一种同带泵浦光纤放大器及方法技术

本发明专利技术公开了一种同带泵浦光纤放大器及方法，其包括信号激光（3）、同带泵浦激光（4）、波分复用器（9）、半导体泵浦源（10）、信号泵浦耦合器（11）、双层纤芯增益光纤（1）、单纤芯多包层增益光纤（2）、包层光滤除器（12）及激光输出组件（13），双层纤芯增益光纤（1）与单纤芯多包层增益光纤（2）熔接形成双纤芯增益纤。本发明专利技术将信号激光和同带泵浦激光通过波分复用器合为一路激光后经信号泵浦耦合器至双层纤芯增益光纤从而将泵浦激光转化为信号激光，通过包层光滤除器滤除残余包层光后获得增益放大后的激光，由激光输出组件输出，实现了利用两段熔合后的光纤完成由较低亮度短波长半导体激光向较高亮度长波长信号激光的转化。较高亮度长波长信号激光的转化。较高亮度长波长信号激光的转化。

【技术实现步骤摘要】
一种同带泵浦光纤放大器及方法


[0001]本专利技术属于光纤激光
，更具体地，涉及一种同带泵浦光纤放大器及方法。

技术介绍

[0002]目前，随着光纤激光器在工业市场和国防军事领域的应用越来越广泛，对光纤激光器的功率要求也越来越高，如何进一步提高单根光纤输出功率也成了光纤激光器研究的热点。受限于半导体激光器的功率和亮度的限制，且半导体激光器直接泵浦的光纤激光器功率输出也有限。
[0003]和传统的半导体泵浦方式相比，同带泵浦使用光纤激光光源作为泵浦源具有更高的亮度、可实现更高的抽运功率注入，有利于提升光纤激光器抽运效率和输出功率。同时，由于同带泵浦抽运源波长与信号光波长距离更近，因而具有更低的量子亏损、热负荷更低，能够实现更好的热管控。同带泵浦结构被公认为是提升单纤激光器输出功率并使其达到最大输出功率极限的有效方法之一。
[0004]但传统实现同带泵浦的方法中，同带泵浦激光源都需要另外搭建激光器再合束，使得同带泵浦方案结构复杂，通过本专利技术设计双层纤芯增益纤方案，可在一个放大器中实现同带泵浦激光效果，有效简化激光光路。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供一种同带泵浦光纤放大器，信号激光和同带泵浦激光通过波分复用器合为一路激光后经过信号泵浦耦合器进入双层纤芯增益光纤，经所述双纤芯增益纤将同带泵浦激光耦合为信号激光，通过包层光滤除器滤除残余包层光获得增益放大后的信号激光，由激光输出组件输出，实现了利用两段熔合后的光纤完成由较低亮度短波长半导体激光向较高亮度长波长信号激光的转化。
[0006]为了实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供一种同带泵浦光纤放大器，包括依次成光路连接的信号激光、同带泵浦激光、波分复用器、半导体泵浦源、信号泵浦耦合器、双层纤芯增益光纤、单纤芯多包层增益光纤、包层光滤除器以及激光输出组件，所述双层纤芯增益光纤与单纤芯多包层增益光纤熔接形成双纤芯增益纤；所述信号激光和同带泵浦激光通过波分复用器合为一路激光后经过信号泵浦耦合器进入双层纤芯增益光纤，经所述双纤芯增益纤将泵浦激光转化为信号激光，通过包层光滤除器滤除残余包层光后获得增益放大后的信号激光，由激光输出组件输出，实现了利用两段熔合后的光纤完成由较低亮度短波长半导体激光向较高亮度长波长信号激光的转化。
[0007]进一步地，所述双层纤芯增益光纤包括双层纤芯增益光纤内纤芯、双层纤芯增益光纤外纤芯及双层纤芯增益光纤包层。
[0008]进一步地，所述双层纤芯增益光纤内纤芯和双层纤芯增益光纤外纤芯分别注入不同波长的激光，所述双层纤芯增益光纤内纤芯的激光波长放大倍数小于所述双层纤芯增益
