[發明專利]同波長激光信號與能量雙傳輸系統

在審

• 申請號: 202010056913.0
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN111224307A
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 劉建國;鄒燦文;李金野;郭錦錦
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067;H01S3/10;H01S3/101;H01S3/23;H01S3/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 吳夢圓

本公開提供了一種同波長激光信號與能量雙傳輸系統，順次設置包括：激光器、調制器、摻鉺光纖放大器、隔離器、光纖耦合器；對所述激光器產生的光信號進行調制、放大、反向隔離以及分束；探測器對進入信號信道的光信號進行探測并讀取信號；擴束器對進入能量信道的光信號進行擴束；光電轉換器接收通過所述擴束器擴束后的光信號，將光能轉換成電能，并驅動所述探測器。本公開基于同一束激光的信號與能量雙傳輸系統，利用光纖進行信號與能量的同時傳輸，實現接收端能量的自給自足，使在電能傳輸不便的場合進行長時間探測活動成為可能。

技術領域

本公開涉及通信及光電轉換領域，尤其涉及一種同波長激光信號與能量雙傳輸系統。

背景技術

近年來，光纖通信技術發展迅速。一方面，低損光纖的成功研制及應用普及，使長距離通信成為可能；另一方面，激光器和光放大器制造技術的改善，顯著提高了傳輸光的功率和光束質量，使光纖通信技術成為當今主流通信手段之一。

激光傳能是指利用激光的高能量、高光密度等特點，利用光電轉換設備將激光光能轉換為電能加以利用的過程。在海底、山區、低空甚至太空等電能傳輸不便的場合，有著廣泛的應用前景。

由于大功率摻鉺光纖放大器(EDFA)的研制成功和應用普及，以及探測器靈敏度的提高，在光纖通信系統中有可能出現光功率的剩余，降低了系統的效率。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本公開提供了一種同波長激光信號與能量雙傳輸系統，以至少部分解決以上所提出的技術問題。

(二)技術方案

根據本公開的一個方面，提供了一種同波長激光信號與能量雙傳輸系統，順次設置包括：激光器、調制器、摻鉺光纖放大器、隔離器、光纖耦合器；所述調制器用于對所述激光器產生的光信號進行調制；所述摻鉺光纖放大器接收所述調制器調制后的光信號并進行放大；所述隔離器接收所述摻鉺光纖放大器放大后的光信號，用于防止反射光反向傳輸；所述光纖耦合器與隔離器通過傳輸光纖相連，所述光纖耦合器用于將光信號進行分束分別進入信號信道和能量信道；還包括：

探測器，探測進入所述光纖耦合器的信號信道的光信號，并讀取信號；

擴束器，接收進入所述光纖耦合器的能量信道的光信號，并對光信號進行擴束；

光電轉換器，接收通過所述擴束器擴束后的光信號，所述光電轉換器用于將光能轉換成電能，并驅動所述探測器。

在本公開的一些實施例中，所述激光器的發射波長為1525～1560nm。

在本公開的一些實施例中，所述調制器為強度調制器。

在本公開的一些實施例中，所述摻鉺光纖放大器，其飽和輸出功率為3w～5w，噪聲為3～5dB。

在本公開的一些實施例中，所述傳輸光纖的損光率為0.18～0.20dB/km。

在本公開的一些實施例中，所述光纖耦合器的分光比為能量信道：信號信道＝99∶1。

在本公開的一些實施例中，所述探測器的相應波段為1525～1560nm。

在本公開的一些實施例中，所述擴束器對光信號進行擴束后的光束面積為50～100μm²。

在本公開的一些實施例中，所述光電轉換器的相應波段為1525～1560nm，所述光電轉換器的光電轉換效率為30％～50％，所述光電轉換器的接受面面積為50～100μm²。

(三)有益效果

從上述技術方案可以看出，本公開同波長激光信號與能量雙傳輸系統至少具有以下有益效果其中之一或其中一部分：