全光增益控制的增益平坦型高功率光纤放大器的制造方法
【专利摘要】全光增益控制的增益平坦型高功率光纤放大器，属于光纤放大器【技术领域】，本发明放大器依次由信号光源、第一光隔离器、第一耦合器、波分复用器、980nm单模泵浦源、掺铒光纤、第二光隔离器、泵浦耦合器、975nm多模泵浦源、铒镱共掺双包层光纤、三端口第一环形器、光纤环形镜、三端口第二环形器、第一光纤光栅、三端口第三环形器、第二光纤光栅、第一衰减器、第二衰减器和第二耦合器组成。本发明采用级联放大+光纤环形镜+双激光控制的结构方案，利用光纤环形镜并结合两根光纤光栅实现增益平坦和增益控制功能，最终得到具有高输出功率、兼具增益控制和增益平坦特性的光纤放大器。
【专利说明】全光增益控制的增益平坦型高功率光纤放大器
【技术领域】
[0001]本发明属于光纤放大器【技术领域】，具体涉及一种全光增益控制的增益平坦型高功率光纤放大器。
【背景技术】
[0002]随着Internet接入、传真、IP电话、视频会议、数据和视频传输等数据业务的爆炸性增长，网络带宽的用户规模与现有网络的设计初期估计大大不同了，再加上已铺设光缆可用余量即将用尽，运营商们迫切地需要在现有的网络基础上提高网络容量以满足日益增长的服务需求。密集波分复用(DWDM)技术的出现提供了同时满足这些需求的可行解决方案。
[0003]在密集波分复用系统中，对光纤放大器提出更高要求。首先，随着波长数目的增多，单根光纤总功率增大，要求光纤放大器要有高的饱和输出功率；其次，由于通常的光纤放大器工作在饱和状态，其总的输出功率几乎不随输入信道数目的变化而改变。因此，当信道数增加或减少时，其余信道的增益将下降或增大，即其余各信道的增益不恒定(赵春柳，关柏鸥，董新永等.利用光纤光栅对实现双波长增益控制掺铒光纤放大器特性的实验研究[J]，光学学报，2003，23 (4):417?421);再次，为实现多波长的超长距离传输，需要放大器对不同波长信道的增益是平坦的(蒙红云，赵春柳，杨石泉等.基于光纤环形镜的掺铒光纤放大器增益平坦化[J].中国激光，2002，29 (9):805-807)。因此，兼具增益控制和增益平坦功能的高功率光纤放大器是DWDM技术发展和普及所必需的。
[0004]目前主要存在三种增益控制的方法:电路自动增益控制(Automatic GainControl In Cascaded Erbium Doped Fiber Amplifier Systems.A.D.Ellis,et.al., Electron.Lett., 1991, 27 (3): 193 ?195)、链路自动增益控制(Gain StabilizationIn Gain Clamped EDFA Cascades Fed By WDM Burst-mode Packet Traffic.MirosalvKarasek, et.al., J.Lightwave Technol., 2000, 18 (3): 308 ?313)和光自动增益控制(Transient Gain Control In EDFAs By Dual-cavity Optical Automatic Gain Control.Yongqian Liu, et.al., IEEE Photon.Technol.Lett., 1999, 11(11): 1381 ?1383)。增益平坦的方法主要有:光电探测一电路增益监控调节法(CN101414731A，用于平坦光放大器增益谱的装置和方法)和插入损耗谱与增益谱相反的光纤光栅法(Broad-band Erbium-DopedFiber Amplifier Flattened Beyound40nm Using Long-Period Grating Filter.PaulF.ffysock, et.al.，IEEE Phot0.Tech.Lett.，1997，9(10): 1343)，但是目前均无法在高功率下同时实现增益平坦和增益控制。