光纤外纤芯的激光被放大倍数。
[0009]进一步地，所述单纤芯多包层增益光纤包括单纤芯多包层增益光纤内纤芯、单纤芯多包层增益光纤内包层及单纤芯多包层增益光纤外包层。
[0010]进一步地，所述双层纤芯增益光纤内纤芯与单纤芯多包层增益光纤内纤芯熔接；所述双层纤芯增益光纤外纤芯与单纤芯多包层增益光纤内包层熔接；所述双层纤芯增益光纤包层与单纤芯多包层增益光纤外包层熔接。
[0011]进一步地，所述双层纤芯增益光纤内纤芯、双层纤芯增益光纤外纤芯、单纤芯多包层增益光纤内纤芯对应区域为稀土粒子掺杂区域。
[0012]进一步地，所述双层纤芯增益光纤包层、单纤芯多包层增益光纤内包层、单纤芯多包层增益光纤外包层对应区域不掺杂稀土粒子，且熔接对应区域折射率一致。
[0013]进一步地，所述波分复用器包括与信号激光相连接的信号激光输出光纤、确定所述信号激光输出光纤输出位置的信号激光输出准直装置。
[0014]进一步地，所述波分复用器包括与所述泵浦激光相连接的同带泵浦波长激光输出光纤；以及与所述同带泵浦波长激光输出光纤确定输出位置的同带泵浦波长激光输出准直装置。
[0015]进一步地，所述波分复用器包括设于所述信号激光输出准直装置和同带泵浦波长激光输出准直装置之间的双色镜。
[0016]进一步地，所述波分复用器包括合束输入准直装置。
[0017]进一步地，所述波分复用器包括合束输入双纤芯传能光纤。
[0018]进一步地，所述双层纤芯增益光纤与单纤芯多包层增益光纤之间设有熔接点。
[0019]进一步地，所述波分复用器和信号泵浦耦合器之间设有半导体泵浦源。
[0020]按照本专利技术的第二个方面，提供一种同带泵浦光纤放大方法，包括如下步骤：S100：信号激光和同带泵浦激光通过波分复用器合为一路激光后，与半导体泵浦激光一起经信号泵浦耦合器进入双层纤芯增益纤中，S200：在双层纤芯增益纤，半导体泵浦激光绝大部分转化为外纤芯的同带泵浦激光，少部分转化为内纤芯中的信号激光；S300：双层纤芯增益纤内外纤芯的激光传输至单纤芯多包层增益纤后，内包层的同带泵浦激光被转化为纤芯中的信号激光，增益后的信号激光通过包层光滤除器滤除残余包层光后，由激光输出组件输出，实现了利用两端熔合后的光纤完成由较低亮度短波长半导体激光向较高亮度长波长信号激光的转化。
[0021]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：1.本专利技术的放大器，信号激光和同带泵浦激光通过波分复用器合为一路激光后经过信号泵浦耦合器进入双层纤芯增益光纤，经所述双纤芯增益纤将泵浦激光耦合为信号激光，通过包层光滤除器滤除残余包层光获得增益放大后的信号激光，由激光输出组件输出，实现了利用两段熔合后的光纤完成由较低亮度短波长半导体激光向较高亮度长波长信号激光的转化。
[0022]2.本专利技术的放大器，使用合适长度的双层纤芯增益光纤可使其与单纤芯多包层增
益光纤熔接后，前一段被放大的激光波长作为后一段的泵浦光，实现熔接后的同带泵浦的输出。
[0023]3.本专利技术的放大器，通过设计信号激光输出光纤和信号激光输出准直装置的参数，可使信号激光与合束输入双纤芯传能光纤的内纤芯匹配，同理可根据设计同带泵浦波长激光输出光纤和同带泵浦波长激光输出准直装置的参数，使泵浦激光与合束输入双纤芯传能光纤的外纤芯模式匹配，从而将两种波长的激光分别与其内外纤芯相耦合。
