一种泵浦光源及其构成的光纤放大器的制作方法

本发明涉及光纤放大器技术领域，尤其涉及一种可同时输出单模及多模光的泵浦光源及其构成的放大器。

背景技术：

当前的泵浦激光器，只能单独输出单模、多模其中一种模式的泵浦光。单模输出时采用纤芯泵浦，泵浦功率较低；多模输出时泵浦功率较大，但是只能应用于包层泵浦的双包层光纤。在实际的大功率掺铒光纤放大器中通常既要使用单模泵浦，同时也需要使用多模泵浦。

目前常规的大功率掺铒光纤放大器一般情况下包括预放级和功放级，如图1所示，预放级以掺铒光纤103作为有源光纤，使用单模泵浦激光器108进行泵浦，泵浦方式为纤芯泵浦，信号光经过第一光隔离器101到达波分复用器102，单模泵浦激光器108输出的泵浦光直接进入波分复用器102，波分复用器102将信号光与泵浦光耦合输出到掺铒光纤103的纤芯中，对信号光进行预放大；在预放级之后的功放级以铒镱双包层光纤106作为有源光纤，使用多模泵浦激光器109进行泵浦，泵浦方式为包层泵浦，预放大的信号光经过第二光隔离器104达到泵浦耦合器105，多模泵浦激光器109输出的泵浦光直接进入泵浦耦合器105，泵浦耦合器105将信号光耦合到输出端的铒镱双包层光纤106的纤芯中传输，将泵浦光耦合到输出端的铒镱双包层光纤106的包层中传输，信号光得到进一步放大，从输出端107输出。因此，现有技术同时得到单模及多模泵浦需要使用两个独立的泵浦激光器，导致模块功耗较高，结构不紧凑，成本高。

技术实现要素：

基于此，本发明的目的在于，提供一种可同时输出单模及多模光的泵浦光源及其构成的光纤放大器。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种泵浦光源，包括多模泵浦激光器、耦合器和模式变换器；所述耦合器的输入端与所述多模泵浦激光器的输出端相连，所述耦合器的第一输出端与所述模式变换器的输入端相连，所述模式变换器的输出端输出单模泵浦光，所述耦合器的第二输出端输出多模泵浦光。

相对于现有技术，本发明通过合理设计，将多模泵浦激光器、耦合器和模式变换器有机结合，多模泵浦激光器输出的光通过所述耦合器后分为两束，一束作为多模泵浦光，另一束通过模式变换器转换为单模泵浦光，从而实现只需一个多模泵浦激光器即可同时输出单模及多模泵浦光，使得泵浦光源的结构更加紧凑，降低成本，减小功耗。

进一步地，所述多模泵浦激光器包括多模泵浦芯片和输出尾纤，所述输出尾纤为双包层光纤。

进一步地，所述多模泵浦激光器为980nm多模泵浦激光器。

进一步地，所述耦合器的第一输出端和第二输出端的分光比为30/70。

本发明还提供一种光纤放大器，包括本发明所述的泵浦光源和放大光路；所述放大光路包括一级放大光路和二级放大光路，所述泵浦光源输出的单模泵浦光与一级放大光路相连，对信号光进行一级放大；所述泵浦光源输出的多模泵浦光与二级放大光路相连，对一级放大后的信号光进行二级放大。

相对于现有技术，本发明的光纤放大器使用单一泵浦光源即可实现同时对两级放大结构进行泵浦，可以弥补现有结构的不足，克服现有结构功耗大、泵浦利用率低、结构不够紧凑，且泵浦激光器使用种类多导致驱动及控制复杂的问题。

进一步地，所述一级放大光路包括第一光隔离器、波分复用器和掺铒光纤；所述二级放大光路包括第二光隔离器、合束器和双包层铒镱共掺光纤；所述波分复用器的信号输入端与所述第一光隔离器的输出端相连，所述波分复用器的泵浦输入端与所述模式变换器的输出端相连，所述波分复用器的输出端与所述掺铒光纤的输入端相连；所述第二光隔离器的输入端与掺铒光纤的输出端相连；所述合束器的信号输入端与所述第二光隔离器的输出端相连，所述合束器的泵浦输入端与所述耦合器的第二输出端相连，所述合束器的输出端与所述双包层铒镱共掺光纤的输入端相连。

进一步地，所述光纤放大器还包括第三光隔离器，所述第三光隔离器的输入端与双包层铒镱共掺光纤的输出端相连。

进一步地，所述波分复用器为980/1550波分复用器。

进一步地，所述合束器的信号输入端为单模光纤，泵浦输入端为多模光纤，输出端为双包层光纤。

为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。

附图说明

图1为现有的光纤放大器的结构示意图。

图2为实施例的泵浦光源的结构示意图。

图3为实施例的光纤放大器的结构示意图。

具体实施方式

请同时参阅图2-3，图2为本实施例的泵浦光源的结构示意图，图3为实施例的光纤放大器的结构示意图。

本实施例的泵浦光源200包括多模泵浦激光器210、耦合器220和模式变换器230，所述耦合器220的输入端与所述多模泵浦激光器210的输出端相连，所述耦合器220的第一输出端与所述模式变换器230的输入端相连，所述模式变换器230的输出端输出单模泵浦光，所述耦合器220的第二输出端输出多模泵浦光。