[0005]随着超高速率、大容量、长距离的密集波分复用系统的迅猛发展，作为DWDM系统核心器件之一的光纤放大器将得到广泛的应用，而全光增益控制的增益平坦型高功率光纤放大器则将成为光纤放大器研究中的重中之重。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是针对现有技术的不足，提出一种全光增益控制的增益平坦型高功率光纤放大器。采用级联放大+光纤环形镜+双激光控制的结构方案，利用光纤环形镜并结合两根光纤光栅实现增益平坦和增益控制功能，最终得到具有高输出功率、兼具增益控制和增益平坦特性的光纤放大器。
[0007]为了实现这样的目的，本发明设计的全光增益控制的增益平坦型高功率光纤放大器依次由信号光源1、第一光隔离器4、第一耦合器6、波分复用器8、980nm单模泵浦源2、掺铒光纤10、第二光隔离器5、泵浦耦合器9、975nm多模泵浦源3、铒镱共掺双包层光纤11、三端口第一环形器12、光纤环形镜15、三端口第二环形器13、第一光纤光栅16、三端口第三环形器14、第二光纤光栅17、第一衰减器18、第二衰减器19和第二耦合器7组成。其中，三端口第二环形器13、第一光纤光栅16、第一衰减器18，三端口第三环形器14、第二光纤光栅17、第二衰减器19，分别和第二耦合器7、第一耦合器6、波分复用器8、掺铒光纤10、第二光隔离器5、泵浦耦合器9、铒镱共掺双包层光纤11、三端口第一环形器12、光纤环形镜15，形成两个独立的第一激光环形腔和第二激光环形腔，并通过调节第一衰减器18和第二衰减器19的衰减值，得到不同的第一激光环形腔和第二激光环形腔的损耗值。
[0008]信号光源I产生的信号光依次经过第一光隔离器4和第一耦合器6后到达波分复用器8，980nm单模泵浦源2输出的泵浦光直接进入波分复用器8，波分复用器8将输入的信号光与泵浦光耦合输出到掺铒光纤10的纤芯中，在掺铒光纤10 (EDF)中信号光被进行预放大(调节980nm单模泵浦源2的抽运电流，使得输出功率>=30mW);经过掺铒光纤的信号光再通过第二光隔离器5到达泵浦耦合器9，975nm多模泵浦源3输出的光直接进入泵浦耦合器9，泵浦耦合器9将输入的信号光耦合到输出端的铒镱共掺双包层光纤11的纤芯中传输，将输入的泵浦光耦合到输出端的铒镱共掺双包层光纤11的包层中传输；信号光在铒镱共掺双包层光纤11得到进一步的放大(调节975nm多模泵浦源3的抽运电流，使得输出功率>2W),放大后的信号光通过三端口第一环形器12进入光纤环形镜15 ;通过光纤环形镜15的信号光分成反射光和透射光两部分；其中，透射光部分由①端进入三端口第二环形器13,经由其②端口输入到第二光纤光栅16,第二光纤光栅16的透射光由①端进入三端口第三环形器14，并由三端口第三环形器14的②端口输入到第二光纤光栅17 ;第一光纤光栅16的第一反射光161由三端口第二环形器13的②端口进入到三端口第二环形器13中，由三端口第二环形器13的③端口输出到第一衰减器18 (VOAl)中，第二光纤光栅17的第二反射光171由三端口第三环形器14的②端口进入到三端口第三环形器14中，由三端口第三环形器14的③端口输出到第二衰减器19 (V0A2)中；第一反射光161和第二反射光171衰减(具体衰减值见实例)后到达第二耦合器7，经过耦合后，第一反射光161和第二反射光171进入第一稱合器6,与信号光一起输入到波分复用器8中，当第一反射光161和第二反射光171通过激光环形腔中的掺铒光纤10和铒镱共掺双包层光纤11获得的增益(即光强的增加量)等于其通过各自激光环形腔造成的损耗时，第一反射光161和第二反射光171分别在第一激光环形腔和第二激光环形腔中形成稳定的激光振荡，参与信号光的放大。这样，信号光经光纤环形镜15后的反射光部分即为增益谱平坦且具有增益钳制特性的放大光，放大光由②端进入三端口第一环形器12，并由其③端口输出。
[0009]本发明所用信号光源为可调谐激光器或1550nm单波长连续激光器，如santec公司生产的TSL-210可调谐光源(输出功率为-25dBm?+IOdBm,中心波长1550nm，调谐范围1535nm?1565nm),迅天宇光电生产的C波段可调谐激光器(最大输出功率IOdBm,中心波长1550nm，调谐范围1530nm?1560nm)或电子工业41所生产的AV381241.55 μ m单模调制激光光源(工作波长1550nm，输出功率0.25mW?1.2mff)0
