[發(fā)明專利]高增益高信噪比保偏光纖放大系統(tǒng)

無效

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• 申請日: 2013-07-23
• 公開（公告）號: CN103368048A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王世偉;顏碩;徐劍秋
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067;H01S3/10
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 張澤純

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光纖通訊與光纖激光器技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種利用環(huán)形器與光纖光柵實(shí)現(xiàn)雙程放大的高增益高信噪比保偏光纖放大系統(tǒng)。

背景技術(shù)

目前，常用的光纖放大器有兩種：第一種是連續(xù)光放大器，第二種是脈沖光放大器。連續(xù)光光纖放大器技術(shù)比較成熟，目前市場上成熟的產(chǎn)品相對比較多。而脈沖光光纖放大器，一般放大增益比較小，而且信噪比較低。尤其是保偏光纖放大器，受到自增益效應(yīng)與非線性效應(yīng)的影響，很難同時(shí)實(shí)現(xiàn)高增益與高信噪比。當(dāng)信號光的信號較弱時(shí)，高增益的光纖激光器放大一般會引入比較大的噪聲，使輸出光信號指標(biāo)難以符合實(shí)際需求。

經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，在美國雜志應(yīng)用光學(xué)（英文版）2006年9月10日第45卷26期上有一篇名為“High-gain,polarization-preserving,Yb-doped?fiber?amplifier?for?low-duty-cycle?pulse?amplification”（應(yīng)用于低占空比脈沖放大的高增益保偏摻鐿光纖放大器）的論文，它里面介紹了一種經(jīng)過雙程放大實(shí)現(xiàn)脈沖光高增益高信噪比放大的系統(tǒng)。但其放大能力有限，放大倍數(shù)偏低。而且該系統(tǒng)中使用了法拉第旋轉(zhuǎn)鏡和偏振光束分離器去分開輸入光與輸出光，雖然保證了信號光的線偏振狀態(tài)，但同時(shí)也使得系統(tǒng)無法成為一個(gè)全光纖系統(tǒng)。此外，系統(tǒng)中使用了波分復(fù)用器來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中泵浦光與信號光的分離，但是波分復(fù)用器一般閾值功率比較低，兩路光的信噪比也比較低。另外，由于摻雜光纖使用了較短的單包層摻鐿光纖，大大限制了系統(tǒng)的放大倍數(shù)。最后系統(tǒng)中使用了偏振分束器實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的雙程放大后輸出，損耗較大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種高增益高信噪比保偏光纖放大系統(tǒng)，不僅實(shí)現(xiàn)高增益放大，而且抑制小信號在放大過程中的自增益以及非線性效應(yīng)。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：

一種高增益高信噪比保偏光纖放大系統(tǒng)，其構(gòu)成包括：信號源、第一光隔離器、光纖環(huán)形器、第一光纖合束器、第一段摻鐿光纖、光纖光柵、第一泵浦光源、第二光纖隔離器、第二光纖合束器、第二段摻鐿光纖、泵浦光剝離器和第二泵浦光源，上述各元部件的連接關(guān)系如下：

所述的信號源的輸出端與所述的第一光隔離器的輸入端相連，該第一光隔離器的輸出端與所述的光纖環(huán)形器的第一端口連接，該光纖環(huán)形器的第二端口與所述的第一光纖合束器的信號端口連接，所述的第一泵浦光源的輸出端與該第一光纖合束器的泵浦端口連接，該第一光纖合束器的第三端口通過第一段摻鐿光纖與所述的光纖光柵相連，該光纖光柵的反射光依次經(jīng)所述的第一段摻鐿光纖、第一光纖合束器的第三端口和信號端口、光纖環(huán)形器的第二端口和第三端口進(jìn)入所述的第二光纖隔離器，該第二光纖隔離器的輸出端與所述的第二光纖合束器的信號端口連接，所述的第二泵浦光源的輸出端與該第二光纖合束器的泵浦端口連接，該第二光纖合束器的第三端口通過第二段摻鐿光纖與所述的泵浦光剝離器相連。

所述的光纖隔離器的中心波長為1064nm，工作帶寬為±10nm，插入損耗為0.73dB，器件閾值功率為1W，反向隔離度為31dB。

所述的光纖環(huán)形器的中心波長為1064nm，第一端口到第二端口的插入損耗為0.74dB，第二端口到第三端口的插入損耗為0.77dB。反向傳輸時(shí)的損耗為25dB,交叉損耗為51dB,器件閾值功率為3W。

所述的光纖合束器的閾值功率為10W，信號光的損耗率為0.23dB。光纖合束器泵浦光的輸入光纖纖芯與包層厚度分別為105/125微米，信號光輸入與輸出光纖為PM1060。

所述的摻鐿光纖為雙包層摻鐿光纖，纖芯的直徑為6微米，內(nèi)外包層直徑分別為105/125微米，光纖泵浦的吸收效率為0.6±0.2dB/m，第一段摻鐿光纖的長度為7.5m，第二段摻鐿光纖的長度為8m。

所述的光纖光柵的半高帶寬為0.02nm，光纖光柵反射率大于99%，光纖光柵的中心波長為1064.00nm，光纖光柵的光纖類型為PM980。

所述的泵浦光剝離器輸出光纖的類型為PM1060，泵浦光剝離效率高于20dB,信號光損耗為0.2dB，操作波長為800-2000nm。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

（1）使用了窄帶光纖光柵實(shí)現(xiàn)輸出光的窄線寬。

（2）雙包層的摻雜光纖使整個(gè)放大系統(tǒng)的放大能力得到了很大的提高。

（3）利用光纖環(huán)形器提高了輸出信號光的信噪比。

（4）利用高功率的泵浦光剝離器來濾除系統(tǒng)中的泵浦光。