[發(fā)明專利]光纖放大器和光纖放大器輸出的控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310027748.6
• 申請日: 2013-01-24
• 公開（公告）號: CN103117502A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張昆;李堯;張大勇;朱辰;王雄飛;張利明
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團公司第十一研究所
• 主分類號: H01S3/06
• 分類號: H01S3/06;H01S3/131
• 代理公司: 工業(yè)和信息化部電子專利中心 11010
• 代理人: 吳永亮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種光纖放大器和光纖放大器輸出的控制方法。

背景技術(shù)

在脈沖雙包層光纖激光器的常規(guī)應(yīng)用中，通常對輸出激光的光譜質(zhì)量并不做特殊要求，但是在某些特定場合的應(yīng)用中，則對于輸出激光的光譜質(zhì)量有明確的限定，例如，在光學(xué)頻率變換中，就要求輸出激光光譜寬度小于1.5nm。

光纖放大器輸出光譜的劣化主要是由非線性效應(yīng)導(dǎo)致的，例如自相位調(diào)制（Self-phase?Modulation，簡稱SPM）。SPM是指一個模式的光波（如單頻、單偏振的光波）在光纖中傳輸時，使傳輸?shù)墓獠òl(fā)生相移的情況，這種相移與光場的強度有關(guān)。SPM會導(dǎo)致光譜展寬，當(dāng)脈沖沿光纖傳輸時，SPM的頻率分量在不斷產(chǎn)生，這些頻率分量展寬了光譜。且隨增益光纖的長度及增益光纖中激光峰值功率的增加，SPM會迅速增大，從而使輸出光譜展寬。對于不同纖芯直徑的增益光纖，產(chǎn)生嚴(yán)重光譜展寬時對應(yīng)的激光峰值功率有所不同，例如，對于纖芯直徑為10μm的增益光纖，激光峰值功率10kW時就會產(chǎn)生嚴(yán)重的光譜展寬，而對于纖芯直徑為30μm的增益光纖，峰值功率達(dá)到30kW時會達(dá)到同樣的效果。

對于現(xiàn)有脈沖雙包層光纖放大器的設(shè)計，研究者更多的考慮到光纖放大器的效率，而沒有關(guān)注輸出光譜質(zhì)量。具體來說，圖1為現(xiàn)有的光纖放大器的結(jié)構(gòu)示意圖，主要由泵浦源、泵浦合束器及增益光纖組成，其中，增益光纖的長度通常采用通過理論計算得到的長度，也稱最佳增益光纖長度。采用最佳增益光纖長度的增益光纖，優(yōu)點是可使放大器的提取效率達(dá)到最高，但是這種情況下，輸出光譜質(zhì)量并不理想。例如，對于峰值功率為50kw的光纖放大器，光譜寬度典型值通常為10nm，無法滿足特定場合對于光譜寬度的要求。

針對現(xiàn)有技術(shù)中光纖放大器不考慮輸出光譜的寬度，導(dǎo)致不能在特定情景應(yīng)用的問題，目前尚未提出有效地解決方案。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種光纖放大器和光纖放大器輸出的控制方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中光纖放大器不考慮輸出光譜的寬度，導(dǎo)致不能在特定情景應(yīng)用的問題。

為解決上述技術(shù)問題，一方面，本發(fā)明提供一種光纖放大器，包括：泵浦源，用于產(chǎn)生泵浦光；增益光纖，增益光纖的長度小于最佳增益光纖長度，其中，最佳增益光纖長度為光纖放大器提取效率最高時對應(yīng)的增益光纖的長度；泵浦波長控制裝置，泵浦波長控制裝置的輸入端與泵浦源連接，用于控制通過的泵浦光的中心波長和光譜寬度；泵浦合束器，用于將泵浦光和種子激光耦合至增益光纖，其中，泵浦合束器的第一輸入端與泵浦波長控制裝置的輸出端連接，種子激光通過泵浦合束器的第二輸入端輸入，泵浦合束器的輸出端與增益光纖的第一端連接；泵浦光泄漏裝置，用于將未被增益光纖吸收的泵浦光進(jìn)行泄漏，并輸出放大后的激光，其中，泵浦光泄漏裝置的第一端與增益光纖的第二端連接，泵浦光泄漏裝置的第二端作為光纖放大器的輸出端。

優(yōu)選地，泵浦光泄漏裝置包括：金屬夾具，金屬夾具上設(shè)置有凹槽，凹槽的型狀與無源光纖相適配；無源光纖，無源光纖的全部或部分設(shè)置于金屬夾具的凹槽內(nèi)，無源光纖的第一端與增益光纖的第二端連接，無源光纖的第二端作為光纖放大器的輸出端，其中，無源光纖的光纖直徑和包層直徑與增益光纖相一致，設(shè)置于凹槽內(nèi)的無源光纖存在被剝除涂覆層的位置，被剝除涂覆層的位置設(shè)置有固化的泵浦光泄漏膠。

優(yōu)選地，無源光纖被剝除涂覆層的位置的長度大于或等于5cm。

優(yōu)選地，泵浦波長控制裝置包括光纖濾波器。

優(yōu)選地，光纖濾波器的中心波長與增益光纖吸收峰的中心波長相一致，光纖濾波器的光譜寬度為0.1nm至0.5nm。

優(yōu)選地，增益光纖的長度為最佳增益光纖長度的65%至90%。

優(yōu)選地，增益光纖為摻Y(jié)b的增益光纖。

另一方面，本發(fā)明還提供一種光纖放大器輸出的控制方法，包括：泵浦波長控制裝置對泵浦源產(chǎn)生的泵浦光進(jìn)行控制，以獲取中心波長和光譜寬度滿足預(yù)定條件的泵浦光；泵浦合束器將泵浦光和光纖放大器的種子激光耦合至增益光纖，其中，增益光纖的長度小于最佳增益光纖長度，最佳增益光纖長度為光纖放大器提取效率最高時對應(yīng)的增益光纖的長度；泵浦光泄漏裝置對未被增益光纖吸收的泵浦光進(jìn)行泄漏，并輸出泵浦合束器放大后的激光。

優(yōu)選地，泵浦波長控制裝置通過光纖濾波器對泵浦源產(chǎn)生的泵浦光進(jìn)行控制，其中，光纖濾波器的中心波長與增益光纖吸收峰的中心波長相一致，光纖濾波器的光譜寬度為0.1nm至0.5nm。