光纤放大器和光纤放大器输出的控制方法技术

本发明专利技术公开了一种光纤放大器和光纤放大器输出的控制方法，其中，该方法包括：泵浦波长控制装置对泵浦源产生的泵浦光进行控制，以获取中心波长和光谱宽度满足预定条件的泵浦光；泵浦合束器将泵浦光和光纤放大器的种子激光耦合至增益光纤，其中，增益光纤的长度小于最佳增益光纤长度，最佳增益光纤长度为光纤放大器提取效率最高时对应的增益光纤的长度；泵浦光泄漏装置对未被增益光纤吸收的泵浦光进行泄漏，并输出放大后的激光。本发明专利技术有效地解决了现有技术中光纤放大器不考虑输出光谱的宽度，导致不能在特定情景应用的问题，提高光纤放大器输出光谱质量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光学
，特别是涉及一种。
技术介绍
在脉冲双包层光纤激光器的常规应用中，通常对输出激光的光谱质量并不做特殊要求，但是在某些特定场合的应用中，则对于输出激光的光谱质量有明确的限定，例如，在光学频率变换中，就要求输出激光光谱宽度小于1.5nm。光纤放大器输出光谱的劣化主要是由非线性效应导致的，例如自相位调制(Self-phase Modulation,简称SPM)。SPM是指一个模式的光波(如单频、单偏振的光波)在光纤中传输时，使传输的光波发生相移的情况，这种相移与光场的强度有关。SPM会导致光谱展宽，当脉冲沿光纤传输时，SPM的频率分量在不断产生，这些频率分量展宽了光谱。且随增益光纤的长度及增益光纤中激光峰值功率的增加，SPM会迅速增大,从而使输出光谱展宽。对于不同纤芯直径的增益光纤，产生严重光谱展宽时对应的激光峰值功率有所不同，例如，对于纤芯直径为10 μ m的增益光纤，激光峰值功率IOkW时就会产生严重的光谱展宽，而对于纤芯直径为30 μ m的增益光纤，峰值功率达到30kW时会达到同样的效果。对于现有脉冲双包层光纤放大器的设计，研究者更多的考虑到光纤放大器的效率，而没有关注输出光谱质量。具体来说，图1为现有的光纤放大器的结构示意图，主要由泵浦源、泵浦合束器及增益光纤组成，其中，增益光纤的长度通常采用通过理论计算得到的长度，也称最佳增益光纤长度。采用最佳增益光纤长度的增益光纤，优点是可使放大器的提取效率达到最高，但是这种情况下，输出光谱质量并不理想。例如，对于峰值功率为50kw的光纤放大器，光谱宽度典型值通常为10nm，无法满足特定场合对于光谱宽度的要求。针对现有技术中光纤放大器不考虑输出光谱的宽度，导致不能在特定情景应用的问题，目前尚未提出有效地解决方案。
技术实现思路
本专利技术提供一种，用以解决现有技术中光纤放大器不考虑输出光谱的宽度，导致不能在特定情景应用的问题。为解决上述技术问题，一方面，本专利技术提供一种光纤放大器，包括:泵浦源，用于产生泵浦光；增益光纤，增益光纤的长度小于最佳增益光纤长度，其中，最佳增益光纤长度为光纤放大器提取效率最高时对应的增益光纤的长度；泵浦波长控制装置，泵浦波长控制装置的输入端与泵浦源连接，用于控制通过的泵浦光的中心波长和光谱宽度；泵浦合束器，用于将泵浦光和种子激光耦合至增益光纤，其中，泵浦合束器的第一输入端与泵浦波长控制装置的输出端连接，种子激光通过泵浦合束器的第二输入端输入，泵浦合束器的输出端与增益光纤的第一端连接；泵浦光泄漏装置，用于将未被增益光纤吸收的泵浦光进行泄漏，并输出放大后的激光，其中，泵浦光泄漏装置的第一端与增益光纤的第二端连接，泵浦光泄漏装置的第二端作为光纤放大器的输出端。