本实用新型专利技术提供多段级联式1064nm波段高功率ASE光源，所述ASE光源包括有源合束器、光隔离器、有源双包层光纤、包层模滤除器、功能型多模光纤、半导体泵浦激光器等组成。其特点是：采用n段级联式结构组成，将半导体泵浦激光器的输出功率按一定比例分为n部分，分别抽运n段YDF，保障各级泵浦功率的合理分配与充分利用；采用有源合束器简化工艺，避免传统合束器使用中需要进行繁琐的熔接、再涂覆工序；采用的功能型多模光纤，可以抑制光纤端面光反射与降低光纤端面光损伤效应；此外，采用的包层模滤除器，能有效地滤除残余包层泵浦光，避免其破坏效应。总之，本实用新型专利技术可有效地抑制激光的产生，保证高功率ASE光输出。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及到光纤通信、光纤传感以及光纤探测等领域所应用的光源，尤其是ー种多段级联式结构的1064nm波段高功率输出ASE光纤光源。
技术介绍
1064nm波段ASE光源是利用稀土掺杂镱离子(Yb3+)光纤放大自发辐射(AmplifiedSpontaneous Emission, ASE)原理制作的宽带光源，由于具有宽发射谱、较高输出功率(普通ASE光源输出功率约几十mW而言)、稳定性高和易干与光纤系统有效的耦合等优势，成为 理想ASE光源的最佳选择。该类型ASE光源采用多模包层泵浦技术，用80(Tll00nm附近的半导体泵浦激光器抽运稀土掺杂镱离子(Yb3+)有源双包层光纤(YDF)，可以产生100(Tll50nm波段输出的放大自发福射(ASE)光。由于发光二极管(LED)、超福射发光二极管(SLD)或传统ASE光源都具有低输出功率的缺点，严重限制了它们在通信系统中的广泛应用，因此，尤其对高功率输出ASE光源提出了十分迫切的需求。对于单段式结构ASE光源，不管采取前向、后向或双向泵浦方式，还是单程或双程输出，为了获得高功率ASE光输出，相应就要使用很强的泵浦功率对YDF进行抽运，这会带来一些无法克服的问题。ー是YDF增益很高，依赖单纯地增加泵浦光功率，非常容易自激振荡形成激光输出，产生不了 ASE光。ニ是泵浦光在完成抽运过程后，相对残余泵浦能量会较为可观，残留包层泵浦光会对光纤和光器件造成损伤，以及引起输出功率不稳定。三是高功率ASE光源输出端方向一般连接1064nm高功率光隔离器，保证光的单向传输和抑制光反射，但是其隔离度指标与工作带宽有限，其中心波长的隔离度也仅30dB左右，能否有效保证对光纤端面光反射或光反馈的抑制能力？四是双包层光纤熔接接点再涂覆エ艺问题，一般合束器输出无源双包层光纤与有源双包层光纤需要熔接，对剥覆后的接点需要专门的高成本涂覆机进行再涂覆保护，涂覆エ艺质量好坏直接会影响泵浦耦合效率(均匀一致性差、不匹配的接点涂覆效果导致泵浦光泄露)，至少约30%泵浦光进不了有源双包层光纤内包层，也影响光纤机械性能。
技术实现思路
本技术的目的在于解决上述ASE光源存在的问题，提出多段级联式1064nm波段高功率ASE光源。本技术采用多段级联式结构，采用多模包层泵浦技术，用泵浦波长80(Tll00nm附近的半导体泵浦激光器，包层抽运高掺杂镱离子(Yb3+)有源双包层光纤(YDF )，泵浦光通过合束器耦合进入YDF内包层，穿越YDF纤芯吋，Yb3+离子吸收泵浦光在其作用下从基态能级跃迁到高能级，随着泵浦功率增强，自发辐射粒子数逐渐增加并实现反转，单个粒子独立的自发辐射逐渐变为多个粒子协调一致的受激辐射，即产生较高功率输出1000 1150nm波段的放大自发辐射(ASE)光。本技术的目的通过以下技术方案来实现多段级联式1064nm波段高功率ASE光源，其包括η段级联结构，每一段级联结构均包括顺次连接的有源合束器、有源双包层光纤(YDF)和光隔离器，第i段级联结构的光隔离器输出端与第i+Ι段级联结构的有源合束器输入端相连；第i段级联结构包括第i级有源合束器、第i段有源双包层光纤(YDF)和第i个光隔离器，i为级联结构所在段的序号；第η段级联结构中，有源双包层光纤与光隔离器之间连接有一个包层模滤除器；第11个光隔离器的输出端为所述ASE光源输出端，第一级有源合束器输入端与第η+1个光隔离器输入端相连，第η+1个光隔离器输出端与功能型多模光纤相连；所述有源双包层光纤为掺镱光纤。