一种光纤放大器制造技术

本实用新型专利技术提供了一种光纤放大器，包括：基于超表面的光会聚耦合器和掺杂光纤；所述光会聚耦合器用于将入射至所述光会聚耦合器的入光侧的信号光和泵浦光均会聚至会聚点，所述会聚点位于所述光会聚耦合器的出光侧；所述掺杂光纤的光输入端位于所述会聚点处。通过本实用新型专利技术实施例提供的光纤放大器，基于超表面技术制作光会聚耦合器，该能够光会聚耦合器将信号光和泵浦光耦合到掺杂光纤中，实现光信号放大。该光纤放大器尺寸小，便于集成；且光纤放大器加工简单，对精度要求较低，加工容差大，具有良好的插入损耗和串扰等性能指标。良好的插入损耗和串扰等性能指标。良好的插入损耗和串扰等性能指标。

【技术实现步骤摘要】
一种光纤放大器


[0001]本技术涉及光通信
，具体而言，涉及一种光纤放大器。

技术介绍

[0002]光纤放大器(Optical Fiber Ampler，简写OFA)是一种能够实现信号放大的新型放大器。传统的光纤放大器包括一路信号光和一路泵浦光，两路光可以进入光合束器，将信号光跟泵浦光耦合。该光合束器可以通过传统光路实现，但其体积较大，难以实现集成化、小型化，系统较为复杂。另一类是以熔融拉锥为代表的，通过改造光纤结构实现耦合。信号光和泵浦光通过光纤熔融拉锥的方式进入波分复用耦合器(wavelength division multiplexing coupler)，将信号光跟泵浦光耦合。
[0003]波分复用耦合器是一段五芯的多芯少模光纤，其截面图如图1所示，其中芯1
‑
4(其直径为a)用于传输LP
01
模的泵浦光，芯5用于传输LP
01
，LP
11
，LP
21
，LP
02
模式的信号光。当芯5与芯1
‑
4的距离d小于一定值时，信号光与泵浦光之间会发生耦合，进而耦合后的光传输到掺铒光纤中实现光放大。
[0004]该光纤放大器在理想状态下可以实现极高的耦合效率、极低的插入损耗以及串扰，然而根据相关工作中的误差分析，该波分复用耦合器的芯径a在3μm左右，芯径变化10nm，耦合效率将降低50％；也就是说，允许误差要远小于0.3％；图1中的d，也就是芯间距取值在16μm左右，其变化范围在700nm时，耦合效率下降20％，允许加工误差要小于4％。由这些数据可以看出，该结构要求极高的加工工艺，且性能对结构参数极其敏感，在实际使用中很难实现理想的效果。

