一种高集成的多级多双程光纤放大结构制造技术

本发明专利技术公开了一种高集成的多级多双程光纤放大结构，包括：四个光纤放大模块、两个光纤光栅和一个四端口环形器。本发明专利技术能实现最多6程放大的效果，而使用的器件只有4级放大器的器件；同时，每级放大器模块最多只有泵浦源、泵浦信号耦合器、增益光纤、包层泵浦滤除器四个器件，优化省略了带通滤波器和隔离器两个器件，使得在取得高增益、低噪声的放大激光信号的同时，整个系统的成本低，集成度高，稳定性好。

【技术实现步骤摘要】
一种高集成的多级多双程光纤放大结构
本专利技术涉及光纤放大
，尤其是一种高集成的多级多双程光纤放大结构。
技术介绍
光纤激光器光束质量高、稳定性好、成本低、结构简单，近年来，光纤激光器的应用不断拓展，如低功率的打标、雕刻，高功率的重金属的切割、焊接，特别是单频、低噪声的光纤激光器在相干激光雷达、原子冷却、原子钟、激光光谱学、光纤传感等领域的应用，使得光纤激光器的发展越来越快。传统的高功率光纤激光器主要采用的是主振荡功率放大(MOPA)方案，由一个外置种子源加上多级的光纤放大组成，光纤放大一般采用单程线形结构，从种子光输入到多级放大后的激光输出，此线形结构中，为降低整个放大器噪声，级间需要增加带通滤波器来滤除泵浦光和放大的自发辐射光，同时还需要增加隔离器来阻隔后级由于熔接质量不好导致的微镜面反射或者非线性布里渊(SBS)散射，器件类型较多导致成本高，尤其在高功率激光放大时，由于需要降低整体放大过程中引入的噪声，每级放大器的增益需要控制，因此，单程光纤放大结构需要较多级的光纤放大器级联，成本进一步增加的同时，系统的结构复杂，集成度也降低。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种高集成的多级多双程光纤放大结构，在取得高增益、低噪声的放大激光信号的同时，整个系统的成本低，集成度高，稳定性好。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种高集成的多级多双程光纤放大结构，包括：四个光纤放大模块、两个光纤光栅和一个四端口环形器；其中，第一光纤放大模块10的输出端与四端口环形器的1端口相连，第二光纤放大模块20的输入端与四端口环形器的2端口相连，输出端与第一光纤光栅50相连，第三光纤放大模块30的输入端与四端口环形器的3端口相连，输出端与第二光纤光栅60相连，第四光纤放大模块40的输入端与四端口环形器的4端口相连，输出端作为最终的放大激光信号输出。优选的，光纤放大模块为单模纤芯泵浦光纤放大器或者多模包层泵浦光纤放大器，或者是二者的组合放大。优选的，光纤放大模块的泵浦方向可以是正向泵浦、反向泵浦以及双向泵浦。优选的，光纤放大模块包括泵浦源、泵浦信号耦合器、增益光纤和包层泵浦滤除器；泵浦源连接泵浦信号耦合器的泵浦端，泵浦信号耦合器的输出端连接增益光纤，包层泵浦时，增益光纤的输出端连接包层泵浦滤除器，纤芯泵浦时无需包层泵浦滤除器。优选的，四端口环形器为单向通光器件，即1端口进入环形器的光只会从2端口输出，从2端口进入的光只会从3端口输出，从3端口进入的光只会从4端口输出。本专利技术的有益效果为：本专利技术能实现最多6程放大的效果，而使用的器件只有4级放大器的器件；同时，每级放大器模块最多只有泵浦源、泵浦信号耦合器、增益光纤、包层泵浦滤除器四个器件(单模纤芯泵浦结构不需要包层泵浦滤除器件)，优化省略了带通滤波器和隔离器两个器件，使得在取得高增益、低噪声的放大激光信号的同时，整个系统的成本低，集成度高，稳定性好。附图说明图1为本专利技术的整体结构示意图。图2为本专利技术的光纤放大器模块的正向单模纤芯泵浦结构示意图。图3为本专利技术的光纤放大器模块的反向多模泵浦结构示意图。图4为本专利技术的光纤放大器模块的双向泵浦示意图。其中，10、第一光纤放大模块；20、第二光纤放大模块；30、第三光纤放大模块；40、第四光纤放大模块；50、第一光纤光栅；60、第二光纤光栅；00、四端口环形器；70、第一光纤放大模块10和第二光纤放大模块20中的泵浦信号耦合器；80、第一光纤放大模块10和第二光纤放大模块20中的泵浦源；90、第一光纤放大模块10和第二光纤放大模块20中的增益光纤；101、第三光纤放大模块30中的包层泵浦滤除器；901、第三光纤放大模块30中的增益光纤；801、第三光纤放大模块30中的泵浦源；701、第三光纤放大模块30中的泵浦信号耦合器；102、103、第四光纤放大模块40中的包层泵浦滤除器；702、703、第四光纤放大模块40中的泵浦信号耦合器；802、803、第四光纤放大模块40中的泵浦源；902、第四光纤放大模块40中的增益光纤。