[发明专利]基于并联结构的超荧光光纤光源

说明书

技术领域

本发明涉及光纤陀螺领域，特别涉及一种基于并联结构的超荧光光纤光源。

背景技术

光纤陀螺在应用过程中，很容易受到光纤环中背向散射、偏振耦合效应以及克尔效应等引起的相干误差以及噪声的影响。为抑制此类误差及噪声的干扰，光纤陀螺需要采用宽谱光源。而对于精密级应用的光纤陀螺，其零偏稳定性需要在0.001°/h，标度因数稳定性要求在10^-6以下，这要求光源不仅具有较宽的输出光谱，还要有较好的平均波长稳定性。作为一种低相干性宽带光源，超荧光光纤光源输出光谱较宽，且具有较好的平均波长稳定性，因而成为精密级光纤陀螺较为理想的光源选择。

超荧光光纤光源平均波长的稳定性受泵浦功率、泵浦波长、增益光纤长度、泵浦光偏振态以及光源结构等因素影响。具体体现在：当泵浦功率发生变化时，由于增益饱和效应的作用，会导致最终输出光谱形状的变化；LD（laser diode，激光二极管）泵浦源波长会随环境温度的变化而变化，当泵浦波长发生变化时，增益光纤对泵浦功率的吸收会发生改变，进而影响沿增益光纤分布的粒子数反转以及最终输出的光谱形状；由于增益饱和效应的作用，不同的增益光纤长度会导致最终输出光谱形状的变化；增益光纤中的稀土增益粒子表现出的偏振相关增益效应使得超荧光光纤光源平均波长受泵浦光偏振态的影响。这些因素都会导致最终输出光谱平均波长的变化。

在文献（ELECTRONICS LETTERS,2002,38(9):406~408）中，提供一种串联光路结构，实现优化输出谱宽及功率，并且通过调节泵浦功率比及光纤长度比，使掺铒增益光纤的本征热系数在30℃至85℃温度范围内得以消除。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决上述技术缺陷之一，特别是提供一种基于并联结构的超荧光光纤光源，降低泵浦功率、泵浦波长、增益光纤长度、泵浦光偏振态以及光源结构等因素对超荧光光纤光源平均波长的稳定性的影响，显著提高超荧光光纤光源平均波长的稳定性。

为达到上述目的，本发明提供一种基于并联结构的超荧光光纤光源，包括：多个并联分支，其中每个所述并联分支包括：至少一个泵浦光产生装置，用于产生至少一路泵浦光，至少一个偏振控制器，每个所述偏振控制器与每个所述泵浦光产生装置的输出端连接，用于调节每路所述泵浦光的泵浦偏振态，至少一个波分复用器，每个所述波分复用器与每个所述偏振控制器的输出端连接，用于将每路所述泵浦光注入至增益介质，所述增益介质，用于吸收所述泵浦光，以激发产生超荧光并且放大；和超荧光信号合束器，用于将来自每个所述并联分支的一部分超荧光按比例叠加并输出。

在本发明的一个实施例中，每个所述并联分支包括至少一个独立的激光二极管泵浦源作为所述泵浦光产生装置。

在本发明的一个实施例中，每个所述独立的激光二极管泵浦源具有独立的泵浦偏振态、泵浦功率、泵浦波长。

在本发明的一个实施例中，每个所述并联分支包括一个独立的所述激光二极管泵浦源，通过前向泵浦或后向泵浦的方式产生一路泵浦光。

在本发明的一个实施例中，每个所述并联分支包括两个独立的所述激光二极管泵浦源，分立于所述增益介质的两侧，通过双向泵浦的方式产生两路泵浦光。

在本发明的一个实施例中，所述多个并联分支共用至少一个泵浦光产生装置，所述泵浦光产生装置包括：激光二极管泵浦源和泵浦分束器，所述泵浦分束器用于将所述激光二极管泵浦源产生的一路泵浦光分束为多路泵浦光，以分别提供给每个所述并联分支。

在本发明的一个实施例中，通过调节所述泵浦分束器的分束比例，以调节分配至各个所述并联分支的泵浦功率比。

在本发明的一个实施例中，所述多个并联分支共用一个所述泵浦光产生装置，通过前向泵浦或后向泵浦的方式产生多路泵浦光，以分别提供给每个所述并联分支一路泵浦光。

在本发明的一个实施例中，所述多个并联分支共用两个所述泵浦光产生装置，分立于所述增益介质的两侧，通过双向泵浦的方式各产生多路泵浦光，以分别提供给每个所述并联分支两路泵浦光。

在本发明的一个实施例中，每个所述并联分支还包括反射控制端，所述反射控制端与所述波分复用器的荧光输出端或所述增益介质的输出端连接，用于将放大的所述超荧光的另一部分反射至所述增益介质继续放大后经所述超荧光信号合束器叠加后输出。

在本发明的一个实施例中，所述反射控制端包括：法拉第旋转镜、反射镜和光纤光栅中的一种或多种的组合。