优选地，泵浦光泄漏装置包括:金属夹具，金属夹具上设置有凹槽，凹槽的型状与无源光纤相适配；无源光纤，无源光纤的全部或部分设置于金属夹具的凹槽内，无源光纤的第一端与增益光纤的第二端连接，无源光纤的第二端作为光纤放大器的输出端，其中，无源光纤的光纤直径和包层直径与增益光纤相一致，设置于凹槽内的无源光纤存在被剥除涂覆层的位置，被剥除涂覆层的位置设置有固化的泵浦光泄漏胶。优选地，无源光纤被剥除涂覆层的位置的长度大于或等于5cm。优选地，泵浦波长控制装置包括光纤滤波器。优选地，光纤滤波器的中心波长与增益光纤吸收峰的中心波长相一致，光纤滤波器的光谱宽度为0.1nm至0.5nm。优选地，增益光纤的长度为最佳增益光纤长度的65%至90%。优选地，增益光纤为掺Yb的增益光纤。另一方面，本专利技术还提供一种光纤放大器输出的控制方法，包括:泵浦波长控制装置对泵浦源产生的泵浦光进行控制，以获取中心波长和光谱宽度满足预定条件的泵浦光；泵浦合束器将泵浦光和光纤放大器的种子激光耦合至增益光纤，其中，增益光纤的长度小于最佳增益光纤长度，最佳增益光纤长度为光纤放大器提取效率最高时对应的增益光纤的长度；泵浦光泄漏装置对未被增益光纤吸收的泵浦光进行泄漏，并输出泵浦合束器放大后的激光。优选地，泵浦波长控制装置通过光纤滤波器对泵浦源产生的泵浦光进行控制，其中，光纤滤波器的中心波长与增益光纤吸收峰的中心波长相一致，光纤滤波器的光谱宽度为 0.1nm 至 0.5nm。优选地，泵浦光泄漏装置包括:金属夹具和无源光纤，金属夹具上设置有凹槽，凹槽的型状与无源光纤相适配，无源光纤的全部或部分设置于金属夹具的凹槽内，无源光纤的光纤直径和包层直径与增益光纤相一致，其中，设置于凹槽内的无源光纤存在被剥除涂覆层的位置，被剥除涂覆层的位置设置有固化的泵浦光泄漏胶；泵浦光泄漏装置通过被剥除涂覆层的位置设置的泵浦光泄漏胶将未被增益光纤吸收的泵浦光进行泄漏。本专利技术有益效果如下:在本专利技术中，将增益光纤变短来减少自相位调制引起的光谱展宽，同时，通过设置泵浦波长控制装置和泵浦光泄漏装置，来解决增益光纤变短导致的剩余泵浦光从光纤输出端输出，从而影响输出激光光谱质量的问题，具体来说，通过泵浦波长控制装置可以精确控制泵浦光波长，使其泵浦光波长光谱范围控制在预定范围以内，从而更好的被增益光纤吸收；泵浦光泄漏装置可以将未被增益光纤吸收的多余泵浦光通过泵浦光泄漏胶泄漏到光纤夕卜，而不在光纤中传输。上述技术方案的实施，使得光纤放大器的输出具有较高的提取效率，同时保证输出光谱的质量，有效地解决了现有技术中光纤放大器不考虑输出光谱的宽度，导致不能在特定情景应用的问题，提高光纤放大器输出光谱质量。附图说明图1是现有技术中光纤放大器的一种结构不意图；图2是本专利技术实施例中光纤放大器的一种优选的结构示意图3是本专利技术实施例中泵浦光泄漏装置的金属夹具的一种优选的结构示意图；图4是本专利技术实施例中光纤放大器输出的控制方法的一种优选的流程示意图；图5是本专利技术实施例中脉冲掺Yb双包层光纤放大器的结构不意图。具体实施例方式为了解决现有技术中光纤放大器不考虑输出光谱的宽度，导致不能在特定情景应用的问题，本专利技术提供了一种，下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。实施例1在本专利技术优选的实施例中提供了一种光纤放大器，图2不出该光纤放大器的一种优选的结构框图，如图2所示，光纤放大器包括:泵浦源202，用于产生泵浦光；增益光纤204，增益光纤204的长度小于最佳增益光纤长度，其中，最佳增益光纤长度为光纤放大器提取效率最高时对应的增益光纤的长度，优选地，增益光纤的长度为最佳增益光纤长度的65%至90% ;泵浦波长控制装置206，泵浦波长控制装置206的输入端与泵浦源202连接，用于控制通过的泵浦光的中心波长和光谱宽度；泵浦合束器208，泵浦合束器208的第一输入端与泵浦波长控制装置206的输出端连接，种子激光通过泵浦合束器208的第二输入端输入，泵浦合束器208的输出端与增益光纤204的第一端连接，用于将泵浦光和种子激光耦合至增益光纤204 ;泵浦光泄漏装置210，泵浦光泄漏装置210的第一端与增益光纤204的第二端连接，泵浦光泄漏装置210的第二端作为光纤放大器的输出端，用于将未被增益光纤吸收的泵浦光进行泄漏，并输出放大后的激光。