[發明專利]線偏振激光輸出高功率光纖放大器及輸出控制方法

有效

• 申請號: 201310297729.5
• 申請日: 2013-07-16
• 公開（公告）號: CN103368046A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發明（設計）人: 岳耀笠;劉志強;覃波;歐陽竑;李文甫;趙灝
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第三十四研究所
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067;H01S3/131
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標事務所有限公司 45107
• 代理人: 歐陽波

技術領域

本發明涉及一種光纖放大器，具體涉及一種應用于主振蕩激光放大結構（MOPA）光纖激光器末級的、穩定功率輸出的、線偏振激光輸出高功率光纖放大器及輸出控制方法。

背景技術

高功率光纖激光器以其散熱方式簡單、結構緊湊、輸出功率大、功率密度高和壽命長等優點，在空間領域、精密加工、激光雷達、激光測距、激光醫療等領域有著廣泛的應用。其中，采用主振蕩激光放大技術的線偏振高功率光纖激光器由于具有線偏振高功率輸出特性，在某些特殊激光應用技術領域廣受歡迎。然而，由于光纖激光器或光纖放大器容易受到振動、應力變化和溫度變化等環境因素的影響，激光器偏振態會有隨機性變化，使激光器單一偏振態下輸出功率出現較大的波動。

發明內容

為了克服目前的主振蕩激光放大結構線偏振光纖激光器系統偏振穩定性差、輸出激光起偏后功率穩定性嚴重下降的缺點，本發明提供一種可以使光纖激光器輸出穩定線偏振激光的MOPA結構光纖激光器的末級光纖放大器，即線偏振激光輸出高功率光纖放大器。

本發明還提供此種光纖放大器的輸出控制方法，檢測副偏振軸線偏振激光輸出功率，計算泵浦驅動電流，改變輸出總功率，使主偏振軸線偏振激光輸出功率穩定在設定值上。

本發明解決技術問題的出發點是：通過監控光纖放大器的輸出總功率和偏振態變化幅度，來調節光纖放大器的各泵浦激光器功率，補償光纖放大器起偏輸出后的偏振態引起的功率變化。

輸入激光信號功率一定時，光纖放大器的泵浦激光器的驅動電流與光纖放大器輸出總功率存在固定的比例關系，監控泵浦激光器驅動電流就可以得到光纖放大器的輸出總功率；再通過監控起偏器副偏振軸線偏振激光輸出的激光功率，由總功率減去副偏振軸線偏振激光輸出功率就得到了起偏輸出的主偏振軸的激光功率；最后通過調節光纖放大器的泵浦激光器驅動電流改變泵浦激光器功率，以補償光纖放大器因偏振態變化造成的輸出線偏振激光功率波動，獲得穩定功率的主偏振軸激光輸出。

本發明所設計的線偏振激光輸出高功率光纖放大器，包括光隔離器、泵浦合束器、雙包層有源光纖、光纖準直器、起偏器、泵浦激光器和泵浦激光器驅動控制電路，功率恒定的激光信號經光隔離器后接入泵浦合束器的信號輸入端，泵浦激光器接入泵浦合束器的泵浦輸入端，共同由泵浦合束器的輸出端進入雙包層有源光纖，進行放大，雙包層有源光纖的輸出連接光纖準直器，光纖準直器的輸出接入起偏器，起偏器有主偏振態激光輸出端口和與之正交的副偏振態激光輸出端口，前者輸出主偏振軸線偏振激光，后者輸出副偏振軸線偏振激光。所述泵浦激光器驅動控制電路包括泵浦驅動電路、電流檢測器、光電探測器和微處理器，泵浦驅動電路的輸出端連接泵浦激光器、其輸出的驅動電流控制泵浦激光器的輸出功率。起偏器的副偏振態激光輸出端口連接光電探測器，監控起偏器副偏振軸線偏振激光輸出的激光功率。泵浦驅動電路的輸出端與泵浦激光器之間串聯電流檢測器，電流檢測器監控泵浦驅動電路輸入泵浦激光器驅動電流的大小。光電探測器和電流檢測器的的信號輸出端均與微處理器信號輸入端連接，微處理器的信號輸出端連接泵浦驅動電路的控制端，泵浦驅動電路的工作狀態受微處理器控制。

輸入激光信號為連續激光信號或脈沖激光信號，即本發明的光纖放大器可以是連續激光放大器，也可以是脈沖激光放大器。

本光纖放大器在輸入激光信號功率恒定、且放大器散熱良好的情況下工作。

所述光隔離器與光纖放大器的工作波長和輸出功率相匹配。

所述光纖準直器與光纖放大器的輸出光纖和工作波長相匹配。

所述起偏器與光纖放大器工作波長相匹配。

所述泵浦合束器為(n+1)×1泵浦合束器，其工作波長與光纖放大器工作波長和泵浦功率相符合，其中n為泵浦合束器的泵浦輸入端口，n大于等于2。

所述泵浦激光器為N個光纖輸出方式的大功率多模激光二極管，N≤n。

所述雙包層有源光纖摻雜的有源增益介質是鐿離子(Yb³⁺)，鉺離子（Er³⁺），鉺鐿共摻，釹離子（Nd³⁺）中的任一種，根據光纖放大器工作波長選擇。

所述光隔離器、泵浦合束器、雙包層有源光纖、光纖準直器均為保偏光器件，或者均為非保偏光器件。。

本發明線偏振激光輸出高功率光纖放大器的輸出控制方法包括如下工作步驟：

Ⅰ、系統初始化