一种主控振荡功率放大器的微光具座结构及激光系统的制作方法

文档序号:20957051发布日期:2020-06-02 20:28阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种激光系统,其特征在于,所述激光系统中不同的光放大部分共享泵浦光和种子光,还包括:

支撑基座,作为光具座;

种子激光器,位于支撑基座上,以种子激光波长产生种子光;

光学环行器,位于支撑基座上,包括用于接收和输出激光的第一光学端口、第二光学端口和第三光学端口;所述光学环行器与所述种子激光器隔开,用于将第一光学端口接收的自由空间中的种子光引导到第二光学端口,再将第二光学端口接收的光引导到第三光学端口;

泵浦光源,位于支撑基座上,用于产生泵浦激光,其波长不同于种子激光波长;

第一二向色反射镜,位于支撑基座上,用于接收来自自由空间中泵浦光源的泵浦光和来自光学环行器第二光学端口的种子光,并将接收到的泵浦光和种子光合并成一束组合激光,所述第一二向色反射镜用于传输泵浦激光波长的光和反射种子激光波长的光;

第一光纤准直器,位于支撑基座上,以接收来自自由空间并由第一二向色反射镜组合后的组合激光;

第一段增益光纤,其包括第一光纤终端、第二光纤终端和掺杂增益光纤段,所述第一光纤终端耦合到第一光纤准直器,接收组合激光,所述掺杂增益光纤段在第一光纤终端和第二光纤终端之间,将组合激光中泵浦光的能量转换为种子光的能量,从而放大种子光;

光纤光栅,其位于第二光纤终端和掺杂增益光纤段之间的第一段增益光纤中,其将种子光反射回掺杂增益光纤段中进行二次放大,同时将剩余泵浦光传输到第二光纤终端;其中,放大后的种子光通过第一光纤终端耦合到第一光纤准直器,再通过自由空间经第一二向色反射镜传输至光学环行器的第二光学端口;

第二光纤准直器,位于支撑基座上,耦合到第一段增益光纤的第二光纤终端,将剩余泵浦光从第一段增益光纤中输出至自由空间中;

第三光纤准直器,位于支撑基座上,在自由空间中接收来自光学环行器第三光学端口的放大后的种子光;

第二段增益光纤,其包括第一光纤终端、第二光纤终端和掺杂增益光纤段,所述第一光纤终端耦合到第三光纤准直器,接收经第一段增益光纤放大后的种子光,所述掺杂增益光纤段在第一光纤终端和第二光纤终端之间,将组合激光中的泵浦光的能量转换为种子光的能量,从而放大种子光;

第四光纤准直器,位于支撑基座上,耦合到第二段增益光纤的第二光纤终端,第四光纤准直器从自由空间接收来自第二光纤准直器的剩余泵浦光,反向提供给第二段增益光纤中的掺杂增益光纤段,进一步放大经由第一段增益光纤反射回来的放大后的种子光,随后由第四光纤准直器输出。

2.根据权利要求1所述的激光系统,其特征在于,还包括:第二二向色反射镜,位于支撑基座上,并位于第四光纤准直器和第二光纤准直器之间,所述第二二向色反射镜从自由空间中将第二光纤准直器出射的剩余泵浦光传输到第四光纤准直器,同时反射来自第四光纤准直器的放大后的种子光。

3.根据权利要求2所述的激光系统,其特征在于,包括:

输出光纤准直器,位于支撑基座上,接收来自第四光纤准直器的放大后的种子光;

输出光纤,其耦合到所述输出光纤准直器,接收最终放大后的种子光作为该激光系统的激光输出。

4.根据权利要求3所述的激光系统,其特征在于,包括:输出光带通滤波器,位于支撑基座上,并位于第四光纤准直器和输出光纤准直器之间,过滤由第四光纤准直器输出的放大后的种子光,以阻止不同于种子激光波长的杂散光。

5.根据权利要求3所述的激光系统,其特征在于,包括:光学隔离器,位于支撑基座上,并位于第四光纤准直器和输出光纤准直器之间,阻止由输出端返回的种子光输入至第四光纤准直器。

6.根据权利要求3所述的激光系统,其特征在于,包括:

分光器,位于支撑基座上,并位于第四光纤准直器和输出光纤准直器之间,将第四光纤准直器输出的放大后的种子光分出一小部分作为光信号监控;