上述光纤放大器的工作原理如下:泵浦源202发出波长为975nm的泵浦光；泵浦光首本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光纤放大器，其特征在于，包括：泵浦源，用于产生泵浦光；增益光纤，所述增益光纤的长度小于最佳增益光纤长度，其中，所述最佳增益光纤长度为光纤放大器提取效率最高时对应的增益光纤的长度；泵浦波长控制装置，所述泵浦波长控制装置的输入端与所述泵浦源连接，用于控制通过的所述泵浦光的中心波长和光谱宽度；泵浦合束器，用于将所述泵浦光和所述种子激光耦合至所述增益光纤，其中，所述泵浦合束器的第一输入端与所述泵浦波长控制装置的输出端连接，种子激光通过所述泵浦合束器的第二输入端输入，所述泵浦合束器的输出端与所述增益光纤的第一端连接；泵浦光泄漏装置，用于将未被所述增益光纤吸收的泵浦光进行泄漏，并输出放大后的激光，其中，所述泵浦光泄漏装置的第一端与所述增益光纤的第二端连接，所述泵浦光泄漏装置的第二端作为光纤放大器的输出端。

【技术特征摘要】
1.一种光纤放大器，其特征在于，包括: 泵浦源，用于产生泵浦光； 增益光纤，所述增益光纤的长度小于最佳增益光纤长度，其中，所述最佳增益光纤长度为光纤放大器提取效率最高时对应的增益光纤的长度； 泵浦波长控制装置，所述泵浦波长控制装置的输入端与所述泵浦源连接，用于控制通过的所述泵浦光的中心波长和光谱宽度； 泵浦合束器，用于将所述泵浦光和所述种子激光耦合至所述增益光纤，其中，所述泵浦合束器的第一输入端与所述泵浦波长控制装置的输出端连接，种子激光通过所述泵浦合束器的第二输入端输入，所述泵浦合束器的输出端与所述增益光纤的第一端连接； 泵浦光泄漏装置，用于将未被所述增益光纤吸收的泵浦光进行泄漏，并输出放大后的激光，其中，所述泵浦光泄漏装置的第一端与所述增益光纤的第二端连接，所述泵浦光泄漏装置的第二端作为光纤放大器的输出端。2.如权利要求1所述的光纤放大器，其特征在于，所述泵浦光泄漏装置包括: 金属夹具，所述金属夹具上设置有凹槽，所述凹槽的型状与无源光纤相适配； 所述无源光纤，所述无源光纤的全部或部分设置于所述金属夹具的凹槽内，所述无源光纤的第一端与所述增益光纤的第二端连接，所述无源光纤的第二端作为光纤放大器的输出端，其中，所述无源光纤的光纤直径和包层直径与所述增益光纤相一致，设置于所述凹槽内的所述无源光纤存在被剥除涂覆层的位置，所述被剥除涂覆层的位置设置有固化的泵浦光泄漏胶。3.如权利要求2所述 的光纤放大器，其特征在于，所述无源光纤被剥除涂覆层的位置的长度大于或等于5cm。4.如权利要求1至3任一项所述的光纤放大器，其特征在于，所述泵浦波长控制装置包括光纤滤波器。5.如权利要求4所述的光纤放大器，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：张昆，李尧，张大勇，朱辰，王雄飞，张利明，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十一研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11