[發明專利]具有抑制SBS作用的雙向泵浦雙包層光纖激光放大器

在審

• 申請號: 201910098565.0
• 申請日: 2019-01-31
• 公開（公告）號: CN109599740A
• 公開（公告）日: 2019-04-09
• 發明（設計）人: 史偉;白曉磊;盛泉;付士杰;張海偉;姚建銓
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067;H01S3/094;H01S3/108;H01S3/30
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 劉國威

本發明涉及光纖激光領域，為提高光纖激光MOPA中SBS閾值，降低系統復雜度，實現高效的激光輸出，本發明，具有抑制SBS作用的雙向泵浦雙包層光纖激光放大器，包括：激光種子源、光纖隔離器、第一光纖合束器、第一雙包層有源光纖、包層光剝離器、第二雙包層有源光纖、第二光纖合束器、光纖端冒和泵浦源；種子光經由所述光纖隔離器進入所述第一雙包層有源光纖的纖芯，再通過所述包層光剝離器進入所述第二雙包層有源光纖纖芯；所述泵浦源發射的泵浦光分別通過所述第一、第二光纖合束器的泵浦端正反向耦合進入所述第一、第二有源光纖的包層；所述雙包層有源光纖吸收泵浦光，對信號光提供增益后輸出。本發明主要應用于激光器設計制造場合。

技術領域

本發明涉及光纖激光領域，一種具有抑制SBS作用的雙向泵浦雙包層光纖激光放大器。

背景技術

為獲得高功率、高性能的光纖激光輸出，通常采用雙包層有源光纖為增益介質的主振蕩功率放大器(MOPA)結構。目前，常用的光纖放大器泵浦結構包括正向泵浦、反向泵浦和雙向泵浦三種。正向泵浦結構的放大器具有較高的輸出光信噪比但斜率效率較低。反向泵浦結構能夠實現更高的斜率效率，且對非線性效應具有一定抑制作用，但存在受激自發輻射(ASE)較強的問題，輸出信噪比較低。雙向泵浦綜合了前兩種泵浦結構的優點，具有相對較高的斜率效率和信噪比，是實現高功率窄線寬激光輸出的最佳泵浦結構，已經在單包層光纖放大器中得到了廣泛的應用。但是，在雙包層光纖激光放大器中，泵浦光通過光纖合束器耦合進入有源光纖內包層進行泵浦，需在有源光纖末端熔接與有源光纖匹配的包層光剝離器以去除殘余泵浦光，避免損毀后級器件。當采用雙向泵浦結構時，就需要兩個包層光剝離器分別去除正向和反向的殘余泵浦光，無可避免地增加激光鏈路損耗和放大系統的復雜性。

此外，光纖中的非線性效應，如受激布里淵散射(SBS)、受激拉曼散射(SRS)等，是限制光纖激光功率水平的主要因素之一。特別是在高功率窄線寬光纖激光放大器中，由于信號光的線寬極窄，很容易發生SBS現象，影響輸出斜率效率和信噪比。在現有的技術處中，為抑制SBS效應，需要通過外加設備對雙包層增益光纖附加溫度梯度或應力梯度，或采用價格較高的大模場面積雙包層有源光纖進行放大，設備成本高，放大系統結構復雜。

發明內容

為克服現有技術的不足，本發明旨在提出一種抑制SBS效應的雙向泵浦雙包層光纖激光放大器，提高光纖激光MOPA中SBS閾值，降低系統復雜度，實現高效的激光輸出，為此，本發明采用的技術方案是，具有抑制SBS作用的雙向泵浦雙包層光纖激光放大器，包括：激光種子源、光纖隔離器、第一光纖合束器、第一雙包層有源光纖、包層光剝離器、第二雙包層有源光纖、第二光纖合束器、光纖端冒和泵浦源；所述激光種子源發射信號光，種子光經由所述光纖隔離器進入所述第一雙包層有源光纖的纖芯，再通過所述包層光剝離器進入所述第二雙包層有源光纖纖芯；所述泵浦源發射的泵浦光分別通過所述第一、第二光纖合束器的泵浦端正反向耦合進入所述第一、第二有源光纖的包層，實現雙向泵浦；所述雙包層有源光纖吸收泵浦光，形成粒子數反轉，對信號光提供增益；信號光得到放大，放大后的信號光經由所述第二光纖合束器的信號端和所述光纖端冒輸出。

所述包層光剝離器輸入端、輸出端光纖分別為第一、第二雙包層有源光纖的匹配光纖，置于所述第一和第二雙包層有源光纖之間，用于剝除殘余的正向和反向傳輸的泵浦光，且輸入端光纖芯徑小于輸出端光纖，用于提高斯托克斯光的反向傳輸損耗。

第一雙包層有源光纖和第二雙包層有源光纖可以是鉺鐿共摻光纖，也可以是摻雜鉺、鐿、銩、鈥或釹的激活離子的有源光纖，分別對應不同的信號光波長。

激光種子源可以是光纖激光器，也可以是半導體激光器，只需滿足其發射波長位于第一、第二雙包層有源光纖的增益譜內即可；激光種子源可以是連續波運轉，也可以是調制、調Q或鎖模形式運轉。

本發明的特點及有益效果是：