光学探测器,位于支撑基座上,接收光学监控信号,以监控来自第四光纤准直器的放大后的种子光的输出功率。

7.根据权利要求1所述的激光系统,其特征在于,包括:光带通滤波器,位于支撑基座上,并位于光学环行器和第三光纤准直器之间,过滤来自光学环行器第三光学端口的放大后的种子光,以阻止不同于种子激光波长的杂散光。

8.根据权利要求1所述的激光系统,其特征在于,所述支撑基座上的泵浦光源包括:

位于支撑基座上的第一泵浦激光器和第二泵浦激光器,分别产生第一泵浦光和第二泵浦光;

位于支撑座上的光组合器,将第一泵浦光和第二泵浦光合并后传输至第一光纤准直器中。

9.根据权利要求1所述的激光系统,其特征在于,所述支撑座上的泵浦光源包括单个泵浦激光器。

10.根据权利要求1所述的激光系统,其特征在于,所述种子激光波长在光通信中使用的光谱范围内。

11.根据权利要求10所述的激光系统,其特征在于,在光通信中使用的光谱范围包括1550nm波长。

12.根据权利要求10所述的激光系统,其特征在于,所述泵浦激光波长短于种子激光波长。

13.根据权利要求1所述的激光系统,其特征在于,所述第一段增益光纤和第二段增益光纤都由保偏光纤形成。

14.根据权利要求1所述的激光系统,其特征在于,所述第一段增益光纤和第二段增益光纤都包括保偏光纤。

15.根据权利要求1所述的激光系统,其特征在于,所述第一段增益光纤和第二段增益光纤都包括全玻璃光纤,所述全玻璃光纤可承受100℃以上的高温。

16.一种激光系统,其特征在于,所述激光系统中不同的光放大段共享泵浦光和种子光,包括:

支撑基座,作为光具座;

种子激光器,位于支撑基座上,以种子激光波长产生种子光;

泵浦光源,位于支撑基座上,产生泵浦光,其波长不同于种子激光波长;

第一自由空间光模块,位于支撑基座上,接收来自种子激光器的种子光和来自泵浦激光器的泵浦光,并将两者合并为一束组合激光;

第一光纤准直器,位于支撑基座上,接收经由第一自由空间光模块的组合激光;

第一段增益光纤,其包括第一光纤终端、第二光纤终端和掺杂增益光纤段,所述第一光纤终端耦合到第一光纤准直器并接收组合激光,所述掺杂增益光纤段在第一光纤终端和第二光纤终端之间,将组合激光中泵浦光的能量转换为种子光的能量,放大种子光;

第一光反射器,将具有种子激光波长的光反射回掺杂增益光纤段进行二次放大,同时将具有泵浦激光波长的剩余泵浦光传输至第二光纤终端;其中,放大后的种子光通过第一光纤终端耦合到第一光纤准直器,再由自由空间的方式传输至第一自由空间光模块;

第二光纤准直器,位于支撑基座上,与第一段增益光纤的第二光纤终端耦合,将第一段增益光纤中的剩余泵浦光传输至前方自由空间;

第三光纤准直器,位于支撑基座上,接收来自第一自由空间光模块的放大后的种子光;

第二段增益光纤,其包括第一光纤终端、第二光纤终端和掺杂增益光纤段,所述第一光纤终端耦合到第三光纤准直器,接收来自第一段增益光纤的放大后的种子光,所述掺杂增益光纤段在第一光纤终端和第二光纤终端之间,将组合激光中的泵浦光的能量转换为种子光的能量,放大种子光;

第四光纤准直器,位于支撑基座上,耦合到第二段增益光纤的第二光纤终端,第四光纤准直器从自由空间接收来自第二光纤准直器的剩余泵浦光,反向提供给第二段增益光纤中的掺杂增益光纤段,进一步放大经由第一段增益光纤反射回来的放大后的种子光,随后由第四光纤准直器输出;

第二自由空间光模块,耦合第四光纤准直器和第二光纤准直器,将剩余泵浦光从第二光纤准直器传输到第四光纤准直器,并进一步引导第四光纤准直器输出的最终放大后的种子光作为该激光系统的输出。

17.根据权利要求16所述的激光系统,其特征在于,每个自由空间光模块包括一个或多个光学元件,其在自由空间中而不是通过光纤或光波导实现光传输。

18.根据权利要求16所述的激光系统,其特征在于,所述第一自由空间光模块包括一分离所述种子激光波长和泵浦激光波长的光二向色性装置。

19.根据权利要求16所述的激光系统,其特征在于,所述第一自由空间光模块包括一具有波长选择特性的合光器或者分光器,根据波长对种子激光波长的光和泵浦激光波长的光进行传输。

