[发明专利]大功率多波段单芯光纤放大器

说明书

技术领域

本发明涉及大功率多波段单芯光纤放大器，属于大功率宽带光纤放大器、特种光纤技术领域。

背景技术

掺稀土光纤放大器以其卓越的性能和低廉的价格，在光纤通信、工业加工、医疗、军事等领域取得了日益广泛的应用。掺稀土元素有Nd，Sm，Ho，Er，Pr，Tm，Yb等，由于掺稀土元素的光电学特性彼此之间都不相同，导致各掺稀土元素工作波长范围也不一样。例如，掺钕光纤放大器工作波长范围为900-950nm，1000-1150nm，1320-1400nm；掺铒光纤放大器工作波长范围为550nm，850nm，980-1000nm，1500-1600nm，1660nm，1720nm，2700nm；掺镱光纤放大器工作波长范围为970-1040nm；掺钍光纤放大器工作波长范围为455nm，480nm，803-825nm，1460-1510nm，1700-2015nm，2250-2400nm；掺镨光纤放大器工作波长范围为490nm，520nm，601-618nm，631-641nm，707-725nm，880-886nm，902-916nm，1060-1110nm，1260-1350nm；掺钬光纤放大器工作波长范围为550nm，753nm，1380nm，2040-2080nm，2900nm，掺钐光纤放大器工作波长范围为651nm。掺不同的玻璃基质的稀土离子，其增益带宽与性质也有差异，例如纯硅光纤玻璃基质的掺铒光纤，其波长1500nm时增益半波谱宽为7.94nm，而铝磷硅光纤玻璃基质的掺铒光纤，其波长1500nm时增益半波谱宽为43.3nm[W.J.Miniscalco.Optical and electronic properties ofrare-earth ions in glasses in rare-earth doped fiber lasers and amplifier.NewYork：Marcel Dekker.2001，pp：17-112]。

2002年5月国际电信联盟ITU-T组织将光纤通信系统光波段划分如下：O波段(原始波段)为1260-1360nm，E波段(扩展波段)为1360-1460nm；S波段(短波长波段)为1460-1530nm，C波段(常规波段)为1530-1565nm；L波段(长波长波段)为1565-1625nm；U波段(超长波长波段)为1625-1675nm。

实现研究表明，制作C波段掺铒光纤放大器需要有源光纤长度为2.5米，而制作L波段掺铒光纤放大器需要有源光纤长度为10米。[傅永军 简伟 郑凯等.铋镓铝共掺的高浓度掺铒光纤及放大器.光电子技术.2007，27(1)：17-19]。显然，要同时实现C波段与L波段的信号的放大，仅仅采用一个掺铒光纤放大器是无法实现的。

现有的大功率双包层光纤放大器能放大的信号光仅仅为单波段的信号光，带宽通常只有几十nm。现有实现多波段信号光放大的器件中，需要先将信号光分波处理为单个波段信号光，然后对单个波段信号光分别配置对应的掺稀土离子类型的双包层光纤放大器，最后将放大的单个波段信号光进行合波处理，结构复杂、引入的插入损耗大、分立元件多，可靠性差、对环境敏感且成本很高。

发明内容

为了克服现有的双包层光纤放大器仅仅只能放大单波段的信号、现有实现多波段信号光放大器件中由于需要对信号光分波、放大与合波处理而引起的结构复杂、插入损耗大、分立元件多，可靠性差、对环境敏感且成本很高等缺点，本发明提供一种多波段单芯光纤放大器。

一种大功率多波段单芯光纤放大器，该放大器包括：泵浦光、信号光和有源光纤，有源光纤采用的是单芯多掺稀土离子区双包层光纤，泵浦光耦合进有源光纤，实现对多波段信号光放大。

第一泵浦光，对有源光纤进行端面泵浦或侧面泵浦；或第一泵浦光对有源光纤进行端面泵浦与第二泵浦光对有源光纤进行侧面泵浦。

第一泵浦光或第二泵浦光为单芯多掺稀土离子区双包层光纤掺稀土离子吸收截面对应的波长范围内光源。

第一泵浦光或第二泵浦光，或由多个不同的波长范围的泵浦光构成，其总的泵浦光波长范围对应单芯多掺稀土离子区双包层光纤掺稀土离子吸收截面对应的波长范围内。

为了将掺稀土元素工作波长范围全部覆盖上，这里定义：A波段(最短波长波段)为小于1260nm；Z波段(最长波长波段)为大于1675nm。