[0010]980nm单模泵浦源选择工作波长为980nm，最大输出单模激光功率大于600mW的单模泵浦源，如上海科乃特激光科技有限公司VENUS系列980单模泵源(最大输出功率650mW)，北京中讯光普科技LSB-PUMP-980单模泵浦激光器(最大输出功率850mW)。
[0011]975nm多模泵浦源选择最高输出光功率大于4W的多模泵浦激光器，如深圳明鑫科技975nm光纤激光器MXLS-0975 (最高输出功率6.5W)，北京中讯光普LSB-PUMP-975高功率多模泵浦源(最高输出功率6W)。
[0012]第一光隔离器4和第二光隔离器5选择工作波长为1550nm，最大承载光功率大于或等于300mW的偏振无关型光隔离器即可，如上海瀚宇1550nm偏振无关光隔离器，ADF公司IS-1550-P光隔离器等。
[0013]第一稱合器6和第二稱合器7选择工作波长为1550nm±20nm,最大承载光功率为500mff的I X 2光纤耦合器，如上海瀚宇1550nm熔融拉锥型I X 2光纤耦合器。
[0014]第一光纤光栅16和第二光纤光栅17分别选择中心反射波长为1536nm和1560nm,反射率为99%的光纤光栅，如上海瀚宇1550nm反射型光纤光栅。
[0015]第一衰减器18和第二衰减器19选择为工作波长范围为1260?1620nm，衰减范围为0.4dB?60dB，如上海瀚宇机械可调光纤衰减器。
[0016]三端口第一环形器12、三端口第二环形器13和三端口第三环形器14选择工作波长1550nm，最大承载光功率2500mW的三端口环形器，如上海瀚宇P10C3-15-P等。
[0017]光纤环形镜15由两段长度分别为0.5米和1.2米的保偏光纤(拍长为3.9mm) F1和匕(Nufern PM1550-HP偏振保持光纤)、两个三环形偏振控制器PC1和PC2 (ProtoDel公司Polarization Controllers)与一个分光比50:50的2X2分束器(3dB率禹合器，澈宇WIC-2X2-1550-50/50)组成，其结构及连接方式如图2所示(2X2分束器的I端和II端为输入端，III端和IV端为输出端)。
[0018]信号光从2 X 2分束器的I端输入,输出时分为强度相同、传播方向相反的两束光，其中沿顺时针(由端口 III进入回路)方向传播的光称为正向波，沿逆时针方向(由端口 IV进入回路)传播的光称为反向波。正向波从2X2分束器的III端输出，依次经过保偏光纤F1、三环形偏振控制器PC1、保偏光纤F2和三环形偏振控制器PC2后，由IV端进入2 X 2分束器；反向波从2X2分束器的IV端输出，依次经过三环形偏振控制器PC2、保偏光纤F2、三环形偏振控制器PC1和保偏光纤F1后，由III端进入2X2分束器。正向波和反向波在2X2分束器内发生相干后输出，其中沿2X2分束器I端输出的光称为反射光，测得的谱线为反射谱；另一部分沿2X2分束器II端输出的光称为透射光，测得的谱线为透射谱。
[0019]设计两个独立的激光谐振腔时，主要是通过调节第一衰减器18和第二衰减器19的衰减值来改变两个激光环形腔的损耗(激光环形腔损耗是指光在激光环形腔传播时，由于各种物理因素造成的光强的衰减，包括几何损耗、衍射损耗、透射损耗以及吸收损耗和散射损耗等因素)；当第一反射光161和第二反射光171通过激光环形腔中的掺铒光纤10和铒镱共掺双包层光纤11获得的增益(即光强的增加量)等于其通过各自激光环形腔造成的损耗时，两束反射光形成激光振荡。[0020]对于DWDM系统,其传输信号由多个波长成分构成，每个波长均与振荡波长不同。而最贴近振荡波长的波长成分与振荡波长的间隔程度主要取决于反射器、波长选择器等这些决定激光环形腔中振荡波长的器件对波长的分辨能力，其中本发明中波长选择器件(光纤光栅)可以分辨相差Inm的波长，因此本发明中信号光波长与控制激光波长间隔须大于等于 Inm0
[0021]系统功能:
[0022](I)本发明采用掺铒光纤+铒镱共掺双包层光纤的二级放大结构。首先，信号光通过掺铒光纤实现预放大；其次，经过预放大的信号光进入铒镱共掺双包层光纤纤芯中传输，通过包层泵浦技术，即泵浦源输出的泵浦光直接耦合入内包层中，大大提高了泵浦转换效率，实现系统高功率输出；
[0023](2)本发明采用光纤环形镜与两根光纤光栅相结合的方式，实现高功率条件下光纤放大器的增益控制和增益平坦特性。首先，要测量出含有两级放大系统的光纤放大器(不包括环形镜)的自发辐射谱，进而根据自发辐射谱的形状来设计光纤环形镜，目的是使光纤环形镜的反射谱与自发辐射谱互补，其中环形镜中保偏光纤的长度决定反射谱中反射峰的位置，偏振控制器的状态决定光纤环形镜的反射峰的深度变化，也就是说通过调节这两个参数使得对应输出功率大的波长处的反射率低，对应输出功率小的波长处的反射率高，最后实现放大器的增益平坦；
[0024](3)在增益平坦实现的同时，测量光纤环形镜的透射谱，根据透射谱的形状选择两根光纤光栅的中心反射波长，目的是在C波段边缘范围内选择透射率高的波长为光纤光栅的中心反射波长，并通过调节衰减器，使反射光增益等于激光环形腔损耗，形成激光振荡，进而与信号光共同消耗增益介质中的上能级粒子数。当输入信号光功率减小时，控制激光消耗更多的上能级粒子数，从而阻止信号光增益上升；相反，当输入信号光功率增大时，控制激光消耗的上能级粒子数减少，更多的上能级粒子参与信号光的放大，从而阻止信号光增益下降，实现信号光输出增益的稳定。同时，不同的激光环形腔损耗可以得到不同的信号增益。但是当输入光功率增大到某一临界值时，将使上能级反转粒子数降低到不足以维持控制激光工作，这时激光波长的增益下降到低于激光环形腔损耗，从而停止激光振荡。此时，放大器的性能等同于增益控制前的光纤放大器。
[0025]本发明具有如下特点:
[0026]与普通的光纤放大器相比，本发明可以在高功率条件下同时实现增益钳制和增益平坦，即通过光纤环形镜的反射谱和透射谱分别实现光纤放大器的增益平坦和增益钳制特性，且为全光器件。具有结构简单，复杂度低，成本低廉，响应速度快等特点。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1:本发明全光增益控制的增益平坦型高功率光纤放大器的结构示意图；
[0028]图2:本发明实施例中使用的环形镜结构示意图；
[0029]图3:本发明实例中所使用的EDF和EYDF的吸收谱；
[0030]从图3中可以看出，掺铒光纤(EDF)和铒镱共掺双包层光纤(EYDF)的吸收峰分别位于980nm和975nm附近,所以选择的泵浦光的中心波长分别为为980nm和975nm,提高掺杂光纤对泵浦光的吸收效率。[0031]图4:普通光纤放大器未经过环形镜平坦时的增益谱(ASE谱)；
[0032]图5:实施例1中光纤放大器的增益控制情况；
[0033]图6:实施例1中光纤放大器输出的平坦后的增益谱。
【具体实施方式】
[0034]以下结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步描述。
[0035]实施例1:
[0036]在本实施例中，以可调谐激光器为信号光源1，可调谐激光器使用santec公司TSL-210可调谐光源，输出功率为-25dBm?+4dBm，工作波长1550nm ；980nm单模泵浦源2选用上海科乃特激光科技有限公司VENUS系列980单模泵源，工作波长为980nm，最大输出单模激光功率为650mW ；975nm多模泵浦源3使用深圳明鑫科技975nm半导体激光器MXLS-0975,工作波长为975nm，最高输出功率为6.5W ;第一光隔离器4和第二光隔离器5的使用上海瀚宇1550nm偏振无关光隔离器，工作波长为1550nm，最大承载光功率为300mW ;第一耦合器6和第二耦合器7选择工作波长为1550nm±20nm，最大承载光功率为500mW的1X2光纤耦合器；波分复用器8采用上海瀚宇熔融拉锥型980/1550nm泵浦光波分复用器；泵浦耦合器9采用ITF公司的Non-PM型(2+1) X I多模泵浦+信号光合束器；掺铒光纤(EDF)IO选用Nufern EDFC-980-HP