多程放大的光纤放大系统及装置的制造方法_2

文档序号:10082305阅读:来源:国知局
地过滤掉。因为ASE会向所有方向发射,不像激光束一样,在很小的发散角内沿着光轴传输。然而,光纤激光器由于光被限制在光纤里传输,事实上,ASE信号也被限制在光纤里,其将比激光脉冲得到更有效的放大。原因有以下两点。
[0050]首先,栗浦激光二极管工作于连续波,而因调Q或锁模产生的激光束是纳秒、皮秒、飞秒脉冲。在MHz到几百MHz重复频率范围内,目前的激光脉冲都很短。换种说法就是激光束的占空比很小。因此,在大部分时间里,栗浦激光二极管都处于开启和栗浦状态,ASE信号是光纤里唯一存在的信号。
[0051]第二,在光纤放大器里,因增益饱和效应作用,小信号增益会比大信号增益高的多。当高功率激光脉冲出现在光纤里,它的增益会比一直出现的低功率ASE信号要低。
[0052]通过减少放大级的数量以减少光纤激光器系统成本这一特征,下文会详细的揭露描述出来。且配置该特征是为了滤掉ASE。
[0053]现有三种途径可以过滤掉ASE,分别是谱域,时域和空域。最典型的办法是利用陷波滤波器,其拥有很窄的频谱带宽,可以放在两放大级(如图1的放大器102和放大器104)的中间去阻塞ASE。滤波器的作用是使拥有窄带宽的激光束通过,而限制带宽在激光束之外的ASE信号。陷波滤波器可以是介质薄膜滤光片,光纤布拉格光栅,或者是波导布拉格光栅。
[0054]第二种典型办法是利用空间滤波器,其可以放在两放大级(如图1的放大器102和放大器104)的中间去阻塞ASE。空间滤波器的配置由聚焦激光束的透镜组所构成。一个小孔(空间滤波器)被放置在透镜组的焦平面上,让聚焦激光束通过小孔而ASE信号没有被聚焦而被阻断。通过小孔的激光束需要再一次准直。
[0055]第三种典型办法是利用时间选通滤波器,其与激光脉冲时间同步,可以放在两放大级(如图1的放大器102和放大器104)的中间去阻塞ASE。时间滤波器可以是一个光开关,光调制器,或者是任一光器件,该器件的原理是激光脉冲出现的时候打开,激光脉冲消失的时候关闭。
[0056]根据现发明,图2阐述的是多程放大的光纤放大器200的典型特征。为了实现激光束的多程放大,光纤放大器200将放大的激光束注进一段增益光纤。从振荡器(没有显示)出来的P偏振激光束202进入第一个偏振光束分光器(PBS) 204。第一个PBS 204要对齐,以致于P偏振激光束能通过第一个PBS 204。离开第一个PBS 204后,P偏振激光束进入一个法拉第旋转器206。法拉第旋转器206将P偏振激光束的偏振态旋转45°。离开法拉第旋转器206后,已旋转45°的P偏振激光束经过一个半波片(HWP) 208。HWP 208要对齐,以至于HWP 208的光轴与已旋转45°的P偏振激光束成-22.5°。因此,离开半波片208后,激光束的偏振态被旋转-45°。于是,离开HWP 208的激光束的偏振态与进入第一个PBS 204前的P偏振激光束202 —样。离开HWP 208后,P偏振激光束进入第二个PBS210。与第一个PBS 204类似,第二个PBS 210要对齐,以致于P偏振激光束能通过第二个PBS 210ο
[0057]第一个反射镜224被用于反射S偏振的激光束,该S偏振的激光束被第二个PBS210反射到第一个反射镜224上,这将会在稍后介绍。
[0058]离开第二个PBS 210后,Ρ偏振激光束经过一个ASE阻塞器件213,其可以是一个陷波滤波器212,空间滤波器或者时间选通滤波器。例如,根据本实用新型,图3阐述的是陷波滤波器的传输光谱,图4阐述的是图3传输光谱的细节。如图例所示,显然只有波长以1064nm为中心,带宽在0.6nm以内的光才能通过陷波滤波器212。因此,包括ASE信号的激光束被陷波滤波器212阻断,以致不能通过增益光纤214。因为ASE信号是非相干的,且频谱带宽很大。通过陷波滤波器212的激光束第一次进入增益光纤214。当然,不同的陷波滤波器可能拥有不同的中心波长和不同的带宽。
