[发明专利]有源石英棒内带有曝光区域的大有效模场面积单模放大器

说明书

技术领域

本发明涉及一种大有效模场单模放大器，特别是一种通过外曝光法改变石英棒折射率分布而实现大功率放大的单模放大器结构，适用于光纤通信以及其它光信号放大领域。

背景技术

光纤放大器问世以来，以其优异的信号放大以及光路的透明性得到了广泛的认同，随着技术的发展，光纤放大器的放大倍数越来越大，高倍率光纤放大器在光纤通信、国防和传感等领域的应用日益引起人们的重视，其广泛的应用领域使得人们对光纤放大器的投入越来越大。虽然在一些实验中光纤放大器的高放大倍率已经有了一定的成果，但是能够输出单模大功率的光纤放大器还有一定的限制。首先一个原因是光纤放大器腔内单位体积内能够承受的功率是有限制的，超过承受的功率阀值输出的激光功率难以继续增长，从而难以得到高的放大倍率的信号放大，另外一个是非线性效应的作用，两种因素都会使输出的放大后的信号光的光束质量急剧恶化。而如果要得到单模且光束质量较好的光纤放大器，功率提高使结构变得复杂，光束质量控制困难，效率低下。

发明内容

为了克服已有的光纤放大器单模和高放大倍率不能兼得的问题，本发明提供一种有源石英棒内带有曝光区域的大有效模场面积单模放大器。

本发明的技术方案为：

一种有源石英棒内带有曝光区域的大有效模场面积放大器，该放大器包括：有源石英棒、泵浦源。有源石英棒结构由内到外依次为曝光区域、有源石英棒芯和外包层。曝光区域、有源石英棒芯和外包层三者的折射率递减，曝光区域位于有源石英棒的中心，采用端面或侧面泵浦的方式。

所述的有源石英棒芯的半径为0.5毫米至500毫米，外包层的厚度62.5微米至10毫米，曝光区域的半径为2.5微米至10微米。

本发明和已有技术相比所具有的有益效果：

由于本发明采用半径为0.5毫米至500毫米的大横截面积的有源石英棒做增益腔主体结构，增大了谐振腔的截面积，从而减小了棒内的最大单位体积功率，降低了损耗，在同等总输出功率的情况下，更不容易产生非线性效应，因而可以实现相对较大的光放大倍率。由于曝光区域的设定，使整个有源石英棒在曝光区域的作用下输出单模放大后的信号光。真正实现了光束质量和放大倍率的双增长。

附图说明

图1为有源石英棒内带有曝光区域的大有效模场面积单模放大器，采用右端泵浦，右端输入待放大的信号光，左端输出放大后的信号光的主视图。

图2为有源石英棒内带有曝光区域的大有效模场面积单模放大器的左视图。

图3为有源石英棒内带有曝光区域的大有效模场面积单模放大器，侧面泵浦，右端输入待放大的信号光，左端输出放大后的信号光的主视图。

图4为有源石英棒内带有曝光区域的大有效模场面积单模放大器，侧面和右端面共同泵浦，右端输入待放大的信号光，左端输出放大后的信号光的主视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

实施方式一，一种有源石英棒内带有曝光区域的大有效模场面积单模放大器，如图1、2，该放大器包括：有源石英棒、泵浦源4。有源石英棒的结构由内到外依次为曝光区域1、有源石英棒芯2和外包层3。曝光区域1位于有源石英棒的中心，曝光区域1、有源石英棒芯2和外包层3，三者的折射率递减。

信号光源将待放大的信号光从右端输入，采用泵浦源4进行右端面泵浦。

曝光区域1的折射率为1.459，曝光区域1的半径为2.5微米。

有源石英棒芯2的折射率为1.455，有源石英棒芯2的半径为5毫米。外包层3的折射率为1.452，外包层3的厚度为62.5微米。

实施方式二，一种有源石英棒内带有曝光区域的大有效模场面积单模放大器，如图3，该放大器包括：有源石英棒、泵浦源4。有源石英棒的结构由内到外依次为曝光区域1、有源石英棒芯2和外包层3。曝光区域1位于有源石英棒的中心，曝光区域1、有源石英棒芯2和外包层3，三者的折射率递减。

信号光源将待放大的信号光从右端输入，采用泵浦源4进行侧面泵浦。

曝光区域1的折射率为1.457，曝光区域1的半径为5微米。

有源石英棒芯2的折射率为1.454，有源石英棒芯2的半径为50毫米。外包层3的折射率为1.451，外包层3的厚度为5毫米。