[发明专利]一种铒镱共掺光纤放大器的工作方法

说明书

本申请公开了一种铒镱共掺光纤放大器及其工作方法，该铒镱共掺光纤放大器包括：种子光激光器、泵浦激光器、泵浦合束器、1微米光电功率计、信号控制模块、1.5微米光电功率计、辅助光激光器和依次连接的双包层铒镱共掺光纤、包层光剥离器、波分复用器、光纤耦合器、输出光纤端冒。该方法包括：实时采集输出光中的Yb‑ASE信号的功率和信号光功率；计算Yb‑ASE的信噪比；根据Yb‑ASE的信噪比和泵浦激光器的输出功率的比值计算放大效率；根据Yb‑ASE的信噪比和放大效率，动态调整辅助光激光器中1微米辅助光的波长和功率，获取最高的放大效率。通过本申请，能够有效提高光纤放大器的输出效率和稳定性。

技术领域

本申请涉及光电子技术领域，特别是涉及一种铒镱共掺光纤放大器及其工作方法。

背景技术

工作波长在1.5微米波段、具有“人眼安全”特性的铒镱共掺光纤放大器，在激光通信、激光传感等领域均有重要应用。铒镱共掺光纤是在传统掺铒光纤的基础上引入掺杂镱(Yb)离子，泵浦光通过镱离子和铒离子上能级之间的交叉弛豫实现对激光能级的泵浦，有效的降低了单掺铒(Er)离子导致的浓度淬灭效应，可以极大的提高掺杂浓度和泵浦吸收效率。但是，当泵浦功率较高时，即泵浦速率超过交叉弛豫速率，镱离子上能级粒子数会迅速积累形成镱波段的放大受激辐射(Yb-ASE)，Yb-ASE功率较高时，将形成泵浦“瓶颈”效应，显著降低铒离子波段信号光的放大效率，严重时极易烧毁光纤器件，严重影响放大器的稳定性。因此，克服Yb-ASE引起的泵浦“瓶颈”效应是提高铒镱共掺光纤放大器的放大效率和输出功率的关键技术问题。

目前，抑制Yb-ASE最有效的方法是采用辅助光纤芯反馈法，即将中心波长在Yb离子激射波段的激光作为辅助光注入铒镱共掺光纤放大器的增益光纤中，利用辅助光降低Yb离子上能级粒子数密度，以抑制Yb-ASE。但是，当信号光波长改变时，为获得最佳抑制效果，辅助光波长必须随之改变。同时，辅助光的功率与信号光、泵浦光功率均有关系。辅助光功率过低，无法起到有效的反馈作用，而功率过高时，必然会大量消耗泵浦能量，降低放大效率。而现有辅助光反馈技术无法根据放大器工作情况适时调整反馈辅助光的波长和功率，无法获得最佳反馈效果和最高放大效率。

另外，现有引入辅助光的纤芯反馈方式，受限于纤芯反馈元件(光纤环形器、光纤光栅等)的可承受功率过低，以及纤芯反馈导致的放大过程中长波长ASE增益上升的问题，限制了辅助光反馈法在高功率光纤放大器的应用。而且，信号光和辅助光在输出端难于分离，影响后续使用。

因此，目前的光纤放大器效率和稳定性较差，尤其在应用于高功率时，光纤放大器的效率较低。

发明内容

本申请提供了一种铒镱共掺光纤放大器及其工作方法，以解决现有技术中的装置应用于高功率时，使得光纤放大器的效率较低的问题。

为了解决上述技术问题，本申请实施例公开了如下技术方案：

一种铒镱共掺光纤放大器，其特征在于，所述铒镱共掺光纤放大器包括：种子光激光器，泵浦激光器、泵浦合束器、双包层铒镱共掺光纤、包层光剥离器、波分复用器、光纤耦合器、输出光纤端冒、1微米光电功率计、信号控制模块、1.5微米光电功率计、辅助光激光器，所述泵浦合束器的输入端连接种子光激光器，所述泵浦合束器的泵浦臂分别连接泵浦激光器和辅助光激光器，所述泵浦激光器和辅助光激光器还分别与信号控制模块通信连接，所述泵浦合束器的输出端连接至双包层铒镱共掺光纤，所述双包层铒镱共掺光纤依次经由包层光剥离器、波分复用器、光纤耦合器连接至输出光纤端冒，所述波分复用器的输出端经由1微米光电功率计连接至信号控制模块，所述光纤耦合器的输出端经由1.5微米光电功率计连接至信号控制模块；

所述泵浦合束器，用于辅助光的包层反馈，以及对双包层铒镱共掺光纤进行泵浦。

可选地，所述泵浦合束器包括：信号臂和泵浦臂，且所述信号臂的类型与所述双包层铒镱共掺光纤相匹配。

可选地，所述泵浦合束器的类型包括：(2+1)×1类型和(6+1)×1类型。