技术实现思路

[0005]为解决上述问题，本技术实施例的目的在于提供一种光纤放大器。
[0006]第一方面，本技术实施例提供了一种光纤放大器，包括：基于超表面的光会聚耦合器和掺杂光纤；
[0007]所述光会聚耦合器用于将入射至所述光会聚耦合器的入光侧的信号光和泵浦光均会聚至会聚点，所述会聚点位于所述光会聚耦合器的出光侧；
[0008]所述掺杂光纤的光输入端位于所述会聚点处。
[0009]可选地，所述光会聚耦合器包括超表面耦合元件和会聚元件；
[0010]所述超表面耦合元件用于将入射的所述信号光和所述泵浦光转换为平行光，并出射；
[0011]所述会聚元件用于将所述超表面耦合元件出射的光线会聚至所述会聚点。
[0012]可选地，第一光线以正入射的方式射向所述超表面耦合元件，第二光线以倾斜的方式射向所述超表面耦合元件；
[0013]所述第一光线为所述信号光与所述泵浦光中的一个，所述第二光线为所述信号光与所述泵浦光中的另一个。
[0014]可选地，所述超表面耦合元件包括多个超表面结构单元；
[0015]所述超表面结构单元对所述第一光线进行调控的相位为：
[0016][0017]所述超表面结构单元对所述第二光线进行调控的相位为：
[0018][0019]其中，r
i
表示超表面结构单元i与相同的所述超表面结构单元的分布中心之间的距离，λ1表示所述第一光线的波长，表示，θ表示所述第二光线入射至所述超表面耦合元件的入射角。
[0020]可选地，所述超表面耦合元件包括透明基底层和设置在所述透明基底层上的多个纳米结构。
[0021]可选地，所述纳米结构周围设有透明的填充物，所述填充物的折射率与所述纳米结构的折射率之间的差值大于或等于0.5。
[0022]可选地，所述会聚元件包括凸透镜和/或能够会聚光线的超表面元件。
[0023]可选地，光纤放大器还包括隔离器；所述掺杂光纤的光输出端与所述隔离器相连。
[0024]可选地，所述掺杂光纤包括：掺铒光纤、掺镱光纤、掺铥光纤、掺镨光纤、掺铋光纤、掺磷光纤中的至少一种。
[0025]可选地，光纤放大器还包括信号源和/或泵浦源；
[0026]所述信号源用于向所述光会聚耦合器提供所述信号光；
[0027]所述泵浦源用于向所述光会聚耦合器提供所述泵浦光。
[0028]可选地，在所述光纤放大器还包括所述泵浦源的情况下，所述光纤放大器还包括模式转换器；
[0029]所述模式转换器设置在所述泵浦源与所述光会聚耦合器之间，用于将所述泵浦源出射的光线转换为与所述信号光具有相同模式的泵浦光。
[0030]本技术实施例上述提供的方案中，基于超表面技术制作光会聚耦合器，该能够光会聚耦合器将信号光和泵浦光耦合到掺杂光纤中，实现光信号放大。该光纤放大器尺寸小，便于集成；且光纤放大器加工简单，对精度要求较低，加工容差大，具有良好的插入损耗和串扰等性能指标。
[0031]为使本技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
[0032]为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0033]图1示出了现有的波分复用耦合器的截面示意图；
[0034]图2示出了本技术实施例所提供的光纤放大器的第一结构示意图；
[0035]图3示出了本技术实施例所提供的光纤放大器的第二结构示意图；
[0036]图4示出了本技术实施例所提供的超表面耦合元件的结构示意图；
[0037]图5示出了本技术实施例所提供的一种超表面结构单元的示意图；
[0038]图6示出了本技术实施例所选超表面结构单元在1550nm处的相位调制示意图；
[0039]图7示出了本技术实施例所选超表面结构单元在980nm处的相位调制示意图。
[0040]图标：
[0041]10
‑
光会聚耦合器、11
‑
超表面耦合元件、111
‑
透明基底层、112
‑
纳米结构、12
‑
会聚元件、20
‑
掺杂光纤、30
‑
隔离器、40
‑
信号源、50
‑
泵浦源、60
‑
模式转换器、70
‑
少模光纤、1
‑
信号光、2
‑
泵浦光。
具体实施方式
[0042]在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光纤放大器，其特征在于，包括：基于超表面的光会聚耦合器(10)和掺杂光纤(20)；所述光会聚耦合器(10)用于将入射至所述光会聚耦合器(10)的入光侧的信号光(1)和泵浦光(2)均会聚至会聚点，所述会聚点位于所述光会聚耦合器(10)的出光侧；所述掺杂光纤(20)的光输入端位于所述会聚点处。2.根据权利要求1所述的光纤放大器，其特征在于，所述光会聚耦合器(10)包括超表面耦合元件(11)和会聚元件(12)；所述超表面耦合元件(11)用于将入射的所述信号光(1)和所述泵浦光(2)转换为平行光，并出射；所述会聚元件(12)用于将所述超表面耦合元件(11)出射的光线会聚至所述会聚点。3.根据权利要求2所述的光纤放大器，其特征在于，第一光线以正入射的方式射向所述超表面耦合元件(11)，第二光线以倾斜的方式射向所述超表面耦合元件(11)；所述第一光线为所述信号光(1)与所述泵浦光(2)中的一个，所述第二光线为所述信号光(1)与所述泵浦光(2)中的另一个。4.根据权利要求3所述的光纤放大器，其特征在于，所述超表面耦合元件(11)包括多个超表面结构单元；所述超表面结构单元对所述第一光线进行调控的相位为：所述超表面结构单元对所述第二光线进行调控的相位为：其中，r
i
表示超表面结构单元i与相同的所述超表面结构单元的分布中心之间的距离，λ1表示所述第一光线的波长，表示预设的相位值，θ表示所述第二光线入射至所述超表面耦合元件(11)的入射角。5.根据权利要求2

【专利技术属性】
技术研发人员：朱瑞，郝成龙，谭凤泽，朱健，
申请(专利权)人：深圳迈塔兰斯科技有限公司，
类型：新型
国别省市：