专利名称：高信噪比光纤放大器的制作方法
技术领域：
本发明属于高功率短脉冲激光放大装置技术领域，具体涉及适用于高功率短脉冲 激光放大的一种高信噪比光纤放大器。
背景技术：
目前，公知的光纤放大器主要由放大模块构成。激光二极管发出的抽运激光通过 波分复用器耦合进入放大模块中的掺杂光纤连续抽运掺杂介质，使通过波分复用器耦合进 入掺杂光纤的光信号得到放大。但是，由于采用连续抽运的方式，掺杂介质连续产生大量的 放大自发辐射(ASE)噪声，大大降低了光信号的信噪比，尤其对于级联式短脉冲(纳秒、皮秒 或飞秒级)光纤放大器，放大自发辐射噪声甚至可将主脉冲信号完全淹没。采用光开关的方 式，可以抑制一部分ASE噪声，但对于高功率的短脉冲光纤放大器，受开关的损伤阈值以及 开关的可控宽度与响应速度的影响，不能有效用于高功率短脉冲激光放大器的ASE噪声抑 制。
发明内容
为了克服现有的光纤放大器信噪比低的不足，本发明提供一种高信噪比光纤放 大器。本发明的高信噪比光纤放大器在对光脉冲进行放大的同时，能抑制放大过程中的连 续的放大自发辐射噪声，输出一个对比度非常高的光脉冲信号。本发明的高信噪比光纤放大器，含有用于光信号放大的放大模块、用于抑制放大 自发辐射噪声的噪声抑制模块和用于隔离反射光的隔离器；噪声抑制模块由用于调整光信 号偏振态的偏振控制单元、用于发生偏振态旋转的非线性偏振旋转单元与用于不同偏振光 分离的偏振分束单元组成；偏振控制单元包括调整光信号偏振态的第一偏振控制器、对光 信号进行起偏的起偏器和第二偏振控制器，非线性偏振旋转单元采用非增益光纤，偏振分 束单元主要包括第三偏振控制器与偏振分束器；所述放大器的连接关系是，光纤放大模块、 第一偏振控制器、光纤起偏器、第二偏振控制器、非线性偏振旋转单元、第三偏振控制器、偏 振分束器、光纤隔离器依次连接。本发明的高信噪比光纤放大器的工作原理如下放大模块将注入光脉冲信号放 大，输出较高功率的光脉冲信号。被放大的高功率光脉冲信号经偏振控制单元进行光脉冲 信号的起偏与偏振态的控制。调整第一偏振控制器使主脉冲激光的偏振态为线偏振并与起 偏器的起偏方向一致，从而ASE噪声也被起偏，且主脉冲信号通过起偏器的损耗也达到最 小。起偏后的带有较高ASE成分的光脉冲信号，再经第二偏振控制器调整偏振态，以合适角 度输入用于发生非线性偏振旋转的非增益光纤中，使ASE噪声信号未发生偏振旋转，而主 脉冲信号发生偏振旋转且与ASE噪声偏振方向垂直。发生了偏振旋转的主脉冲信号与未发 生偏振旋转的ASE噪声信号，再经第三偏振控制器调整偏振方向，使主脉冲信号与ASE噪声 经偏振分束器分开。从而使本发明的高信噪比光纤放大器，实现对放大过程的自发辐射噪 声的抑制，得到高信噪比的光脉冲信号。由于该高信噪比光纤放大器，采用起偏器与偏振分束器结合的结构，对后向反激光具有隔离效果，使该光纤放大器具有更好的稳定性；且该高 信噪比光纤放大器采用光纤偏振控制器与光纤起偏器和光纤偏振分束器，因此为全光纤结 构，结构简单、稳定性好、成本低。本发明的高信噪比光纤放大器中的偏振控制单元与偏振分束单元中的偏振控制 器，可以采用挤压型光纤偏振控制器，也可以采用三环性光纤偏振控制器。本发明的高信噪比光纤放大器的非线性偏振旋转单元，可以采用普通单模非增益 光纤，也可以采用低双折射非增益光纤或高双折射非增益光纤。本发明的高信噪比光纤放大器中的放大模块为抽运掺杂光纤的放大模块或光纤 耦合的半导体放大器放大模块；可以对宽带光信号放大，也可以对窄带光信号放大；可以 对纳秒、皮秒或者飞秒脉冲进行放大。本发明的高信噪比光纤放大器可以在放大光脉冲信号的同时有效抑制连续的放 大自发辐射噪声，提高了信号的信噪比。结构简单，稳定性好，成本低。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。图1为本发明的高信噪比光纤放大器的结构框图。图中，1.放大模块 2.第一偏振控制器 3.起偏器 4.第二偏振控制 器 5.非线性偏振旋转单元 6.第三偏振控制器 7.偏振分束器 8.隔离器。
具体实施例方式实施例1
