[发明专利]全光纤环形放大器

说明书

技术领域

本发明涉及光纤放大器，特别是一种环形结构的全光纤放大器，以抑制自发放大辐射，提高放大器的放大倍数和输出功率。

背景技术

 在高功率光纤放大器的应用中，人们对输出功率的要求越来越高。由于受限于自发放大辐射和有害的非线性效应，普通的光纤放大器难以实现高放大倍数和高功率输出；而级联放大系统则存在结构复杂，成本昂贵，可靠性差等缺点，实用性不佳。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有光纤放大器的问题，提供一种全光纤环形放大器，该放大器应具有结构简单，成本低廉，性能稳定等优点，在防止自发放大辐射和有害的非线性效应方面表现更好，对光纤放大器输出功率的提升有明显效果，可以实现高增益、大功率的放大输出。

本发明技术解决方案如下：

一种全光纤环形放大器，包括种子源，其特点在于：依次由合束器、波分复用器、掺稀土元素光纤、分束器、反馈链路和带通滤波器相连构成环形结构，所述的种子源输出的连续激光经所述的合束器、波分复用器进入所述的掺稀土元素光纤，泵浦源输出的泵浦光经所述的波分复用器进入所述的掺稀土元素光纤对所述的种子激光进行放大后由所述的分束器分为两部分，一部分经过输出端输出，另一部分经过反馈链路和带通滤波器进入所述的合束器，所述的泵浦源输出的泵浦光功率是连续可调的。

所述的掺稀土元素光纤是单包层光纤、双包层光纤或光子晶体光纤，对泵浦光的吸收要达到20dB以上。

所述的分束器要保证激光进入所述的输出端的功率是进入所述的反馈链路的功率的1～1000倍。

本发明的运行情况应是：在放大器刚开始运转时，所述的泵浦源输出最小的功率。等到放大后的激光开始从所述的输出端输出后，再缓慢加大所述的泵浦源的输出功率直到最大值。所述的泵浦源输出功率每增加一倍所经过的时间不得短于激光沿合束器、波分复用器、掺稀土元素光纤、分束器、反馈链路和带通滤波器再回到合束器所花费的时间。

本发明的技术效果：

在本发明放大器刚开始运作时，泵浦源采用最小功率输出，以保证在激光放大的过程中不出现自发放大辐射和有害的非线性效应。放大后的激光经过分束器后被分为两部分，一部分作为输出功率，另一部分通过反馈链路回到合束器，作为种子激光的一部分再次注入到掺稀土元素光纤中放大。在此过程中放大器的种子光功率得到了提升，就可以适当提高泵浦源的输出功率，使放大器的输出功率进一步增大，进入反馈链路的功率就增多，进一步提升了种子光功率。于此同时，使用带通滤波器限制环形腔内的带宽，抑制环形腔本身的振荡。如此循环，可在自发放大辐射和有害的非线性效应被抑制得较好的情况下，不断增加放大器的输出功率，直到泵浦源的功率达到最大值时，得到最高的功率输出。

与在先技术相比，本发明具有结构简单、成本低廉和性能稳定等优点，在防止自发放大辐射和有害的非线性效应方面表现更好，对光纤放大器输出功率的提升有明显效果，可以实现高增益、大功率的放大输出。

附图说明

图1为本发明全光纤环形放大器的结构示意图。

具体实施方式

先请参阅图1，图1为本发明全光纤环形放大器的结构示意图。由图可见，本发明全光纤环形放大器，包括种子源1，由依次相连合束器2、波分复用器3、掺稀土元素光纤4，分束器6、反馈链路8和带通滤波器9构成环形结构，所述的种子源1输出的连续激光经所述的合束器2、波分复用器3进入所述的掺稀土元素光纤4，泵浦源5输出的泵浦光经所述的波分复用器3进入所述的掺稀土元素光纤4对所述的种子激光进行放大后由所述的分束器6分为两部分，一部分经过输出端7输出，另一部分经过反馈链路8和带通滤波器9进入所述的合束器2，所述的泵浦源5输出的泵浦光功率是连续可调的。

本实施例的种子源1输出1064nm的激光0.1mW作为种子光，经过合束器2和波分复用器3进入纤芯半径为6μm掺镱单包层光纤4。泵浦源5的最大输出功率为4W，泵浦光通过波分复用器3进入掺镱单包层光纤4。放大后的激光经过一个分束比为1:9的分束器6分为两个部分，90%的激光由输出头7输出；10%的激光通过反馈链路8和2nm带宽的带通滤波器回到合束器2成为种子光的一部分。放大器刚开始运转时泵浦源输出功率设定为50mW，放大器的输出功率为8mW。然后缓慢增加泵浦源的输出功率直到最大值，最终放大器的输出功率可达到2.7W。

实验表明，本发明具有结构简单、成本低廉和性能稳定等优点，在防止自发放大辐射和有害的非线性效应方面表现更好，对光纤放大器输出功率的提升有明显效果，可以实现高增益、大功率的放大输出。