[發明專利]一種鉺鐿共摻光纖放大器的工作方法

有效

• 申請號: 202011330263.0
• 申請日: 2020-11-24
• 公開（公告）號: CN112490832B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發明（設計）人: 白曉磊;鄔昊旻;韓如磊;王蒙;楊玉星;呂志國
• 申請（專利權）人: 內蒙古大學
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067;H01S3/094;H01S3/10;H01S3/102
• 代理公司: 濟南誠智商標專利事務所有限公司 37105
• 代理人: 李修杰

本申請公開了一種鉺鐿共摻光纖放大器及其工作方法，該鉺鐿共摻光纖放大器包括：種子光激光器、泵浦激光器、泵浦合束器、1微米光電功率計、信號控制模塊、1.5微米光電功率計、輔助光激光器和依次連接的雙包層鉺鐿共摻光纖、包層光剝離器、波分復用器、光纖耦合器、輸出光纖端冒。該方法包括：實時采集輸出光中的Yb?ASE信號的功率和信號光功率；計算Yb?ASE的信噪比；根據Yb?ASE的信噪比和泵浦激光器的輸出功率的比值計算放大效率；根據Yb?ASE的信噪比和放大效率，動態調整輔助光激光器中1微米輔助光的波長和功率，獲取最高的放大效率。通過本申請，能夠有效提高光纖放大器的輸出效率和穩定性。

技術領域

本申請涉及光電子技術領域，特別是涉及一種鉺鐿共摻光纖放大器及其工作方法。

背景技術

工作波長在1.5微米波段、具有“人眼安全”特性的鉺鐿共摻光纖放大器，在激光通信、激光傳感等領域均有重要應用。鉺鐿共摻光纖是在傳統摻鉺光纖的基礎上引入摻雜鐿(Yb)離子，泵浦光通過鐿離子和鉺離子上能級之間的交叉弛豫實現對激光能級的泵浦，有效的降低了單摻鉺(Er)離子導致的濃度淬滅效應，可以極大的提高摻雜濃度和泵浦吸收效率。但是，當泵浦功率較高時，即泵浦速率超過交叉弛豫速率，鐿離子上能級粒子數會迅速積累形成鐿波段的放大受激輻射(Yb-ASE)，Yb-ASE功率較高時，將形成泵浦“瓶頸”效應，顯著降低鉺離子波段信號光的放大效率，嚴重時極易燒毀光纖器件，嚴重影響放大器的穩定性。因此，克服Yb-ASE引起的泵浦“瓶頸”效應是提高鉺鐿共摻光纖放大器的放大效率和輸出功率的關鍵技術問題。

目前，抑制Yb-ASE最有效的方法是采用輔助光纖芯反饋法，即將中心波長在Yb離子激射波段的激光作為輔助光注入鉺鐿共摻光纖放大器的增益光纖中，利用輔助光降低Yb離子上能級粒子數密度，以抑制Yb-ASE。但是，當信號光波長改變時，為獲得最佳抑制效果，輔助光波長必須隨之改變。同時，輔助光的功率與信號光、泵浦光功率均有關系。輔助光功率過低，無法起到有效的反饋作用，而功率過高時，必然會大量消耗泵浦能量，降低放大效率。而現有輔助光反饋技術無法根據放大器工作情況適時調整反饋輔助光的波長和功率，無法獲得最佳反饋效果和最高放大效率。

另外，現有引入輔助光的纖芯反饋方式，受限于纖芯反饋元件(光纖環形器、光纖光柵等)的可承受功率過低，以及纖芯反饋導致的放大過程中長波長ASE增益上升的問題，限制了輔助光反饋法在高功率光纖放大器的應用。而且，信號光和輔助光在輸出端難于分離，影響后續使用。

因此，目前的光纖放大器效率和穩定性較差，尤其在應用于高功率時，光纖放大器的效率較低。

發明內容

本申請提供了一種鉺鐿共摻光纖放大器及其工作方法，以解決現有技術中的裝置應用于高功率時，使得光纖放大器的效率較低的問題。

為了解決上述技術問題，本申請實施例公開了如下技術方案：

一種鉺鐿共摻光纖放大器，其特征在于，所述鉺鐿共摻光纖放大器包括：種子光激光器，泵浦激光器、泵浦合束器、雙包層鉺鐿共摻光纖、包層光剝離器、波分復用器、光纖耦合器、輸出光纖端冒、1微米光電功率計、信號控制模塊、1.5微米光電功率計、輔助光激光器，所述泵浦合束器的輸入端連接種子光激光器，所述泵浦合束器的泵浦臂分別連接泵浦激光器和輔助光激光器，所述泵浦激光器和輔助光激光器還分別與信號控制模塊通信連接，所述泵浦合束器的輸出端連接至雙包層鉺鐿共摻光纖，所述雙包層鉺鐿共摻光纖依次經由包層光剝離器、波分復用器、光纖耦合器連接至輸出光纖端冒，所述波分復用器的輸出端經由1微米光電功率計連接至信號控制模塊，所述光纖耦合器的輸出端經由1.5微米光電功率計連接至信號控制模塊；

所述泵浦合束器，用于輔助光的包層反饋，以及對雙包層鉺鐿共摻光纖進行泵浦。

可選地，所述泵浦合束器包括：信號臂和泵浦臂，且所述信號臂的類型與所述雙包層鉺鐿共摻光纖相匹配。

可選地，所述泵浦合束器的類型包括：(2+1)×1類型和(6+1)×1類型。