图1中，本发明的高信噪比光纤放大器含有用于信号放大的放大模块1、放大自发辐射 噪声抑制模块与隔离器8。放大自发辐射噪声抑制模块包括偏振控制单元、非线性偏振旋转 单元和偏振分束单元。偏振控制单元包括第一偏振控制器2、第二偏振控制器4和一个光纤 起偏器3，非线性偏振旋转单元5采用非增益光纤，偏振分束单元包括光纤偏振控制器6与 偏振分束器7。所述放大器的连接关系是，光纤放大模块1、偏振控制器2、光纤起偏器3、偏 振控制器4、非线性偏振旋转单元5、偏振控制器6、偏振分束器7、光纤隔离器8依次连接。本发明的高信噪比光纤放大器的工作过程是放大器模块1将输入光信号光进行 放大，输出的带有较大成分ASE的光信号输入到偏振控制单元，第一调整偏振控制器2使主 脉冲激光的偏振态为线偏振并与起偏器3的起偏方向一致，从而ASE噪声也被起偏，且主脉 冲信号通过起偏器3的损耗也达到最小。起偏后的带有较高ASE成分的脉冲信号，再经第 二偏振控制器4调整偏振态，以合适角度输入用于发生非线性偏振旋转的非增益光纤中， 使ASE噪声信号的未发生偏振旋转，而主脉冲信号发生偏振旋转且与ASE噪声偏振方向垂 直。发生了偏振旋转的主脉冲信号与未发生偏振旋转的ASE噪声信号，经第三偏振控制器 6调整光脉冲的偏振方向，使主脉冲信号与ASE噪声经偏振分束器7分开，被分开的主脉冲 经隔离器8输出，而ASE噪声则由偏振分束器的另一端输出。本发明的高信噪比光纤放大器中的放大模块为抽运掺杂光纤的放大模块，也可采 用光纤耦合的半导体放大器放大模块。
本发明的高信噪比光纤放大器可用于宽带的或窄带的光信号放大。本发明的高信噪比光纤放大器可用于纳秒短脉冲、皮秒短脉冲或飞秒短脉冲光信 号放大。本发明的高信噪比光纤放大器中的偏振分束器，也可采用起偏器替代。本发明的高信噪比光纤放大器中采用的模块和器件均为光纤专用的模块和器件。
权利要求
1.一种高信噪比光纤放大器，其特征在于所述的放大器含有用于光信号放大的放大 模块(1)、用于抑制放大自发辐射噪声的噪声抑制模块和用于隔离反射光的隔离器(8);噪 声抑制模块由用于调整光信号偏振态的偏振控制单元、用于发生偏振态旋转的非线性偏振 旋转单元与用于不同偏振光分离的偏振分束单元组成；偏振控制单元包括调整光信号偏 振态的第一偏振控制器(2)、对光信号进行起偏的起偏器(3)和第二偏振控制器(4)，非线 性偏振旋转单元(5)采用非增益光纤，偏振分束单元包括第三偏振控制器(6)与偏振分束 器(7)；所述放大器的连接关系是，放大模块(1)、第一偏振控制器(2)、光纤起偏器(3)、第 二偏振控制器(4)、非线性偏振旋转单元(5)、第三偏振控制器(6)、偏振分束器(7)、隔离器 (8)依次连接。
2.根据权利要求1所述的高信噪比光纤放大器，其特征在于所述的放大模块为抽运 掺杂光纤的放大模块。
3.根据权利要求1所述的高信噪比光纤放大器，其特征在于所述的放大模块为光纤 耦合的半导体放大器放大模块。
4.根据权利要求1所述的高信噪比光纤放大器，其特征在于所述的偏振控制单元中 的偏振控制器采用挤压型光纤偏振控制器或三环性光纤偏振控制器。
5.根据权利要求1所述的高信噪比光纤放大器，其特征在于所述的偏振分束单元中 的偏振控制器采用挤压型光纤偏振控制器或三环性光纤偏振控制器。
6.根据权利要求1所述的高信噪比光纤放大器，其特征在于所述的非线性偏振旋转 单元采用普通单模非增益光纤、低双折射非增益光纤和高双折射非增益光纤中的一种。
全文摘要
本发明提供了一种高信噪比光纤放大器，本发明的高信噪比光纤放大器中的光纤放大模块、第一偏振控制器、光纤起偏器、第二偏振控制器、非线性偏振旋转单元、第三偏振控制器、偏振分束器、光纤隔离器依次连接。本发明能在放大光脉冲信号的同时有效抑制放大过程中连续的放大自发辐射噪声，输出一个对比度非常高的光脉冲信号。由于采用起偏器与偏振分束器结合的结构，对后向反激光具有隔离效果，使该光纤放大器具有更好的稳定性。本发明采用光纤偏振控制器、光纤起偏器和光纤偏振分束器的全光纤结构，结构简单、稳定性好、成本低。
文档编号H01S3/00GK102082389SQ201110000880
公开日2011年6月1日 申请日期2011年1月5日 优先权日2011年1月5日
发明者林宏奂, 王建军, 邓颖 申请人:中国工程物理研究院激光聚变研究中心