专利名称：一种脉冲光纤放大器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种光纤技术领域，具体涉及一种脉冲光纤放大器。
背景技术：
目前，大多数的脉冲光纤放大器主要是用掺铒光纤作为增益介质，其主要由掺铒光纤(EDF)、泵浦激光器(Pump-LD)、光无源器件、控制单元和监控接口(通信接口)五个基本部分组成。其中光无源器件包括波分复用器(WDM)、光隔离器(ISO)、光纤连接器(FC/ APC)和光耦合器(Coupler)。波分复用器作用是将信号光与泵浦光耦合进入掺铒光纤，光隔离器是防止光路中反向光对掺铒光纤放大器(EDFA)的影响，光纤连接器使掺铒光纤放大器与通信系统或光缆线路的连接变得容易，光耦合器从输入和输出中分路出一部分光 (5%左右)送到光探测器(PIN)，由控制单元对光纤放大器的工作进行不间断地控制，监控接口向传输系统提供光纤放大器工作状态信息，确保光纤放大器作为传输系统的一个部件，纳入到统一的网络监控之中。上述掺铒光纤放大器通常工作于较高的重复频率(兆赫兹或吉赫兹量级)以及低功率(毫瓦量级)条件下，主要应用于光纤通信领域中。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种利用掺镱光纤作为增益介质，工作于较低的重复频率(赫兹量级)，可将峰值功率瓦级的脉冲放大到千瓦级的一种脉冲光纤放大器。为解决上述问题，本实用新型所设计的一种脉冲光纤放大器，主要由预放级、主放级、以及连接在两级之间的隔离组件构成，其中预放级包括光纤环形器、光纤滤波器、预放掺镱光纤、波分复用器、光纤反射镜和 980nm泵浦激光器；光纤环形器的3个端口分别连接信号输入光纤、光纤滤波器和隔离组件；光纤滤波器经由预放掺镱光纤与波分复用器的公共端相连，波分复用器的2个复用端则分别连接光纤反射镜和980nm泵浦激光器；隔离组件包括光纤隔离器和光电快门；光纤隔离器的两端分别连接光纤环形器和光电快门的入射端；光电快门的出射端与主放级相连；主放级包括模场适配器、多模泵浦耦合器、主放掺镱光纤、泵浦保护滤波器和 915nm多模泵浦激光器；模场适配器的两端分别连接光电快门和多模泵浦耦合器的其中一个入射端；915nm多模泵浦激光器经由泵浦保护滤波器连接至多模泵浦耦合器的另一个入射端；多模泵浦耦合器的出射端连接信号输出光纤。上述方案所述预放掺镱光纤为吸收系数介于200B/m 300dB/m之间的单模掺镱光纤，主放掺镱光纤为芯径介于IOum 25um之间的双包层掺镱光纤。上述方案所述波分复用器为工作波长为980nm和1053nm的波分复用器。上述方案所述光纤反射镜为中心波长为1053nm的光纤反射镜。上述方案所述光纤滤波器的带宽为15nm。[0012]与现有技术相比，本实用新型整体上采用掺镱光纤作为增益介质，并配合“预放+ 主放”的两级放大结构来提供泵浦效率和减少噪声，以及在两极之间加入隔离组件来减小噪声和非线性效应，从而使得本实用新型能够工作于较低的重复频率(赫兹量级)，并可将峰值功率瓦级的脉冲放大到千瓦级；另外，本实用新型还采用全光纤、全固态化结构，使其整体结构更紧凑、性能也稳定，这也让本实用新型更适用于低重复频率、高功率的脉冲放大方面的研究领域。
图1为本实用新型一种脉冲光纤放大器的光路原理图。图中标号1、预放级；1-1、光纤环形器；1-2、光纤滤波器；1-3、预放掺镱光纤；1_4、波分复用器；1-5、光纤反射镜；l-6、980nm泵浦激光器；2、隔离组件；2-1、光纤隔离器；2-2、光电快门；3、主放级；3-1、模场适配器；3-2、多模泵浦耦合器；3_3、主放掺镱光纤；3_4、泵浦保护滤波器；3-5、915nm多模泵浦激光器。
具体实施方式
参见图1，本实用新型一种脉冲光纤放大器，主要由预放级1、主放级3、以及连接在两级之间的隔离组件2构成。其中预放级1包括光纤环形器1-1、光纤滤波器1-2、预放掺镱光纤1-3、波分复用器 1-4、光纤反射镜1-5和980nm泵浦激光器1_6。光纤环形器1_1的3个端口分别连接信号输入光纤、光纤滤波器1-2和隔离组件2。光纤滤波器1-2经由预放掺镱光纤1-3与波分复用器1-4的公共端相连，波分复用器1-4的2个复用端则分别连接光纤反射镜1-5和 980nm泵浦激光器1_6。预放级1采用高掺杂的单模掺镱光纤作为增益介质，其吸收系数 200B/m 300dB/m之间。在本实用新型优选实施例中，所述预放掺镱光纤1_3的吸收系数 250dB/m。此外，在本实用新型优选实施例中，所选用的光纤滤波器1-2的带宽为15nm ；波分复用器1-4为工作波长为980nm和1053nm的波分复用器1-4 ；光纤反射镜1-5为中心波长为1053nm的光纤反射镜1_5。在主放级3之前加入预放级1进行双程放大，能够有效提高泵浦效率和减少噪声。隔离组件2用以减小噪声和降低各种非线性效应，其包括光纤隔离器2-1和光电快门2-2。