具体的，所述多模泵浦激光器210为980nm多模泵浦激光器，其包括多模泵浦芯片211和输出尾纤212，所述输出尾纤212为双包层光纤；所述耦合器220对模式不敏感，其第一输出端和第二输出端的分光比为30/70；所述模式变换器230可以将多模泵浦光转换为单模泵浦光。从而，尾纤输出后通过耦合器分为两束，一束耦合入多模光纤，作为多模泵浦，另一束通过模式变换器将包层中的多模光转换为单模光并耦合入单模光纤中，作为单模泵浦。模式变换器对于原本由纤芯传输的泵浦光没有任何影响，该部分的泵浦光可直接耦合入单模光纤。

本实施例的光纤放大器包括泵浦光源200和放大光路300，所述放大光路300包括一级放大光路和二级放大光路，所述泵浦光源200输出的单模泵浦光与一级放大光路相连，对信号光进行一级放大；所述泵浦光源200输出的多模泵浦光与二级放大光路相连，对一级放大后的信号光进行二级放大。

具体的，所述一级放大光路包括第一光隔离器311、波分复用器312和掺铒光纤313；所述二级放大光路包括第二光隔离器321、合束器322和双包层铒镱共掺光纤323；所述波分复用器312的信号输入端与所述第一光隔离器311的输出端相连，所述波分复用器312的泵浦输入端与所述模式变换器230的输出端相连，所述波分复用器312的输出端与所述掺铒光纤313的输入端相连；所述第二光隔离器321的输入端与掺铒光纤313的输出端相连；所述合束器322的信号输入端与所述第二光隔离器321的输出端相连，所述合束器322的泵浦输入端与所述耦合器220的第二输出端相连，所述合束器322的输出端与所述双包层铒镱共掺光纤323的输入端相连。

具体的，所述光纤放大器还包括第三光隔离器400，所述第三光隔离器400的输入端与双包层铒镱共掺光纤323的输出端相连。

本实施例中，耦合器220为30/70耦合器；波分复用器312为980/1550波分复用器；合束器322的信号输入端为普通g.652光纤，泵浦输入端为105/125多模光纤，输出端为ofs的8/125双包层光纤，该器件可以将单模信号光与多模泵浦光进行合束后注入至双包层铒镱共掺光纤323；双包层铒镱共掺光纤323为ofs的7/125双包层铒镱共掺光纤。

本实施例的具体连接方式及工作原理如下：

980nm多模泵浦激光器210输出的多模泵浦光经过30/70耦合器220后分成两路，一路功率为泵浦总输出的30％，另一路功率为泵浦总输出的70％；30/70耦合器220的30％输出端口与模式变换器230连接，经模式变换器230转换后作为单模泵浦；30/70耦合器220的70％输出端口作为多模泵浦。

波长为1550nm、功率为0～10mw的信号光经由光纤跳线a输入，经过第一光隔离器311，与980/1550波分复用器312的1550端口连接；同时，模式变换器230的输出端与980/1550波分复用器312的980端口连接；从而，980/1550波分复用器312将1550nm信号光和经模式变换器230转换后的980nm单模泵浦光一起输入到纤芯泵浦单模掺铒光纤313中，980nm单模泵浦光作为泵浦对1550nm信号光进行预放大，预放大后的信号光的功率为20～30mw。

预放大后的信号光通过第二光隔离器321，进入到合束器322的信号输入端；同时，30/70耦合器220的70％输出端口与合束器322的泵浦输入端连接；从而，合束器322将预放大后的1050nm信号光和经30/70耦合器220的70％输出端口输出的980nm多模泵浦光进行合束后注入至双包层铒镱共掺光纤323中，980nm多模泵浦光作为泵浦对1550nm信号光进行进一步放大；进一步放大后的1550信号光从第三光隔离器400输出，最终放大后的信号光的输出功率为5～10w。

相对于现有技术，本发明将多模泵浦激光器、耦合器和模式变换器有机结合，可以实现只需一个多模泵浦激光器即可同时输出单模及多模泵浦光，且使用单一泵浦光源即可实现同时对两级放大结构进行泵浦，可以弥补现有结构的不足，克服现有结构功耗大、泵浦利用率低、结构不够紧凑，且泵浦激光器使用种类多导致驱动及控制复杂的问题。

以上所述实施例仅表达了本发明的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。