[發明專利]高功率線偏振激光輸出光纖放大器及輸出控制方法

有效

• 申請號: 201310297738.4
• 申請日: 2013-07-16
• 公開（公告）號: CN103368047A
• 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;呂宏偉
• 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;H01S3/13;H01S3/101
• 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

1.高功率線偏振激光輸出光纖放大器，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，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接入光纖準直器，光纖準直器的輸出接入起偏器，泵浦激光器驅動控制電路連接泵浦激光器；其特征在于：

所述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，后者輸出和副偏振軸線偏振激光；還包括光功率分光器件，雙包層有源光纖的輸出端接入光功率分光器件，光功率分光器件的一個輸出端接入光纖準直器，光功率分光器件的另一輸出端——光功率監控輸出端連接第一光電探測器；起偏器的副偏振態激光輸出端口接第二光電探測器；

所述泵浦激光器驅動控制電路包括泵浦驅動電路、第一光電探測器、第二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，第一和第二光電探測器的信號輸出端均與微處理器或者運算控制電路的信號輸入端連接，微處理器或者運算控制電路的輸出端接泵浦驅動電路的控制端。

2.根據權利要求1所述的高功率線偏振激光輸出光纖放大器，其特征在于：

所述輸入的激光信號是連續激光信號，或者是脈沖激光信號。

3.根據權利要求1所述的高功率線偏振激光輸出光纖放大器，其特征在于：

所述光功率分光器件是獨立的光纖分束器，或者是非獨立的分光器件。

4.根據權利要求3所述的高功率線偏振激光輸出光纖放大器，其特征在于：

所述非獨立的分光器件為泄露激光功率的纏繞于雙包層有源光纖的光纖，或者為泄露激光功率的泵浦合束器空置的泵浦尾纖。

5.根據權利要求1所述的高功率線偏振激光輸出光纖放大器，其特征在于：

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。

6.根據權利要求1所述的高功率線偏振激光輸出光纖放大器，其特征在于：

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。

7.根據權利要求4所述的高功率線偏振激光輸出光纖放大器，其特征在于：

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（LD），N≤n。

8.根據權利要求1所述的高功率線偏振激光輸出光纖放大器，其特征在于：

所述雙包層有源光纖摻雜的有源增益介質是鐿離子，鉺離子，鉺鐿共摻，釹離子中的任一種。

9.根據權利要求1所述的高功率線偏振激光輸出光纖放大器，其特征在于：

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

10.根據權利要求1至9中任一項所述的高功率線偏振激光輸出光纖放大器的輸出控制方法，其特征在于包括如下工作步驟：

Ⅰ、系統初始化

高功率線偏振激光輸出光纖放大器輸入待放大激光信號，在高功率線偏振激光輸出光纖放大器的光纖準直器輸出端安裝光功率計，啟動高功率線偏振激光輸出光纖放大器，由光功率計測定總功率P，并由第一光電探測器測得光功率分光器件監控功率值P₁，計算二者比例A=P₁/P；

第二光電探測器檢測副偏振軸線偏振激光輸出功率P₂；

將校準功率的穩定線偏振光源分別對準起偏器的主偏振軸和副偏振軸，分別在各偏振態激光輸出端口連接光功率計測試輸出光功率，計算出起偏器主偏振態激光輸出端口的主偏振軸線偏振激光的插入損耗百分率m₁和副偏振態激光輸出端口的副偏振軸線偏振激光的插入損耗百分率m₂；

本高功率線偏振激光輸出光纖放大器主偏振軸的起偏輸出功率Pout與放大器準直輸出總功率之間的函數關系如下式：

P=P₁/A=Pout/（1-m₁）+P₂/（1-m₂）；

將相關參數和此計算式的計算程序寫入微處理器或者以此調節運算控制電路；

本步驟只在高功率線偏振激光輸出光纖放大器調試或校準時執行；

Ⅱ、開機啟動

高功率線偏振激光輸出光纖放大器輸入與步驟Ⅰ相同的激光信號，啟動高功率線偏振激光輸出光纖放大器，設定光纖放大器主偏振軸線偏振激光輸出功率Pout=P_f，主偏振軸線偏振激光輸出功率值的計算公式如下：

Pout=（1-m₁）×[P₁/A-P₂/（1-m₂）]，

根據步驟Ⅰ得到的A和m₁、m₂，第一光電檢測器測得光功率分光器件的光功率P₁，第二光電檢測器測得副偏振軸線偏振激光輸出功率P₂，則可由上式計算得到主偏振軸線偏振激光輸出功率，調節泵浦激光器驅動電流，使本光纖放大器主偏振軸線偏振激光輸出功率達到設定值P_f；

Ⅲ、穩偏控制

當光纖放大器偏振態變化時，副偏振軸線偏振激光輸出功率Pm有變化，為了使主偏振軸線偏振激光輸出功率恒定，即滿足下式

Pout=（1-m₁）×[P₁/A-P₂/（1-m₂）]=恒定值P_f

微處理器或者運算控制電路接收第一、第二光電檢測器檢測所得當前的P₁、P₂，副偏振軸線偏振激光輸出的當前激光功率P₂變化時，按上式計算保持主偏振軸的線偏振激光輸出功率Pout恒定為P_f、所需的當前總功率P₁/A相應的值，微處理器或者運算控制電路將相應改變的泵浦激光器驅動電流值輸送到泵浦驅動電路，改變泵浦激光器當前輸出的總功率P，并由下一時刻的P₁、P₂判斷計算Pout是否達到設定值P_f，是否需要繼續調節泵浦激光器驅動電流值，最終使主偏振軸線偏振激光輸出功率穩定在設定值P_f。