光纤隔离器2-1的两端分别连接光纤环形器1-1和光电快门2-2的入射端；光电快门2-2的出射端与主放级3相连。光纤隔离器2-1可以滤掉频域噪声，而电光快门与主放级3的980nm泵浦激光器1_6通过电信号来同步，这样主放级3可以实行脉冲泵浦来降低时域噪声。主放级3包括模场适配器3-1、多模泵浦耦合器3-2、主放掺镱光纤3_3、泵浦保护滤波器3-4和915nm多模泵浦激光器3_5 ；模场适配器3_1的两端分别连接光电快门2_2 和多模泵浦耦合器3-2的其中一个入射端；915nm多模泵浦激光器3_5经由泵浦保护滤波器3-4连接至多模泵浦耦合器3-2的另一个入射端；多模泵浦耦合器3-2的出射端连接信号输出光纤。主放级3采用大芯径双包层掺镱光纤作为增益介质，其芯径介于IOum 25um之间。在本实用新型优选实施例中，所述主放掺镱光纤3-3的芯径为lOum。这样主放级3 既保证有足够的增益得到高功率脉冲，又可保证脉冲激光的单模输出，从而达到经放大后得到低重复频率、高峰值功率的单模脉冲的目的。本实用新型的工作原理如下待放大的低重频脉冲信号经光纤环形器1-1输入后，通过一个带宽为15nm的光纤滤波器1-2送至预放掺镱光纤1-3中进行放大。放大后的脉冲信号经980/1053nm的波分复用器1-4后，由中心波长为1053nm的光纤反射镜1_5反射进行二次放大。与此同时，980nm 泵浦激光器1-6同时补充能量至波分复用器1-4。最后经过二次放大后的脉冲信号通过光纤环形器1-1输出至隔离组件2中。隔离组件2的光隔离器使脉冲单向传输，以消除主放级3的后向散射对预放级1 的影响，及部分频域噪声。而电光快门则可以消除时域噪声。主放级3中的模场适配器3-1将普通单模光纤和大芯径光纤低损耗的连接起来， 以避免直接焊接的巨大损耗。915nm多模泵浦激光器3_5产生的泵浦光经过泵浦保护滤波器3-4后送至多模泵浦耦合器3-2中。该泵浦保护滤波器3-4用于保护大功率的915nm多模泵浦激光器3-5，防止非线性效应引起的后向散射打坏泵浦激光器。915nm多模泵浦激光器3-5则为脉冲泵浦，并与光电快门2-2 —同与信号脉冲进行同步，从而减小低重频工作条件下放大器的时域噪声。高功率的多模泵浦耦合器3-2将上述高功率的泵浦光耦合进主放掺镱光纤3-3中进行放大后输出。
权利要求1.一种脉冲光纤放大器，其特征在于主要由预放级(1)、主放级(3)、以及连接在两级之间的隔离组件O)构成，其中预放级(1)包括光纤环形器(1-1)、光纤滤波器(1-2)、预放掺镱光纤(1-3)、波分复用器(1-4)、光纤反射镜(1-5)和980nm泵浦激光器(1_6)；光纤环形器(1_1)的3个端口分别连接信号输入光纤、光纤滤波器(1- 和隔离组件O)；光纤滤波器(1- 经由预放掺镱光纤(1-3)与波分复用器(1-4)的公共端相连，波分复用器(1-4)的2个复用端则分别连接光纤反射镜(1-5)和980nm泵浦激光器(1_6)；隔离组件(2)包括光纤隔离器(2-1)和光电快门0-2)；光纤隔离器的两端分别连接光纤环形器(1-1)和光电快门0-2)的入射端；光电快门0-2)的出射端与主放级 ⑶相连；主放级C3)包括模场适配器(3-1)、多模泵浦耦合器(3-2)、主放掺镱光纤(3-3)、泵浦保护滤波器(3-4)和915nm多模泵浦激光器(3_5)；模场适配器(3_1)的两端分别连接光电快门(2-2)和多模泵浦耦合器(3-2)的其中一个入射端；915nm多模泵浦激光器(3_5)经由泵浦保护滤波器(3-4)连接至多模泵浦耦合器(3-2)的另一个入射端；多模泵浦耦合器 (3-2)的出射端连接信号输出光纤。
2.根据权利要求1所述的一种脉冲光纤放大器，其特征在于预放掺镱光纤(1-3)为吸收系数200B/m 300dB/m之间的单模掺镱光纤，主放掺镱光纤(3_3)为芯径介于IOum 25um之间的双包层掺镱光纤。
3.根据权利要求1或2所述的一种脉冲光纤放大器，其特征在于波分复用器(1-4)为工作波长为980nm和1053nm的波分复用器(1-4)。
4.根据权利要求3所述的一种脉冲光纤放大器，其特征在于光纤反射镜(1-5)为中心波长为1053nm的光纤反射镜(1-5)。
5.根据权利要求1或2所述的一种脉冲光纤放大器，其特征在于光纤滤波器(1-2)的带宽为15nm。
专利摘要本实用新型公开一种脉冲光纤放大器，其整体上采用“预放+主放”的两级放大结构。预放级采用高掺杂的单模掺镱光纤作为增益介质，主放采用大芯径的双包层掺镱光纤作为增益介质，两极之间加入隔离组件，因此本实用新型可工作于较低的重复频率(赫兹量级)，可将峰值功率瓦级的脉冲放大到千瓦级的脉冲，本放大器的结构较为特殊，可以用在低重复频率高功率的脉冲放大领域的研究。
文档编号H01S3/067GK202183550SQ201120236258
公开日2012年4月4日 申请日期2011年7月6日 优先权日2011年7月6日
发明者伍浩成, 刘霄海, 吴国锋, 岳耀笠, 杨军, 覃波, 赵灏, 鞠涛 申请人:中国电子科技集团公司第三十四研究所