦源選擇工作波長為980nm,最大輸出單模雷射功率大於600mW的單模泵浦源。
4.如權利 要求1所述的一種全光增益控制的增益平坦型高功率光纖放大器，其特徵在於:975nm多模泵浦源選擇最高輸出光功率大於4W的多模泵浦雷射器。
5.如權利要求1所述的一種全光增益控制的增益平坦型高功率光纖放大器，其特徵在於:第一光隔離器(4)和第二光隔離器(5)選擇工作波長為1550nm,最大承載光功率大於或等於300mW的偏振無關型光隔離器。
6.如權利要求1所述的一種全光增益控制的增益平坦型高功率光纖放大器，其特徵在於:第一稱合器(6)和第二稱合器(7)選擇工作波長為1550nm±20nm,最大承載光功率為500mW的1X2光纖耦合器。
7.如權利要求1所述的一種全光增益控制的增益平坦型高功率光纖放大器，其特徵在於:第一光纖光柵(16)和第二光纖光柵(17)分別選擇中心反射波長為1536nm和1560nm,反射率為99%的光纖光柵。
8.如權利要求1所述的一種全光增益控制的增益平坦型高功率光纖放大器，其特徵在於:第一衰減器(18)和第二衰減器(19)選擇工作波長範圍為1260~1620nm，衰減範圍為0.4dB~60dB的可調光纖衰減器。
9.如權利要求1所述的一種全光增益控制的增益平坦型高功率光纖放大器，其特徵在於:三埠第一環形器(12)、三埠第二環形器(13)和三埠第三環形器(14)選擇工作波長1550nm，最大承載光功率2500mW的三埠環形器。
10.如權利要求1所述的一種全光增益控制的增益平坦型高功率光纖放大器，其特徵在於:光纖環形鏡(15)由兩段長度分別為0.5米、1.2米，拍長為3.9mm的保偏光纖F1和F2、兩個三環形偏振控制器PC1和PC2與一個分光比50:50的2X2分束器組成，2X2分束器的I端和II端為輸入端，III端和IV端為輸出端，信號光從2X2分束器的I端輸入，輸出時分為強度相同、傳播方向相反的兩束光，即正向波和反向波；正向波從2X2分束器的III端輸出，依次經過保偏光纖F1、三環形偏振控制器PC1、保偏光纖F2和三環形偏振控制器PC2後，由IV端進入2X2分束器；反向波從2X2分束器的IV端輸出，依次經過三環形偏振控制器PC2、保偏光纖F2、三環形偏振控制器PC1和保偏光纖F1後，由III端進入2 X 2分束器；正向波和反向波在2X2分束器內發生相干後輸出，其中沿2X2分束器I端輸出的光稱為反射光，測得的譜線為反射譜；另一部分沿2X2分束器II端輸出的光稱為透射光，測得的譜線為透射譜。
【文檔編號】H01S3/10GK103794983SQ201410039960
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年1月27日 優先權日:2014年1月27日
【發明者】胡貴軍, 杜洋, 孫雅東, 魏敬波, 閆李 申請人:吉林大學