專利名稱：一種脈沖光纖放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光纖技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種脈沖光纖放大器。
背景技術(shù)：
目前，大多數(shù)的脈沖光纖放大器主要是用摻鉺光纖作為增益介質(zhì)，其主要由摻鉺光纖(EDF)、泵浦激光器(Pump-LD)、光無源器件、控制單元和監(jiān)控接口(通信接口)五個基本部分組成。其中光無源器件包括波分復(fù)用器(WDM)、光隔離器(ISO)、光纖連接器(FC/ APC)和光耦合器(Coupler)。波分復(fù)用器作用是將信號光與泵浦光耦合進(jìn)入摻鉺光纖，光隔離器是防止光路中反向光對摻鉺光纖放大器(EDFA)的影響，光纖連接器使摻鉺光纖放大器與通信系統(tǒng)或光纜線路的連接變得容易，光耦合器從輸入和輸出中分路出一部分光 (5%左右)送到光探測器(PIN)，由控制單元對光纖放大器的工作進(jìn)行不間斷地控制，監(jiān)控接口向傳輸系統(tǒng)提供光纖放大器工作狀態(tài)信息，確保光纖放大器作為傳輸系統(tǒng)的一個部件，納入到統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控之中。上述摻鉺光纖放大器通常工作于較高的重復(fù)頻率(兆赫茲或吉赫茲量級)以及低功率(毫瓦量級)條件下，主要應(yīng)用于光纖通信領(lǐng)域中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種利用摻鐿光纖作為增益介質(zhì)，工作于較低的重復(fù)頻率(赫茲量級)，可將峰值功率瓦級的脈沖放大到千瓦級的一種脈沖光纖放大器。為解決上述問題，本發(fā)明所設(shè)計的一種脈沖光纖放大器，主要由預(yù)放級、主放級、 以及連接在兩級之間的隔離組件構(gòu)成，其中預(yù)放級包括光纖環(huán)形器、光纖濾波器、預(yù)放摻鐿光纖、波分復(fù)用器、光纖反射鏡和 980nm泵浦激光器；光纖環(huán)形器的3個端口分別連接信號輸入光纖、光纖濾波器和隔離組件；光纖濾波器經(jīng)由預(yù)放摻鐿光纖與波分復(fù)用器的公共端相連，波分復(fù)用器的2個復(fù)用端則分別連接光纖反射鏡和980nm泵浦激光器；隔離組件包括光纖隔離器和光電快門；光纖隔離器的兩端分別連接光纖環(huán)形器和光電快門的入射端；光電快門的出射端與主放級相連；主放級包括模場適配器、多模泵浦耦合器、主放摻鐿光纖、泵浦保護(hù)濾波器和 915nm多模泵浦激光器；模場適配器的兩端分別連接光電快門和多模泵浦耦合器的其中一個入射端；915nm多模泵浦激光器經(jīng)由泵浦保護(hù)濾波器連接至多模泵浦耦合器的另一個入射端；多模泵浦耦合器的出射端連接信號輸出光纖。上述方案所述預(yù)放摻鐿光纖為吸收系數(shù)介于200B/m 300dB/m之間的單模摻鐿光纖，主放摻鐿光纖為芯徑介于IOum 25um之間的雙包層摻鐿光纖。上述方案所述波分復(fù)用器為工作波長為980nm和1053nm的波分復(fù)用器。上述方案所述光纖反射鏡為中心波長為1053nm的光纖反射鏡。上述方案所述光纖濾波器的帶寬為15nm。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明整體上采用摻鐿光纖作為增益介質(zhì)，并配合“預(yù)放+主放”的兩級放大結(jié)構(gòu)來提供泵浦效率和減少噪聲，以及在兩極之間加入隔離組件來減小噪聲和非線性效應(yīng)，從而使得本發(fā)明能夠工作于較低的重復(fù)頻率(赫茲量級)，并可將峰值功率瓦級的脈沖放大到千瓦級；另外，本發(fā)明還采用全光纖、全固態(tài)化結(jié)構(gòu)，使其整體結(jié)構(gòu)更緊湊、性能也穩(wěn)定，這也讓本發(fā)明更適用于低重復(fù)頻率、高功率的脈沖放大方面的研究領(lǐng)域。