具体实施方式如图1所示，一种高集成的多级多双程光纤放大结构，包括：四个光纤放大模块、两个光纤光栅和一个四端口环形器；其中，第一光纤放大模块10的输出端与四端口环形器的1端口相连，第二光纤放大模块20的输入端与四端口环形器的2端口相连，输出端与第一光纤光栅50相连，第三光纤放大模块30的输入端与四端口环形器的3端口相连，输出端与第二光纤光栅60相连，第四光纤放大模块40的输入端与四端口环形器的4端口相连，输出端作为最终的放大激光信号输出。微弱信号光首次进入第一光纤放大模块10，第一光纤放大模块10一般为单模纤芯泵浦放大器，内包含单模泵浦激光器、泵浦信号耦合器件以及单模单包层增益光纤，单模单包层增益光纤在泵浦信号耦合器的右边。如图2所示，采用前向泵浦结构，依次连接泵浦激光器80、泵浦信号耦合器70、增益光纤90以及四端口环形器00的1端口。利用环形器的单向导光特性，经过第一光纤放大模块10的一级放大后，信号光进入环形器2端口，进行二级双程放大；根据信号光的强度，选择二级放大为单模纤芯泵浦或是多模包层泵浦，作为一种具体的实施方式，假设经过一级放大后，信号光的强度不够大，二级继续采用单模纤芯泵浦，第二光纤放大模块20结构和器件同第一光纤放大模块10，第二光纤放大模块20连接第一光纤光栅50，由光纤光栅将信号光反射，再次进入第一光纤放大模块20进行二程放大，同时透射剩余泵浦光以及ASE光，同样的，经过双程放大后的信号光由四端口环形器的2端口进入3端口，进行第三级放大。第三光纤放大模块30为多模包层泵浦放大器，泵浦的结构可为前向泵浦或者后向泵浦或者双向泵浦，作为一种具体的实施方式，第三光纤放大模块30为后向多模泵浦，如图1和图3所示，四端口环形器3端口连接包层泵浦滤除器101，以保证返回3端口的信号光纯净度，同时提高了环形器的稳定性。然后依次连接增益光纤901、泵浦信号合束器701，多模泵浦源801，组成第三光纤放大模块30，最后连接第二光纤光栅60，光纤光栅反射信号光进行再次放大，同时透过泵浦光和ASE光。二次双程放大后的信号光经过四端口环形器的3端口进入四端口环形器的4端口，进行下一级的放大。第四光纤放大模块40同为多模包层泵浦放大器，可选地，第四光纤放大模块40的泵浦结构可为前向泵浦、后向泵浦、双向泵浦。作为一种具体的实施方式，第四光纤放大模块40为双向泵浦结构，如图1和图4所示，四端口环形器4端口连接包层泵浦滤除器102，以滤除放大器40返回的包层泵浦光，提高环形器的串扰度，保证环形器的稳定工作。然后依次连接泵浦信号合束器702、泵浦源802、增益光纤902、泵浦信号合束器703、泵浦源803、包层泵浦滤除器103，组成第四光纤放大模块40，放大后的信号光经过包层泵浦滤除器滤除包层泵浦光后输出，保证输出信号光的纯净度；可选地，为防止回光对整个系统的危害，可在第四光纤放大模块40后连接高功本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高集成的多级多双程光纤放大结构，其特征在于，包括：四个光纤放大模块、两个光纤光栅和一个四端口环形器；其中，第一光纤放大模块(10)的输出端与四端口环形器的1端口相连，第二光纤放大模块(20)的输入端与四端口环形器的2端口相连，输出端与第一光纤光栅(50)相连，第三光纤放大模块(30)的输入端与四端口环形器的3端口相连，输出端与第二光纤光栅(60)相连，第四光纤放大模块(40)的输入端与四端口环形器的4端口相连，输出端作为最终的放大激光信号输出。/n

【技术特征摘要】
1.一种高集成的多级多双程光纤放大结构，其特征在于，包括：四个光纤放大模块、两个光纤光栅和一个四端口环形器；其中，第一光纤放大模块(10)的输出端与四端口环形器的1端口相连，第二光纤放大模块(20)的输入端与四端口环形器的2端口相连，输出端与第一光纤光栅(50)相连，第三光纤放大模块(30)的输入端与四端口环形器的3端口相连，输出端与第二光纤光栅(60)相连，第四光纤放大模块(40)的输入端与四端口环形器的4端口相连，输出端作为最终的放大激光信号输出。


2.如权利要求1所述的高集成的多级多双程光纤放大结构，其特征在于，光纤放大模块为单模纤芯泵浦光纤放大器或者多模包层泵浦光纤放大器，或者是二者的组合放大。


3...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨润兰，钱勇，路桥，张媛媛，丁建永，
申请(专利权)人：南京先进激光技术研究院，
类型：新型
国别省市：江苏;32