[發明專利]一種1064泵浦大功率窄線寬C?band摻鉺光纖放大器

在審

• 申請號: 201710840628.6
• 申請日: 2017-09-18
• 公開（公告）號: CN107453194A
• 公開（公告）日: 2017-12-08
• 發明（設計）人: 郭東霞;段譽
• 申請（專利權）人: 珠海光恒科技有限公司
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067;H01S3/094
• 代理公司: 廣州駿思知識產權代理有限公司44425
• 代理人: 吳靜芝

技術領域

本發明涉及光纖放大器技術領域，尤其涉及一種1064泵浦大功率窄線寬C-band摻鉺光纖放大器。

背景技術

光纖放大器一般由信號源、泵浦源、增益介質光纖、光隔離器及耦合系統組成，信號光和泵浦光在增益介質光纖中耦合，獲得放大的信號光輸出。摻鉺光纖放大器中的增益介質光纖為摻鉺光纖，其放大原理為：沒有泵浦光作用時，鉺離子的能量狀態稱為基態；吸收泵浦光能量后，鉺離子便處于較高能量狀態，即由基態躍遷到激發態；由于處于該高能量激發態的鉺離子壽命很短，將迅速過渡到較低的激發態，被稱為亞穩態；當鉺離子從亞穩態躍遷回到基態時，多出來的能量轉變為熒光輻射，輻射光的波長由亞穩態與基態的能級差決定；在1550nm波段上，在泵浦源不斷作用下，處于亞穩態的鉺離子不斷累積，其數量可超過仍處于基態的粒子數；當高能態上的粒子數超過低能態上的粒子數時，達到了粒子數反轉狀態，只有在這種狀態下才可能有光放大作用；如信號光的能量相當于基態和亞穩態之間的能級差，即其光波長與上述輻射光的波長相同，它將同時引發由基態→亞穩態的吸收躍遷和由亞穩態→基態的發射躍遷，吸收躍遷吸收光能，發射躍遷發射光能，吸收和發射光能的大小各與基態和亞穩態的粒子密度成正比；由于粒子數反轉的緣故，總的效果是發射光能超過吸收光能，這就使得信號光增強，從而實現了光放大。

摻鉺光纖放大器的一個重要問題是選擇合適的泵浦源，目前常規的摻鉺光纖放大器使用980nm單模泵浦激光器作為泵浦源，摻鉺光纖的泵浦波長為980nm，其泵浦-信號轉換效率較低，僅為30％，要達到1W的信號輸出所需的泵浦功率非常大。此外，980nm單模泵浦激光器電光效率低，成本高昂，且對管芯溫度的穩定性要求較高，需要制冷和控溫，功耗大，驅動及控制電路復雜。溫度偏差對泵浦輸出波長影響較大，進而影響放大器的光學指標。

發明內容

基于此，本發明的目的在于，提供一種1064泵浦大功率窄線寬C-band摻鉺光纖放大器，可以提高光轉換效率和輸出功率，且無需制冷和控溫，功耗低，驅動及控制電路更簡單。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：一種1064泵浦大功率窄線寬C-band摻鉺光纖放大器，包括信號源、1064泵浦源、摻鉺光纖和耦合系統；所述信號源發出的信號光和1064泵浦源發出的1064nm泵浦光通過耦合系統耦合至摻鉺光纖，信號光得到放大而輸出。

進一步，所述耦合系統包括至少一個波分復用器，所述波分復用器的信號輸入端與信號光連接，所述波分復用器的泵浦輸入端與1064泵浦光連接，所述波分復用器的輸出端與摻鉺光纖連接。波分復用器將信號光和1064nm泵浦光耦合至摻鉺光纖中，對信號光進行放大。

進一步，所述耦合系統還包括耦合器，所述波分復用器包括第一波分復用器和第二波分復用器，所述耦合器的輸入端與1064泵浦光連接，所述耦合器的第一輸出端和第二輸出端分別與第一波分復用器和第二波分復用器的泵浦輸入端連接。耦合器將1064nm泵浦光以某一分光比進行分配，分別傳輸至第一波分復用器和第二波分復用器，作為泵浦。

進一步，所述摻鉺光纖包括第一摻鉺光纖和第二摻鉺光纖，所述第一摻鉺光纖和第二摻鉺光纖分別與第一波分復用器和第二波分復用器連接，所述第一摻鉺光纖和第二摻鉺光纖之間連接有光隔離器。

進一步，所述1064泵浦源包括至少一個多模泵浦激光器和摻鐿光纖，所述多模泵浦激光器發出的光進入摻鐿光纖。摻鐿光纖中的鐿離子吸收泵浦后受激發，被激發到高能級的粒子弛豫振蕩后產生1064nm的自發輻射。

進一步，所述1064泵浦源還包括第一光柵，所述第一光柵位于多模泵浦激光器和摻鐿光纖之間。

進一步，所述1064泵浦源還包括第二光柵，所述第二光柵位于摻鐿光纖和耦合系統之間。

進一步，所述第一光柵對1064nm光的反射率≥95％，所述第二光柵對1064nm光的透射率≥95％。

進一步，所述1064nm泵浦源還包括合束器，所述合束器位于多模泵浦激光器和摻鐿光纖之間。多個多模泵浦激光器發出的光經合束器合束后進入摻鐿光纖。

進一步，所述多模泵浦激光器為940nm多模泵浦激光器。

相對于現有技術，本發明采用1064nm泵浦光對摻鉺光纖進行泵浦，與常規摻鉺光纖使用980nm泵浦不同，本發明的摻鉺光纖使用的泵浦波長為1064nm，光轉換效率更高，獲得的輸出功率更大；且，由于電路中只有多模泵浦激光器，無需制冷和控溫，因此驅動和控制電路結構簡單，可靠性更高。