[發(fā)明專利]一種用于信號(hào)收發(fā)一體化的光纖放大器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111194212.4
• 申請(qǐng)日: 2021-10-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114006245A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陸日;金為開(kāi)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津弘毅光技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): H01S3/067
• 分類號(hào): H01S3/067
• 代理公司: 天津璽名知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12237
• 代理人: 李莎

本發(fā)明提供一種光纖放大器，包括通過(guò)環(huán)形器連接的正向支路和反向支路，環(huán)形器的第二端口用于光信號(hào)的收發(fā)，并連接有第一布拉格光柵，第一布拉格光柵對(duì)發(fā)射和接收的信號(hào)光分別具有高透過(guò)率；所述正向支路和反向支路分別包括至少一組用于信號(hào)光放大的波分復(fù)用器和摻鉺光纖、以及至少一個(gè)泵浦源為所述波分復(fù)用器提供泵浦光。本發(fā)明能在保證小型化，低功耗的前提下，不用通過(guò)在光學(xué)系統(tǒng)中搭建復(fù)雜的分光光路，在光纖放大器中實(shí)現(xiàn)一個(gè)端口同時(shí)發(fā)射高功率信號(hào)并接收小信號(hào)，同時(shí)對(duì)兩個(gè)信號(hào)進(jìn)行有效隔離，簡(jiǎn)化了空間激光通信光學(xué)收發(fā)系統(tǒng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光纖放大器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高隔離度收發(fā)一體化的光纖放大器。

背景技術(shù)

光纖放大器是廣泛用于空間激光通信系統(tǒng)中的一種專用設(shè)備，其利用半導(dǎo)體激光器泵浦摻稀土離子的增益光纖，輸入的光信號(hào)經(jīng)過(guò)增益光纖時(shí)，由于受激輻射效應(yīng)而得到光放大，功率得到提升。

在空間激光通信領(lǐng)域，為了節(jié)約成本，經(jīng)常采用兩個(gè)光纖放大器分別對(duì)收發(fā)光路進(jìn)行光放大。如果通過(guò)一個(gè)光纖端口進(jìn)行傳輸激勵(lì)光信號(hào)和被測(cè)對(duì)象返回光信號(hào)，這對(duì)EDFA(摻鉺光纖放大器，Erbium Doped Fiber Amplifier，EDFA)提出了新的要求：EDFA具有雙向放大功能；光路設(shè)計(jì)考慮到小型化的問(wèn)題。此時(shí)，若簡(jiǎn)單地將多路輸出的光纖放大器簡(jiǎn)單地組合在一起使用，會(huì)出現(xiàn)熱量匯集，功耗上升，進(jìn)而導(dǎo)致輸出功率下降，甚至影響光纖放大器使用壽命等問(wèn)題，同時(shí)簡(jiǎn)單組合的話，易造成效率低。另外空間激光通信(星間、星地或地基之間激光通信鏈路)是一種遠(yuǎn)距離弱能量探測(cè)系統(tǒng)，通信接收到的信號(hào)光強(qiáng)度非常微弱，而發(fā)射光束的能量很強(qiáng)，兩者功率相差可達(dá)90dB以上，發(fā)射光功率超過(guò)36dB,而接收光是微弱信號(hào)通常在-50dB以下，因此發(fā)射和接收之間必須進(jìn)行高度隔離，否則發(fā)射光經(jīng)過(guò)光學(xué)元件的后向反射或者散射后會(huì)到達(dá)通信或捕獲接收器上，對(duì)信號(hào)產(chǎn)生嚴(yán)重影響，甚至?xí)苯愉螞](méi)接收信號(hào)，導(dǎo)致系統(tǒng)不能正常工作這就造成了發(fā)射光路對(duì)接收光路的影響，這個(gè)問(wèn)題也制約著信號(hào)收發(fā)一體化的光纖放大器在空間激光通信系統(tǒng)中狹小空間的大規(guī)模應(yīng)用，如中國(guó)專利，公告號(hào)為：CN212162322U專利名稱為《雙向光纖放大器》，設(shè)計(jì)了一個(gè)雙向使用的光纖放大器，從設(shè)計(jì)看只是解決了雙向放大的問(wèn)題，而沒(méi)有解決兩個(gè)光功率像差太大時(shí)，強(qiáng)的信號(hào)串?dāng)_噪聲對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生的嚴(yán)重影響會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)失效的問(wèn)題。

目前能夠解決收發(fā)隔離問(wèn)題的方案主要有兩種，分別是波長(zhǎng)分光方案和偏振分光方案，這兩種方案都是在光學(xué)系統(tǒng)中用復(fù)雜的光路完成。波長(zhǎng)分光方案是通過(guò)收發(fā)光束波長(zhǎng)的不同，通過(guò)干涉分光片將收發(fā)兩束光隔離，某些調(diào)制解調(diào)技術(shù)要求在特定頻段進(jìn)行通信，而該頻段的波長(zhǎng)間隔很窄，很難使用波長(zhǎng)分光進(jìn)行隔離，難以使用波長(zhǎng)分光。偏振分光方案，發(fā)射和接收光束偏振態(tài)正交，可利用偏振分光鏡完成收發(fā)光束分離。但是目前偏振分光方案難以實(shí)現(xiàn)較高的收發(fā)隔離度(一般低于60dB)，如中國(guó)專利，公開(kāi)號(hào)為：CN107124228A專利名稱為《一種將空間激光通信信號(hào)光收發(fā)同頻率的光束進(jìn)行高精度分離的方法》，但在遠(yuǎn)距離通信時(shí)收發(fā)能量相差可達(dá)100dB以上，雜光能量比信號(hào)能量高40dB，無(wú)法滿足遠(yuǎn)距離通信需求。另外，目前的收發(fā)同頻激光通信光路在組網(wǎng)通信時(shí)因?yàn)槠涫瞻l(fā)光束偏振態(tài)不同還存在需在軌切換工作模式的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提出了一種高隔離度收發(fā)一體化的光纖放大器，其能在保證小型化，低功耗的前提下，不用通過(guò)在光學(xué)系統(tǒng)中搭建復(fù)雜的分光光路，在光纖放大器中實(shí)現(xiàn)一個(gè)端口同時(shí)發(fā)射高功率信號(hào)并接收小信號(hào)，同時(shí)對(duì)兩個(gè)信號(hào)進(jìn)行有效隔離，簡(jiǎn)化了空間激光通信光學(xué)收發(fā)系統(tǒng)。

本發(fā)明的光纖放放大器，包括用于信號(hào)發(fā)射的正向支路和用于信號(hào)接收的反向支路，兩條支路通過(guò)環(huán)形器連接，正向支路連接環(huán)形器的第一端口，反向支路連接環(huán)形器的第三端口，環(huán)形器的第二端口用于光信號(hào)的收發(fā)，環(huán)形器的第二端口還連接有第一布拉格光柵FBG1，第一布拉格光柵FBG1對(duì)發(fā)射和接收的信號(hào)光分別具有高透過(guò)率；所述正向支路和反向支路分別包括至少一組用于信號(hào)光放大的波分復(fù)用器和摻鉺光纖、以及至少一個(gè)泵浦源為所述波分復(fù)用器提供泵浦光。