上述多段级联式1064nm波段高功率ASE光源中，还包括半 导体泵浦激光器，采用多模耦合器将半导体泵浦激光器的输出功率分为η部分，将这η份泵浦光的输出尾纤分别与η级有源合束器的泵浦输入光纤相连，分别为η段有源双包层光纤提供泵浦光能量，第η份泵浦光功率最高。上述多段级联式1064nm波段高功率ASE光源中，每ー级有源合束器均各自包括无源双包层光纤和泵浦输入光纤，无源双包层光纤与同一级的有源双包层光纤熔接，泵浦输入光纤熔融拉锥耦合于同一级有源双包层光纤内包层上面。 上述多段级联式1064nm波段高功率ASE光源中，所述半导体泵浦激光器输出波长为800 lOOOnm，输出功率大于1W，输出尾纤纤芯直径为105 200 μ m，包层直径为125 220 μ m，数值孔径为O. 12 O. 22。上述多段级联式1064nm波段高功率ASE光源中，所述有源双包层光纤纤芯直径为7 20 μ m，内包层直径为125 200 μ m,纤芯数值孔径为O. 08 O. 20 ;所述有源双包层光纤长度为3 15米。上述多段级联式1064nm波段高功率ASE光源中，所述功能型多模光纤(16)为具有滤光与減反的多模光纤，其光纤端面研磨并镀减反射膜；多模光纤中间部位拉锥至锥区直径为10 100 μ m,将锥区涂覆高折射率UV胶并封装；所述多模光纤纤芯直径为50 200 μ m，包层直径为125 220 μ m，数值孔径为O. 12 O. 22。上述多段级联式1064nm波段高功率ASE光源中，所述包层模滤除器(13)由有源双包层光纤一端与无源单包层光纤一端进行熔接构成，接点裸纤区域涂覆有高折射率UV胶。上述多段级联式1064nm波段高功率ASE光源中，所述2彡η彡7。所述半导体泵浦激光器输出功率，按ー定比例分为功率相等或不等的η部分，保障各级泵浦功率的合理分配与充分利用，第η份泵浦功率最高，以作为第η级——功放级抽运能量用。本技术与现有技术相比较，具有以下几个主要的优点ω本技术采用多级级联式结构来抑制激光产生，将每ー级前向ASE光作为下ー级信号光进行放大，逐步产生高功率ASE光输出。避免单级结构中YDF增益过高，依赖单纯地增加泵浦光功率，非常容易自激振荡的缺点。(2)本技术中将半导体泵浦激光器的输出功率按一定比例分为η部分，合理分配与充分利用泵浦功率对η段YDF进行分段抽运，有效地降低了半导体泵浦激光器的使用成本。(35本技术采用有源合束器，直接将泵浦输入光纤熔融拉锥耦合于有源双包层光纤内包层上面，简化工艺，避免了传统合束器エ艺中的无源方式，即其输出端为无源双包层光纤，然后与有源双包层光纤熔接相连，对剥覆后的接点需要进行繁琐的再涂覆エ序，且涂覆エ艺难以掌握。(4)本技术采用特殊有效的端面反射抑制措施，即非输出端熔接一段具有滤光与減反的功能型多模光纤，不仅抑制光纤端面光反射，而且滤除无用途ASE光，降低光纤端面光损伤效应，可以大幅度提高ASE输出功率水平。(5)本技术输出端方向接入一包层模滤除器，利用接点区域高折射率UV胶形成“反向”波导结构，结合“蛇形 ”槽弯曲光纤的方式，有效地滤除残余包层泵浦光能量，避免其破坏效应。(6)本技术实现具有高达IW以上输出功率ASE光，覆盖103(Tl090nm波段，光谱平坦度较好，输出光功率稳定性良好。附图说明图I是多段级联式1064nm波段高功率ASE光源有源合束器结构示意图。图2是有源合束器结构示意图。图3是泵浦激光器分光比例示意图。图4是功能型多模光纤结构示意图。图5是包层模滤除器结构示意图。图6是本技术实施例所输出的ASE光谱图。具体实施方式下面结合具体的实本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杨中民，杨昌盛，徐善辉，张勤远，邱建荣，姜中宏，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：实用新型
国别省市：
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