高增益全光纤激光放大器及高增益激光放大方法技术

本发明专利技术实施例提供了一种高增益全光纤激光放大器及高增益激光放大方法，其中高增益全光纤激光放大器用于对输入的信号光进行放大，包括泵浦源和激光介质；泵浦源用于输出与信号光同步且脉宽低于激光粒子的上能态寿命的泵浦激光脉冲，并用于在上一泵浦激光脉冲激励的激光粒子消耗完毕后输出下一泵浦激光脉冲。相比现有技术，本发明专利技术抑制了ASE的增长，实现了更高放大倍数并保持了较高的放大效率，从而降低了放大器的级数，进而降低了非线性的积累、系统的复杂性以及激光器的成本。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术实施例提供了一种，其中高增益全光纤激光放大器用于对输入的信号光进行放大，包括泵浦源和激光介质；泵浦源用于输出与信号光同步且脉宽低于激光粒子的上能态寿命的泵浦激光脉冲，并用于在上一泵浦激光脉冲激励的激光粒子消耗完毕后输出下一泵浦激光脉冲。相比现有技术，本专利技术抑制了ASE的增长，实现了更高放大倍数并保持了较高的放大效率，从而降低了放大器的级数，进而降低了非线性的积累、系统的复杂性以及激光器的成本。【专利说明】
本专利技术属于激光器
，尤其涉及一种可抑制ASE的增长，实现更高放大倍 数并保持较高的放大效率的。
技术介绍
传统上光纤激光放大器属于高增益放大器，早期许多文献均报道了光纤激光器可 实现极高增益，可与固体激光器中的再生放大器或前级的指数放大（单级实现60dB甚至更 高）相比。然而，在实际的光纤激光放大器中，特别是在脉冲光纤激光放大器中，设计人员 非常小心地设计单级放大器的增益（通常为13_20dB)，为了实现高增益往往需要采用多级 放大器的放大链方案。 这一普遍做法有其特定的理由，脉冲全光纤激光放大器中ASE和背景噪声是最大 的限制之一。信号光和自发辐射在放大器中的竞争是个普遍问题，而这个问题在光纤放大 器中特别突出；更高的放大倍数意味着ASE的增长更快，更容易出现；因此要求控制单级放 大倍数，并在级间使用滤波器滤掉ASE成分。其次，对于放大器效率的考虑。基本的激光放 大理论中,放大倍数越高,可实现的光转换效率就越低。有意识地控制单级放大器的放大倍 数也是为了实现每级放大器较高的放大效率。 但多级的全光纤放大链会带来许多问题。除了增加系统的复杂性、增加激光器的 成本、降低光纤激光器的稳定性和可靠性之外，还会因为光纤元器件的增加而累积更多的 非线性，引起光谱变形、脉冲畸变，降低有效输出甚至破坏器件，破坏激光器系统。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种高增益全光纤激光放大器，以抑制了 ASE 的增长，实现更高放大倍数并保持较高的放大效率，减少放大器的级数，进而降低非线性的 积累系统的复杂性以及激光器的成本。 为实现上述目的，本专利技术实施例提供一种高增益全光纤激光放大器，用于对输入 的信号光进行放大，所述高增益全光纤激光放大器包括泵浦源和激光介质；所述泵浦源用 于输出与所述信号光同步且脉宽低于激励所述激光介质得到的激光粒子的上能态寿命的 泵浦激光脉冲，并用于在上一泵浦激光脉冲激励的激光粒子消耗完毕后输出下一泵浦激光 脉冲。 优选的，所述泵浦功率极高从而大大缩短了激光粒子的上能态寿命7 = 其中T21为自发辐射上能态寿命，所述Pp是以阈值泵浦功率Pth为单位归一化的泵浦功率， 所述Pth是增益为零时的泵浦功率。这使得激光粒子可通过受激发射的形式被更快消耗，提 供更高增益；而且对上能态的补充更加充分迅捷。 优选的，所述信号光由种子激光器生成，所述泵浦源和所述种子激光器采用同步 的脉冲电流源进行驱动。 优选的，所述的高增益全光纤激光放大器为单模全光纤激光放大器。 优选的，所述的高增益全光纤激光放大器包括预放大器和主放大器两级放大器； 所述预放大器的泵浦源为单模二极管激光器，所述主放大器的为多模单管半导体 激光器，且所述主放大器包括双包层大模场光纤。 