C_band，长度为25米；铒镱共掺双包层光纤11选用Nufern EYDF-7/130，长度为5.7米；第一光纤光栅16和第二光纤光栅17分别选择中心反射波长为1536nm和1560nm，反射率为99%的光纤光栅；第一衰减器18 (VOAl)和第二衰减器19 (V0A2)选用上海瀚宇机械可调光纤衰减器，工作波长范围为1260?1620nm，衰减范围为0.4dB?60dB ;三端口第一环形器12、三端口第二环形器13、三端口第三环形器14选用上海瀚宇P10C3-15-P，工作波长1550nm，最大承载光功率2500mW ;光纤环形镜15由两段长度分别为0.5米和1.2米的保偏光纤(拍长为3.9mm) F1和F2 (Nufern PM1550-HP偏振保持光纤)、两个三环形偏振控制器PC1和PC2(ProtC)Del公司Polarization Controllers)与一个分光比50:50的2X2分束器(3dB耦合器，瀚宇WIC-2X2-1550-50/50)组成，其结构及连接方式如图2所示(2X2分束器的的I端和II端为输入端，III端和IV端为输出端。首先，2X2分束器的III端和IV端分别与保偏光纤F1和三环形偏振控制器PC2的一端连接；其次，保偏光纤F1和三环形偏振控制器PC2的另一端分别与三环形偏振控制器PC1和保偏光纤F2的一端连接；最后，三环形偏振控制器PC1的另一端和保偏光纤F2的另一端连接，构成一环路)。
[0037]本发明连接方式为:由可调谐激光器I提供的信号光(_25dBm?4dBm)经第一光隔离器4 (使信号光单向传播，防止端面反射回的信号光损害信号源)和第一耦合器6，进入波分复用器8的1550端，980nm单模泵浦源2输出的泵浦光进入波分复用器8的980端。波分复用器8将输入的信号光与980nm单模泵浦光耦合进掺铒光纤(EDF) 10，在EDF中进行信号的预放大(调节980nm单模泵浦源的抽运电流使预放大输出功率>30mW)，得到初步放大的信号光经过第二光隔离器5 (能够有效的抑制EYDF的反向ASE，提高泵浦光的转换效率)与泵浦耦合器9的信号输入端相连，泵浦耦合器9的泵浦输入端与975nm多模泵浦源3连接；而泵浦稱合器7的输出端与铒镱共掺双包层光纤11相连，信号光在铒镱共掺双包层光纤11进行进一步放大(调节975nm多模泵浦源3的抽运电流，使得输出功率>2W)，放大后的信号光进入三端口第一环形器12的①端口，并由三端口第一环形器12的②端口输出进入到光纤环形镜15 ;通过光纤环形镜15的信号光分成两部分:反射光和透射光，其中反射光部分由②端进入三端口第一环形器12，并由其③端口输出；透射光部分由①端进入三端口第二环形器13,经由其②端口输入到第二光纤光栅16,第二光纤光栅16的透射光由①端进入三端口第三环形器14，经由三端口第三环形器14的②端口输入到第二光纤光栅17 ;第一光纤光栅16和第二光纤光栅17的反射光分别由三端口第二环形器13和三端口第三环形器14的②端口进入，由各自③端口输出到第一衰减器18 (VOAl)和第二衰减器19 (V0A2);经衰减(具体衰减值见图5)后到达第二耦合器7，第二耦合器7将第一反射光161和第二反射光171输入到第一稱合器6,并与信号光一起输入到波分复用器8中。通过调节第一衰减器18和第二衰减器19的衰减值来改变激光环形腔的损耗,当第一反射光161和第二反射光171通过激光环形腔中的掺铒光纤10和铒镱共掺双包层光纤11获得的增益(即光强的增加量)等于其通过各自激光环形腔造成的损耗时，第一反射光161和第二反射光171分别在第一激光环形腔和第二激光环形腔中形成稳定的激光振荡，参与信号光的放大。这样，经光纤环形镜15反射后由三端口第一环形器12的③端口输出的信号光，即为经过两级放大并且进行增益平坦和增益控制后的信号光。
[0038]实施例中采用的掺杂光纤中铒镱离子吸收谱如图3所示。从图中可以看出，铒离子和镱离子的吸收峰分别为980nm、975nm，所以在本例中对光信号放大时，针对不同的有源光纤(EDF与EYDF)使用不同中心波长(980nm或975nm)的泵浦激光器，即:掺铒光纤使用980nm的泵浦激光器，铒镱共掺双包层光纤使用975nm的泵浦激光器，最大程度的提高掺杂光纤对泵浦光的吸收效率。