圖1為本發(fā)明一種脈沖光纖放大器的光路原理圖。圖中標(biāo)號1、預(yù)放級；1-1、光纖環(huán)形器；1-2、光纖濾波器；1-3、預(yù)放摻鐿光纖；1_4、波分復(fù)用器；1-5、光纖反射鏡；l-6、980nm泵浦激光器；2、隔離組件；2-1、光纖隔離器；2-2、光電快門；3、主放級；3-1、模場適配器；3-2、多模泵浦耦合器；3_3、主放摻鐿光纖；3_4、泵浦保護(hù)濾波器；3-5、915nm多模泵浦激光器。
具體實(shí)施例方式參見圖1，本發(fā)明一種脈沖光纖放大器，主要由預(yù)放級1、主放級3、以及連接在兩級之間的隔離組件2構(gòu)成。其中預(yù)放級1包括光纖環(huán)形器1-1、光纖濾波器1-2、預(yù)放摻鐿光纖1-3、波分復(fù)用器 1-4、光纖反射鏡1-5和980nm泵浦激光器1_6。光纖環(huán)形器1_1的3個端口分別連接信號輸入光纖、光纖濾波器1-2和隔離組件2。光纖濾波器1-2經(jīng)由預(yù)放摻鐿光纖1-3與波分復(fù)用器1-4的公共端相連，波分復(fù)用器1-4的2個復(fù)用端則分別連接光纖反射鏡1-5和980nm 泵浦激光器1-6。預(yù)放級1采用高摻雜的單模摻鐿光纖作為增益介質(zhì)，其吸收系數(shù)200B/ m 300dB/m之間。在本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中，所述預(yù)放摻鐿光纖1_3的吸收系數(shù)250dB/m。 此外，在本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中，所選用的光纖濾波器1-2的帶寬為15nm ；波分復(fù)用器1_4為工作波長為980nm和1053nm的波分復(fù)用器1-4 ；光纖反射鏡1-5為中心波長為1053nm的光纖反射鏡1-5。在主放級3之前加入預(yù)放級1進(jìn)行雙程放大，能夠有效提高泵浦效率和減少噪聲。隔離組件2用以減小噪聲和降低各種非線性效應(yīng)，其包括光纖隔離器2-1和光電快門2-2。光纖隔離器2-1的兩端分別連接光纖環(huán)形器1-1和光電快門2-2的入射端；光電快門2-2的出射端與主放級3相連。光纖隔離器2-1可以濾掉頻域噪聲，而電光快門與主放級3的980nm泵浦激光器1_6通過電信號來同步，這樣主放級3可以實(shí)行脈沖泵浦來降低時域噪聲。主放級3包括模場適配器3-1、多模泵浦耦合器3-2、主放摻鐿光纖3_3、泵浦保護(hù)濾波器3-4和915nm多模泵浦激光器3_5 ；模場適配器3_1的兩端分別連接光電快門2_2 和多模泵浦耦合器3-2的其中一個入射端；915nm多模泵浦激光器3_5經(jīng)由泵浦保護(hù)濾波器3-4連接至多模泵浦耦合器3-2的另一個入射端；多模泵浦耦合器3-2的出射端連接信號輸出光纖。主放級3采用大芯徑雙包層摻鐿光纖作為增益介質(zhì)，其芯徑介于IOum 25um 之間。在本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中，所述主放摻鐿光纖3-3的芯徑為lOum。這樣主放級3既保證有足夠的增益得到高功率脈沖，又可保證脈沖激光的單模輸出，從而達(dá)到經(jīng)放大后得到低重復(fù)頻率、高峰值功率的單模脈沖的目的。本發(fā)明的工作原理如下待放大的低重頻脈沖信號經(jīng)光纖環(huán)形器1-1輸入后，通過一個帶寬為15nm的光纖濾波器1-2送至預(yù)放摻鐿光纖1-3中進(jìn)行放大。放大后的脈沖信號經(jīng)980/1053nm的波分復(fù)用器1-4后，由中心波長為1053nm的光纖反射鏡1_5反射進(jìn)行二次放大。與此同時，980nm 泵浦激光器1-6同時補(bǔ)充能量至波分復(fù)用器1-4。最后經(jīng)過二次放大后的脈沖信號通過光纖環(huán)形器1-1輸出至隔離組件2中。隔離組件2的光隔離器使脈沖單向傳輸，以消除主放級3的后向散射對預(yù)放級1 的影響，及部分頻域噪聲。而電光快門則可以消除時域噪聲。主放級3中的模場適配器3-1將普通單模光纖和大芯徑光纖低損耗的連接起來， 以避免直接焊接的巨大損耗。