优选的，所述的高增益全光纤激光放大器也包括一级放大器。 优选的，所述泵浦源为大功率半导体激光器。 本专利技术实施例还提供了一种高增益激光放大方法，包括： 利用与信号光同步的泵浦激光脉冲对所述信号光进行放大，所述泵浦激光脉冲的 脉宽低于激励所述激光介质得到的激光粒子的上能态寿命且在上一泵浦激光脉冲激励的 激光粒子消耗完毕后输出下一泵浦激光脉冲。 优选的,所述激光粒子的上能态寿希 【权利要求】1. 一种高增益全光纤激光放大器，用于对输入的信号光进行放大，其特征在于，所述高 增益全光纤激光放大器包括泵浦源和激光介质；所述泵浦源用于输出与所述信号光同步且 脉宽低于激励所述激光介质得到的激光粒子的上能态寿命的泵浦激光脉冲，并用于在上一 泵浦激光脉冲激励的激光粒子消耗完毕后输出下一泵浦激光脉冲。2. 如权利要求1所述的高增益全光纤激光放大器，其特征在于，所述激光粒子的上能 态寿命，其中τ21为自发辐射上能态寿命，所述P p是以阈值泵浦功率Pth为单位归 一化的泵浦功率，所述Pth是增益为零时的泵浦功率。3. 如权利要求1所述的高增益全光纤激光放大器，其特征在于，所述信号光由种子激 光器生成，所述泵浦源和所述种子激光器采用同步的脉冲电流源进行驱动。4. 如权利要求3所述的高增益全光纤激光放大器，其特征在于，所述的高增益全光纤 激光放大器为单模全光纤激光放大器。5. 如权利要求3所述的高增益全光纤激光放大器，其特征在于，所述的高增益全光纤 激光放大器包括预放大器和主放大器两级放大器； 所述预放大器的泵浦源为单模二极管激光器，所述主放大器的为多模单管半导体激光 器，且所述主放大器包括双包层大模场光纤。6. 如权利要求3所述的高增益全光纤激光放大器，其特征在于，所述的高增益全光纤 激光放大器包括一级放大器。7. 如权利要求3所述的高增益全光纤激光放大器，其特征在于，所述泵浦源为大功率 半导体激光器。8. -种高增益激光放大方法，其特征在于，所述方法包括： 利用与信号光同步的泵浦激光脉冲对所述信号光进行放大，所述泵浦激光脉冲的脉宽 低于激励所述激光介质得到的激光粒子的上能态寿命且在上一泵浦激光脉冲激励的激光 粒子消耗完毕后输出下一泵浦激光脉冲。9. 如权利要求8所述的高增益激光放大方法，其特征在于，所述激光粒子的上能态寿 命'其中τ21为自发辐射上能态寿命，所述P p是以阈值泵浦功率Pth为单位归一 化的泵浦功率，所述Pth是增益为零时的泵浦功率。10. 如权利要求8所述的高增益激光放大方法，其特征在于，所述方法应用在权利要求 1-7任一项所述的高增益全光纤激光放大器中。【文档编号】H01S3/067GK104393473SQ201410412828【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年8月20日 优先权日:2014年8月20日 【专利技术者】夏江帆, 赵青春, 陈建军 申请人:广东高聚激光有限公司, 苏州华必大激光有限公司, 南京华尔达激光有限公司本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高增益全光纤激光放大器，用于对输入的信号光进行放大，其特征在于，所述高增益全光纤激光放大器包括泵浦源和激光介质；所述泵浦源用于输出与所述信号光同步且脉宽低于激励所述激光介质得到的激光粒子的上能态寿命的泵浦激光脉冲，并用于在上一泵浦激光脉冲激励的激光粒子消耗完毕后输出下一泵浦激光脉冲。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：夏江帆，赵青春，陈建军，
申请(专利权)人：广东高聚激光有限公司，苏州华必大激光有限公司，南京华尔达激光有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44