20.一种激光系统,其特征在于,所述激光系统在不同的光放大段中共享的泵浦光和种子光,包括:

支撑基座,作为光具座;

种子激光器,位于支撑基座上,以种子激光波长产生种子光;

泵浦光源,位于支撑基座上,产生泵浦光,其波长不同于种子激光波长;

第一自由空间光模块,位于支撑基座上,接收来自种子激光器的种子光和来自泵浦光源的泵浦光,并将两者合并为一束组合激光;

第一段增益光纤,位于支撑基座上,接收所述组合激光,并将组合激光中泵浦光的能量转换成种子光的能量,从而放大种子光;

光学反射器,将种子激光波长的光反射回第一段增益光纤对种子光进行二次反向放大,同时将剩余的泵浦光传输至第二光纤终端;其中,所述反向放大的种子光通过自由空间传输到第一自由空间光模块;

第二段增益光纤,位于支撑基座上,接收来自第一自由空间光模块的反向放大的种子光与来自另一方向的剩余泵浦光,从而将反向放大的种子光进一步放大;

第二自由空间光模块,其引导来自第一段增益光纤的剩余泵浦光,并进一步引导来自第二段光纤增益的多次放大后的种子光作为系统的输出。

21.根据权利要求20所述的激光系统,其特征在于,所述第一段增益光纤或第二段增益光纤包括掺杂的体光学晶体或半导体光放大器(soa)或掺杂增益光纤段,在泵浦光作用下对种子激光波长的光进行放大。

22.一种激光系统,其特征在于,所述激光系统的不同的光放大段共享泵浦光和种子光,还包括:

支撑基座,作为光具座;

种子激光器,位于支撑基座上,以种子激光波长产生种子光;

泵浦光源,位于支撑基座上,产生泵浦光,其波长不同于种子激光波长;

第一段增益光纤,接收种子光和泵浦光,其包括掺杂增益光纤段,将泵浦光的能量转换为种子光的能量,以放大种子光;

第二段增益光纤,接收由第一段增益光纤放大后的种子光,其包括掺杂增益光纤段,将泵浦光的能量转换为种子光的能量,继续放大种子光;

第三段增益光纤,接收由第二段增益光纤放大后的种子光,其包括掺杂增益光纤段,将泵浦光的能量转换为种子光的能量,再次放大种子光;

分光器,将来自泵浦光源的泵浦光分成两部分:第一泵浦光和第二泵浦光,所述第一泵浦光耦合到第一段增益光纤和第二段增益光纤,所述第二泵浦光耦合到第三段增益光纤。

23.根据权利要求22所述的激光系统,其特征在于,所述泵浦光源包括两个激光二极管和一个光组合器,所述光组合器将来自两个激光二极管的泵浦光合并成所述泵浦光。

24.根据权利要求22所述的激光系统,其特征在于,包括:

第一二向色反射镜,其置于泵浦光和种子光的光路中,将来自种子激光器的种子光反射到所述第一段增益光纤中,同时将从第一段增益光纤透射的泵浦光传输到所述第二段增益光纤中;

第二二向色反射镜,其置于泵浦光和种子光的光路中,将第一段增益光纤放大的种子光以不同上述的光路反射到第二段增益光纤,并在第二段增益光纤中放大。

25.根据权利要求22所述的激光系统,其特征在于,包括:

第一带通滤波器,位于第一段增益光纤和第二段增益光纤之间,以减少第一段增益光纤在放大种子光过程中产生的放大自发辐射噪声;

和/或者第二带通滤波器,位于第二段增益光纤和第三段增益光纤之间,以减少所述第二段增益光纤在放大种子光过程中产生的放大自发辐射噪声;

和/或者第三带通滤波器,与第三段增益光纤耦合,以减少所述第三段增益光纤在放大种子光过程中产生的放大自发辐射噪声。


技术总结
本发明提供一种光学系统,该光学系统允许共享光学组件以及种子光和泵浦光,以实现激光中所需的光放大,同时减少光学组件的数量和整个光学系统的复杂性以实现此激光器的大规模生产,并提高激光器的性能,降低制造和最终激光器的成本。不同的光增益部分可以共享种子光、泵浦光以及光学组件而实现多级光放大。

技术研发人员:玛格·朱利安;赫尔豪斯·奈杰尔;卡普莱特·斯蒂芬;谢红
受保护的技术使用者:ITF科技公司;昂纳信息技术(深圳)有限公司
技术研发日:2018.09.06
技术公布日:2020.06.02
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