[发明专利]一种基于光纤模场适配器的低噪声光纤放大器

说明书

本发明提供一种光纤放大器，包括顺序连接的光纤模场适配器、第一光学支路和第二光学支路；第一光学支路连接包括顺序连接的第一波分复用器、第一掺铒光纤和滤波器；第二光学支路包括顺序连接的第一光环形器、第二波分复用器、第二掺铒光纤和第二光环形器，第一光环形器的第一端口与第一光学支路的输出端相连，第一光环形器的第二端口与第二波分复用器相连，第二光环形器的第二端口与第二掺铒光纤相连，且第二光环形器的第三端口与第一端口连通；还设有分束器，分束器的输出端分别与第一波分复用器和第二波分复用器的输入端相连。本发明能够有效用于小信号的接收、降噪，提升放大效果。

技术领域

本发明属于光纤放大器技术领域，具体涉及一种基于光纤模场适配器低噪声光纤放大器。

背景技术

高灵敏度光接收机应用于光纤通信和空间激光通信系统中能降低发射功率、增加传输链路距离或者减少中继设备。加入光放大器的直接探测接收机能接近相干探测接收机的灵敏度，而且结构简单，尤其不需要本振光源和考虑相位、频率、偏振控制的问题，因此，研究基于光放大器的直接探测接收机具有重要的意义。

光放大器是其重要组成部分，掺铒光纤放大器因其实用性、高可靠性及低成本等因素，仍是光通信系统中的主流光纤放大器。掺铒光纤放大器(Erbium Doped FiberAmplifier。EDFA)采用掺杂有铒离子的光纤作为增益介质，在泵浦光的激励下发生粒子反转，实现光信号的放大。EDFA是光信号传输系统中最重要的核心装置之一，广泛应用于光纤通信、空间激光通信、光纤传感和光纤测量等领域。但是一般的光放大器只能实现中等增益、较高噪声系数的光放大作用。而掺铒光纤放大器经过优化可以实现高增益、低噪声系数的放大,因此拓展其高增益、优化其噪声特性仍是EDFA研发的重点。

空间激光通信中，要实现高效接收信号光，需增大接收望远镜的视场角，这可以通过减小望远镜的焦距或者增大耦合光纤的模场面积来实现。而接收望远镜，当耦合光纤的数值孔径NA一定时，减小望远镜的焦距，将造成接收望远镜的有效接收面积的减小，从而降低空间激光通信的探测性能；如果采用大模场光纤耦合，则后续的光信号处理需采用大模场光纤，这会增加光纤放大器的噪声系数，这大大提高了光信号探测和处理的难度。

发明内容

基于以上技术问题，本发明的主要目的在于提出一种基于光纤模场适配器的低噪声光纤放大器，能够有效用于小信号的接收、降噪，提升放大效果。

本发明的光纤放大器，包括顺序连接的光纤模场适配器、第一光学支路和第二光学支路；第一光学支路连接包括顺序连接的第一波分复用器WDM1、第一掺铒光纤EDF1和滤波器Filter；第二光学支路包括顺序连接的第一光环形器OC1、第二波分复用器WDM2、第二掺铒光纤EDF2和第二光环形器OC2，第一光环形器OC1的第一端口与第一光学支路的输出端相连，第一光环形器OC1的第二端口与第二波分复用器WDM2相连，第二光环形器OC2的第二端口与第二掺铒光纤EDF2相连，且第二光环形器OC2的第三端口与第一端口连通；还设有分束器Tap，分束器Tap的输出端分别与第一波分复用器WDM1和第二波分复用器WDM2的输入端相连。

其中，所述光纤模场适配器与第一光学支路的第一波分复用器WDM1之间还设有第一隔离器ISO1；所述第一光学支路的滤波器Filter和第二光学支路的第一光环形器OC1之间还设有第二隔离器ISO2。

其中，所述分束器Tap的输入端连接有泵浦源LD，用于提供泵浦光。

其中，所述第一光环形器OC1的第三端口为放大后信号的输出端，还可以连接第三隔离器ISO3，用于输出时产生的反向自发辐射。

其中，所述分束器Tap的分光比优选为输入第二光学支路的泵浦光在70％以上，优选为90％以上。

其中，所述光纤放大器的信号光的波长为1550nm，泵浦光的波长为980nm。