[0039]由于光纤放大器的增益谱近似可由其ASE谱线来描述，因此本发明通过测量ASE谱线的平坦度来近似实现对光纤放大器增益平坦度的测量。对采用上述结构的普通光纤放大器用光谱仪测试增益谱(ASE谱)如图4所示，1535nm?1547nm范围内增益谱的不平坦度在7?SdB左右，而本发明设计的光纤放大器增益谱如图6所示，相同范围内的不平坦度〈0.8dB,实现6dB以上的性能改善。
[0040]当980nm单模泵浦源2的输出功率为200mW，975nm多模泵浦源3的输出功率为6W，可调谐激光器的输入功率在-25dBm?4dBm范围变化时，对采用上述结构的普通光纤放大器和本发明设计的放大器用前端加衰减器的光谱分析仪测试增益谱，其增益变化情况如图5所示。普通光纤放大器的增益漂移大于2.12dB，而对于本发明所设计的放大器，当V0A1=24.2dB和V0A2=15.7dB时，增益漂移小于0.81dB,平均增益约为29.8dB。同时，改变激光环形腔损耗得到不同的增益，在增益漂移允许范围内(〈0.93dB)，增益钳制范围为26.3dB ?29.8dB。
[0041]与现有的普通光纤放大器(如EDFA输出功率<150mW，1535nm?1547nm范围内增益谱不平坦度8?10dB，增益漂移大于2.12dB，如图4和图5所示)相比，本发明实现高输出功率(最高输出功率>=2W)条件下的增益钳制(增益漂移〈0.81dB，如图5所示)和增益平坦(1535nm?1547nm范围内增益谱的不平坦度〈0.8dB,如图6所示)特性，且为全光器件。
【权利要求】
1.一种全光增益控制的增益平坦型高功率光纤放大器，其特征在于:依次由信号光源(I)、第一光隔离器(4)、第一耦合器(6)、波分复用器(8)、980nm单模泵浦源(2)、掺铒光纤(10)、第二光隔离器(5)、泵浦耦合器(9)、975nm多模泵浦源(3)、铒镱共掺双包层光纤(11)、三端口第一环形器(12)、光纤环形镜(15)、三端口第二环形器(13)、第一光纤光栅(16)、三端口第三环形器(14)、第二光纤光栅(17)、第一衰减器(18)、第二衰减器(19)和第二耦合器(7)组成；其中，三端口第二环形器(13)、第一光纤光栅(16)、第一衰减器(18)，三端口第三环形器(14)、第二光纤光栅(17)、第二衰减器(19)，分别和第二耦合器(7)、第一耦合器(6)、波分复用器(8)、掺铒光纤(10)、第二光隔离器(5)、泵浦耦合器(9)、铒镱共掺双包层光纤(11 )、三端口第一环形器(12)、光纤环形镜(15)形成两个独立的第一激光环形腔和第二激光环形腔，并通过调节第一衰减器(18)和第二衰减器(19)的衰减值，得到不同的第一激光环形腔和第二激光环形腔的损耗值； 信号光源(I)产生的信号光依次经过第一光隔离器(4)和第一耦合器(6)后到达波分复用器(8)，980nm单模泵浦源(2)输出的泵浦光直接进入波分复用器(8)，波分复用器(8)将输入的信号光与泵浦光耦合输出到掺铒光纤(10)的纤芯中，在掺铒光纤(10)中信号光被进行预放大；经过掺铒光纤(10)的信号光再通过第二光隔离器(5)到达泵浦耦合器(9)，975nm多模泵浦源(3 )输出的光直接进入泵浦耦合器(9 )，泵浦耦合器(9 )将输入的信号光耦合到输出端的铒镱共掺双包层光纤(11)的纤芯中传输，将输入的泵浦光耦合到输出端的铒镱共掺双包层光纤(11)的包层中传输；信号光在铒镱共掺双包层光纤(11)得到进一步的放大，放大后的信号光通过三端口第一环形器(12)进入光纤环形镜(15);通过光纤环形镜(15 )的信号光分成反射光和透射光两部分，其中，透射光部分由①端进入三端口第二环形器(13)，经由其②端口输入到第二光纤光栅(16)，第二光纤光栅(16)的透射光由①端进入三端口第三环形器(14)，并由三端口第三环形器(14)的②端口输入到第二光纤光栅(17);第一光纤光栅(16)的第一反射光(161)由三端口第二环形器(13)的②端口进入到三端口第二环形器(13)中，由三端口第二环形器13的③端口输出到第一衰减器(18)中，第二光纤光栅(17)的第二反射光(171)由三端口第三环形器(14)的②端口进入到三端口第三环形器(14)中，由三端口第三环形器(14)的③端口输出到第二衰减器(19)中；第一反射光(161)和第二反射光(171)衰减后到达第二耦合器(7)，经过耦合后，第一反射光(161)和第二反射光(171)进入第一稱合器(6),与信号光一起输入到波分复用器(8)中，当第一反射光(161)和第二反射光(171)通过激光环形腔中的掺铒光纤(10)和铒镱共掺双包层光纤(11)获得的增益等于其通过各自激光环形腔造成的损耗时，第一反射光(161)和第二反射光(171)分别在第一激光环形腔和第二激光环形腔中形成稳定的激光振荡，参与信号光的放大；这样，信号光经光纤环形镜(15)后的反射光部分即为增益谱平坦且具有增益钳制特性的放大光，放大光由②端进入三端口第一环形器(12)，并由其③端口输出。
2.如权利要求1所述的一种全光增益控制的增益平坦型高功率光纤放大器，其特征在于:信号光源(I)为可调谐激光器或1550nm单波长连续激光器。
3.如权利要求1所述的一种全光增益控制的增益平坦型高功率光纤放大器，其特征在于:980nm单模泵浦源选择工作波长为980nm,最大输出单模激光功率大于600mW的单模泵浦源。
4.如权利 要求1所述的一种全光增益控制的增益平坦型高功率光纤放大器，其特征在于:975nm多模泵浦源选择最高输出光功率大于4W的多模泵浦激光器。
5.如权利要求1所述的一种全光增益控制的增益平坦型高功率光纤放大器，其特征在于:第一光隔离器(4)和第二光隔离器(5)选择工作波长为1550nm,最大承载光功率大于或等于300mW的偏振无关型光隔离器。
6.如权利要求1所述的一种全光增益控制的增益平坦型高功率光纤放大器，其特征在于:第一稱合器(6)和第二稱合器(7)选择工作波长为1550nm±20nm,最大承载光功率为500mW的1X2光纤耦合器。
7.如权利要求1所述的一种全光增益控制的增益平坦型高功率光纤放大器，其特征在于:第一光纤光栅(16)和第二光纤光栅(17)分别选择中心反射波长为1536nm和1560nm,反射率为99%的光纤光栅。
8.如权利要求1所述的一种全光增益控制的增益平坦型高功率光纤放大器，其特征在于:第一衰减器(18)和第二衰减器(19)选择工作波长范围为1260~1620nm，衰减范围为0.4dB~60dB的可调光纤衰减器。
9.如权利要求1所述的一种全光增益控制的增益平坦型高功率光纤放大器，其特征在于:三端口第一环形器(12)、三端口第二环形器(13)和三端口第三环形器(14)选择工作波长1550nm，最大承载光功率2500mW的三端口环形器。
10.如权利要求1所述的一种全光增益控制的增益平坦型高功率光纤放大器，其特征在于:光纤环形镜(15)由两段长度分别为0.5米、1.2米，拍长为3.9mm的保偏光纤F1和F2、两个三环形偏振控制器PC1和PC2与一个分光比50:50的2X2分束器组成，2X2分束器的I端和II端为输入端，III端和IV端为输出端，信号光从2X2分束器的I端输入，输出时分为强度相同、传播方向相反的两束光，即正向波和反向波；正向波从2X2分束器的III端输出，依次经过保偏光纤F1、三环形偏振控制器PC1、保偏光纤F2和三环形偏振控制器PC2后，由IV端进入2X2分束器；反向波从2X2分束器的IV端输出，依次经过三环形偏振控制器PC2、保偏光纤F2、三环形偏振控制器PC1和保偏光纤F1后，由III端进入2 X 2分束器；正向波和反向波在2X2分束器内发生相干后输出，其中沿2X2分束器I端输出的光称为反射光，测得的谱线为反射谱；另一部分沿2X2分束器II端输出的光称为透射光，测得的谱线为透射谱。
【文档编号】H01S3/10GK103794983SQ201410039960
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2014年1月27日 优先权日:2014年1月27日
【发明者】胡贵军, 杜洋, 孙雅东, 魏敬波, 闫李 申请人:吉林大学