[0059]第一次经过增益光纤214后,P偏振激光束进入双色向滤光片216,其可以是介质薄膜滤光片。双色向滤光片可以在很小的波长范围内准确选择传输某一波长的光,而反射其他波长的光。同样的,双色向滤光片可以在很小的波长范围内准确选择反射某一波长的光,而传输其他波长的光。如上文所述,双色向滤光片216选择性反射P偏振激光束,使其射向四分之一波片(QWP)218。
[0060]通过四分之一波片(QWP) 218的P偏振激光束射向第二个反射镜220。QWP218改变P偏振激光束的偏振态,由线偏振变为正圆偏振。被第二个反射镜220反射后的激光束则变为负圆偏振,且第二次经过QWP 218。同理,QWP 218将激光束的偏振态由负圆偏振变为线偏振,而此线偏振态相比于原入射的P线偏振激光束旋转90°。因此,离开QWP 218的激光束由原入射的P偏振变成S偏振光。S偏振光射向双色向滤光片216,且被其反射。如多程放大的光纤放大器200的典型特征,双色向滤光片216选择性反射S偏振光,使其返回进增益光纤214,则激光束第二次进入增益光纤214。
[0061]值得注意的是,QWP 218和反射镜220可以由任意能将光束偏振态旋转90°的反射器所替代,其中包括一个第二法拉第旋转器219和反射镜220。第二法拉第旋转器219可以将入射光的偏振态旋转45°。因为法拉第旋转器并不会改变光束的传输方向,当光束经反射通过第二法拉第旋转器219时,其将光束的偏振态再一次旋转45°。90°偏振态旋转反射器可以反射入射光束,也可以将入射光的偏振态旋转90°。
[0062]—个栗浦源222发射出栗浦光,其可以是激光二极管或发光二极管。如图2所示,栗浦光从相反方向射出P偏振激光束,射向双色向滤光片216并进入增益光纤214。因为栗浦光的波长范围并不包括激光束波长,因此不会被双色向滤光片216反射。通常,栗浦光波长比激光束的波长要短。栗浦光通过双色向滤光片216,与被其反射的激光束结合。结合的激光束和栗浦光进入增益光纤214,激光束在增益光纤214中通过栗浦光得到放大。
[0063]在第二次通过增益光纤214后,栗浦光和ASE被陷波滤波器212阻断,而S偏振激光束通过陷波滤波器212并进入第二个PBS 210。S偏振光被第二个PBS 210反射,射向第一个反射镜224。S偏振激光束被第一个反射镜224反射回第二个PBS 210。第一个反射镜可以是一光纤尾纤。S偏振激光束被第二个PBS 210再次反射,通过陷波滤波器212,第三次进入增益光纤214。
[0064]第三次经过增益光纤214后,S偏振激光束被双色向滤光片216反射,通过QWP218,接着被第二个反射镜220反射,第二次通过QWP 218。第二次通过QWP 218后,S偏振激光束变成P偏振激光束。P偏振激光束再一次被双色向滤光片216反射,并第四次进入增益光纤214。
[0065]在第四次进入增益光纤214后,P偏振激光束通过陷波滤波器212和第二个PBS210,到达HWP 208。相比于首次经过HWP 208 (如从左到右),P偏振激光束从反方向进入(如从右到左),因此,P偏振激光束的偏振态被HWP 208旋转45°。如果激光束与首次通过HWP 208的传输方向相同(如从左到右),其偏振态会被HWP 208旋转-45°。离开HWP208后,45°偏振的激光束进入法拉第旋转器206。因为法拉第旋转器206的作用与光的传输方向无关,其将P偏振激光束的偏振态旋转45 °,变成S偏振激光束。放大后的S偏振激光束226被第一个PBS 204反射,可与输出光纤(没有画出)親合输出。
[0066]根据现发明,图5阐述的是另一个多程放大的光纤放大器500的典型特征。为了实现激光束的多程放大,同样的,光纤放大器500将放大的激光束注进一段增益光纤。图5与图2本质上一样,它们之间的区别如下。第一次经过增益光纤214后,P偏振激光束经过双色向滤光片216和QWP 218,QWP 218将P偏振激光束变成正圆偏振
当前第2页1 2 3 4 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1