[0024]4.本专利技术的放大器，在双层纤芯增益纤芯中半导体泵浦光绝大部分转化为放大的同带泵浦激光，随后同带泵浦激光在与之熔接的单纤芯多包层增益光纤的单纤芯多包层增益光纤中被转化为纤芯中的信号激光，实现了由较低亮度短波长半导体激光向较高亮度长波长信号激光的转化，简化了传统的同带泵浦激光器需至少两个放大器的过程。
[0025]5.本专利技术的方法，解决了同带泵浦激光器方案中需要先搭建激光器产生同带泵浦激光，再搭建激光器产生信号激光的复杂结构，使用本专利技术的双层纤芯光纤与单纤芯多层光纤的熔合可代替产生同带泵浦激光的激光器，且成本更低，效率更高，有效简化光路并实现了同带泵浦的有益效果。
附图说明
[0026]图1为本专利技术实施例中双层纤芯增益光纤的横截面示意图；图2为本专利技术实施例将信号波长光和同带泵本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种同带泵浦光纤放大器，其特征在于，包括依次成光路连接的信号激光（3）、同带泵浦激光（4）、波分复用器（9）、半导体泵浦源（10）、信号泵浦耦合器（11）、双层纤芯增益光纤（1）、单纤芯多包层增益光纤（2）、包层光滤除器（12）以及激光输出组件（13），所述双层纤芯增益光纤（1）与单纤芯多包层增益光纤（2）熔接形成双纤芯增益纤；所述信号激光（3）和同带泵浦激光（4）通过波分复用器（9）合为一路激光后经过信号泵浦耦合器（11）进入双层纤芯增益光纤（1），经所述双纤芯增益纤将同带泵浦激光转化为信号激光，通过包层光滤除器（12）滤除残余包层光后获得增益放大后的信号激光，由激光输出组件（13）输出，实现了利用两段熔合后的光纤完成由较低亮度短波长半导体激光向较高亮度长波长信号激光的转化。2.根据权利要求1所述的一种同带泵浦光纤放大器，其特征在于，所述双层纤芯增益光纤（1）包括双层纤芯增益光纤内纤芯（101）、双层纤芯增益光纤外纤芯（102）及双层纤芯增益光纤包层（103）。3.根据权利要求2所述的一种同带泵浦光纤放大器，其特征在于，所述双层纤芯增益光纤内纤芯（101）和双层纤芯增益光纤外纤芯（102）分别注入不同波长的激光，所述双层纤芯增益光纤内纤芯（101）的激光波长放大倍数小于所述双层纤芯增益光纤外纤芯（102）的激光被放大倍数。4.根据权利要求3所述的一种同带泵浦光纤放大器，其特征在于，所述单纤芯多包层增益光纤（2）包括单纤芯多包层增益光纤内纤芯（201）、单纤芯多包层增益光纤内包层（202）及单纤芯多包层增益光纤外包层（203）。5.根据权利要求4所述的一种同带泵浦光纤放大器，其特征在于，所述双层纤芯增益光纤内纤芯（101）与单纤芯多包层增益光纤内纤芯（201）熔接；所述双层纤芯增益光纤外纤芯（102）与单纤芯多包层增益光纤内包层（202）熔接；所述双层纤芯增益光纤包层（103）与单纤芯多包层增益光纤外包层（203）熔接。6.根据权利要求5所述的一种同带泵浦光纤放大器，其特征在于，所述双层纤芯增益光纤内纤芯（101）、双层纤芯增益光纤外纤芯（102）、单纤芯多包层增益光纤内纤芯（201）对应区域为稀土粒子掺杂区域。7.根据权利要求6所述的一种同带泵浦光纤放大器，其特征在于，所述双层纤芯增益光纤包层（103）、单纤芯多包层增益光纤内包...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷敏，李强，姜永亮，武春风，刘厚康，胡金萌，戴玉芬，杨雨，廖明龙，张杨杰，
申请(专利权)人：中国航天三江集团有限公司，
类型：发明
国别省市：