[發明專利]多段級聯式1064nm波段高功率ASE光源

有效

• 申請號: 201110422517.6
• 申請日: 2011-12-15
• 公開（公告）號: CN102522682A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 楊中民;楊昌盛;徐善輝;張勤遠;邱建榮;姜中宏
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

技術領域

本發明涉及到光纖通信、光纖傳感以及光纖探測等領域所應用的光源，尤其是一種多段級聯式結構的1064nm波段高功率輸出ASE光纖光源。

背景技術

1064nm波段ASE光源是利用稀土摻雜鐿離子（Yb³⁺）光纖放大自發輻射（Amplified?Spontaneous?Emission，ASE）原理制作的寬帶光源，由于具有寬發射譜、較高輸出功率（普通ASE光源輸出功率約幾十mW而言）、穩定性高和易于與光纖系統有效的耦合等優勢，成為理想ASE光源的最佳選擇。

該類型ASE光源采用多模包層泵浦技術，用800~1100nm附近的半導體泵浦激光器抽運稀土摻雜鐿離子（Yb³⁺）有源雙包層光纖（YDF），可以產生1000~1150nm波段輸出的放大自發輻射（ASE）光。由于發光二極管（LED）、超輻射發光二極管（SLD）或傳統ASE光源都具有低輸出功率的缺點，嚴重限制了它們在通信系統中的廣泛應用，因此，尤其對高功率輸出ASE光源提出了十分迫切的需求。

對于單段式結構ASE光源，不管采取前向、后向或雙向泵浦方式，還是單程或雙程輸出，為了獲得高功率ASE光輸出，相應就要使用很強的泵浦功率對YDF進行抽運，這會帶來一些無法克服的問題。一是YDF增益很高，依賴單純地增加泵浦光功率，非常容易自激振蕩形成激光輸出，產生不了ASE光。二是泵浦光在完成抽運過程后，相對殘余泵浦能量會較為可觀，殘留包層泵浦光會對光纖和光器件造成損傷，以及引起輸出功率不穩定。三是高功率ASE光源輸出端方向一般連接1064nm高功率光隔離器，保證光的單向傳輸和抑制光反射，但是其隔離度指標與工作帶寬有限，其中心波長的隔離度也僅30dB左右，能否有效保證對光纖端面光反射或光反饋的抑制能力？四是雙包層光纖熔接接點再涂覆工藝問題，一般合束器輸出無源雙包層光纖與有源雙包層光纖需要熔接，對剝覆后的接點需要專門的高成本涂覆機進行再涂覆保護，涂覆工藝質量好壞直接會影響泵浦耦合效率（均勻一致性差、不匹配的接點涂覆效果導致泵浦光泄露），至少約30%泵浦光進不了有源雙包層光纖內包層，也影響光纖機械性能。

發明內容

本發明的目的在于解決上述ASE光源存在的問題，提出多段級聯式1064nm波段高功率ASE光源。

本發明采用多段級聯式結構，采用多模包層泵浦技術，用泵浦波長800~1100nm附近的半導體泵浦激光器，包層抽運高摻雜鐿離子（Yb³⁺）有源雙包層光纖（YDF），泵浦光通過合束器耦合進入YDF內包層，穿越YDF纖芯時，Yb³⁺離子吸收泵浦光在其作用下從基態能級躍遷到高能級，隨著泵浦功率增強，自發輻射粒子數逐漸增加并實現反轉，單個粒子獨立的自發輻射逐漸變為多個粒子協調一致的受激輻射，即產生較高功率輸出1000~1150nm波段的放大自發輻射（ASE）光。

本發明的目的通過以下技術方案來實現：

多段級聯式1064nm波段高功率ASE光源，其包括n段級聯結構，每一段級聯結構均包括順次連接的有源合束器、有源雙包層光纖（YDF）和光隔離器,第i段級聯結構的光隔離器輸出端與第i+1段級聯結構的有源合束器輸入端相連；第i段級聯結構包括第i級有源合束器、第i段有源雙包層光纖（YDF）和第i個光隔離器,i為級聯結構所在段的序號；第n段級聯結構中，有源雙包層光纖與光隔離器之間連接有一個包層模濾除器；第n個光隔離器的輸出端為所述ASE光源輸出端,第一級有源合束器輸入端與第n+1個光隔離器輸入端相連，第n+1個光隔離器輸出端與功能型多模光纖相連；所述有源雙包層光纖為摻鐿光纖。

上述多段級聯式1064nm波段高功率ASE光源中，還包括半導體泵浦激光器，采用多模耦合器將半導體泵浦激光器的輸出功率分為n部分，將這n份泵浦光的輸出尾纖分別與n級有源合束器的泵浦輸入光纖相連，分別為n段有源雙包層光纖提供泵浦光能量，第n份泵浦光功率最高。

上述多段級聯式1064nm波段高功率ASE光源中，每一級有源合束器均各自包括無源雙包層光纖和泵浦輸入光纖，無源雙包層光纖與同一級的有源雙包層光纖熔接，泵浦輸入光纖熔融拉錐耦合于同一級有源雙包層光纖內包層上面。

上述多段級聯式1064nm波段高功率ASE光源中，所述半導體泵浦激光器輸出波長為800～1000nm，輸出功率大于1W，輸出尾纖纖芯直徑為105～200μm，包層直徑為125～220μm，數值孔徑為0.12～0.22。