915nm多模泵浦激光器3_5產(chǎn)生的泵浦光經(jīng)過泵浦保護(hù)濾波器3-4后送至多模泵浦耦合器3-2中。該泵浦保護(hù)濾波器3-4用于保護(hù)大功率的915nm多模泵浦激光器3-5，防止非線性效應(yīng)引起的后向散射打壞泵浦激光器。915nm多模泵浦激光器3-5則為脈沖泵浦，并與光電快門2-2 —同與信號脈沖進(jìn)行同步，從而減小低重頻工作條件下放大器的時域噪聲。高功率的多模泵浦耦合器3-2將上述高功率的泵浦光耦合進(jìn)主放摻鐿光纖3-3中進(jìn)行放大后輸出。
權(quán)利要求
1.一種脈沖光纖放大器，其特征在于主要由預(yù)放級(1)、主放級(3)、以及連接在兩級之間的隔離組件O)構(gòu)成，其中預(yù)放級(1)包括光纖環(huán)形器(1-1)、光纖濾波器(1-2)、預(yù)放摻鐿光纖(1-3)、波分復(fù)用器(1-4)、光纖反射鏡(1-5)和980nm泵浦激光器(1_6)；光纖環(huán)形器(1_1)的3個端口分別連接信號輸入光纖、光纖濾波器(1- 和隔離組件O)；光纖濾波器(1- 經(jīng)由預(yù)放摻鐿光纖(1-3)與波分復(fù)用器(1-4)的公共端相連，波分復(fù)用器(1-4)的2個復(fù)用端則分別連接光纖反射鏡(1-5)和980nm泵浦激光器(1_6)；隔離組件(2)包括光纖隔離器(2-1)和光電快門0-2)；光纖隔離器的兩端分別連接光纖環(huán)形器(1-1)和光電快門0-2)的入射端；光電快門0-2)的出射端與主放級 ⑶相連；主放級C3)包括模場適配器(3-1)、多模泵浦耦合器(3-2)、主放摻鐿光纖(3-3)、泵浦保護(hù)濾波器(3-4)和915nm多模泵浦激光器(3_5)；模場適配器(3_1)的兩端分別連接光電快門(2-2)和多模泵浦耦合器(3-2)的其中一個入射端；915nm多模泵浦激光器(3_5)經(jīng)由泵浦保護(hù)濾波器(3-4)連接至多模泵浦耦合器(3-2)的另一個入射端；多模泵浦耦合器 (3-2)的出射端連接信號輸出光纖。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種脈沖光纖放大器，其特征在于預(yù)放摻鐿光纖(1-3)為吸收系數(shù)200B/m 300dB/m之間的單模摻鐿光纖，主放摻鐿光纖(3_3)為芯徑介于10um 25um之間的雙包層摻鐿光纖。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種脈沖光纖放大器，其特征在于波分復(fù)用器(1-4)為工作波長為980nm和1053nm的波分復(fù)用器(1-4)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種脈沖光纖放大器，其特征在于光纖反射鏡(1-5)為中心波長為1053nm的光纖反射鏡(1-5)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種脈沖光纖放大器，其特征在于光纖濾波器(1-2)的帶寬為15nm。
全文摘要
本發(fā)明公開一種脈沖光纖放大器，其整體上采用“預(yù)放+主放”的兩級放大結(jié)構(gòu)。預(yù)放級采用高摻雜的單模摻鐿光纖作為增益介質(zhì)，主放采用大芯徑的雙包層摻鐿光纖作為增益介質(zhì)，兩極之間加入隔離組件，因此本發(fā)明可工作于較低的重復(fù)頻率(赫茲量級)，可將峰值功率瓦級的脈沖放大到千瓦級的脈沖，本放大器的結(jié)構(gòu)較為特殊，可以用在低重復(fù)頻率高功率的脈沖放大領(lǐng)域的研究。
文檔編號H01S3/16GK102280803SQ20111018822
公開日2011年12月14日 申請日期2011年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月6日
發(fā)明者伍浩成, 劉霄海, 吳國鋒, 岳耀笠, 楊軍, 覃波, 趙灝, 鞠濤 申請人:中國電子科技集團(tuán)公司第三十四研究所