[发明专利]一种光纤激光放大器及减小其自发辐射的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及光纤激光放大技术领域，具体为一种光纤激光放大器及减小其自发辐射的方法和系统。

背景技术

在任何的激光放大器中，自发辐射都不可避免。自发辐射是各向性；虽然其中大部分会通过光纤侧面发射出去，但仍有小部分在纤芯和包层中随着信号光或者泵浦光，沿光纤双向传播，并且得到放大，被称为放大的自发辐射。在高增益(40～50dB)放大器中，放大自发辐射会极大地限制单级光纤放大器的增益峰值；从而，对于诸如超短脉冲光，要实现较高增益的放大，就得采用多级放大器，这既增加了放大系统的复杂程序，又可能在放大过程中引入其它的非线性效应。在一些光纤激光器中，严重的放大自发辐射会导致增益饱和，会导致光脉冲形状变形，甚至阻止特定波长的激光产生。即便放大自发辐射没有强到影响信号光的的放大，因为其一般具有相对更宽的光谱，与信号一同传输，会显著地降低信噪比。

放大自发辐射的强度主要由放大增益决定。为了减小放大自发辐射的影响，单级激光放大器的增益理论值就得小于40dB(此时，放大自发辐射已在30dB以上)——这严重制约了光纤激光放大器的发展。此外，光纤中传输波导的模式越多，放大自发辐射也更强；通常，大功率器件采用的多为多模光纤，因此也会产生更强的放大自发辐射。在准三能级系统中，较高的激发密度也导致放大自发辐射更强。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种光纤激光放大器及减小其自发辐射的方法和系统，用于解决现有技术中光纤激光放大器中自发辐射严重的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种减小光纤激光放大器自发辐射的方法，所述减小光纤激光放大器自发辐射的方法包括：在制作激光放大器所使用的光纤时，根据所述激光放大器的特性参数确定所述激光放大器所需光纤的光纤长度，沿所述光纤的长度方向，增益光纤掺杂浓度随所述激光放大器的输入信号光传输距离的变化而调整确定。

优选地，所述增益光纤掺杂浓度随所述激光放大器的输入信号光传输距离的变化而突变。

优选地，所述增益光纤掺杂浓度随所述激光放大器的输入信号光传输距离的增加而逐渐 增加。

优选地，所述光纤中作为所述激光放大器的信号光输入端的一端所述增益光纤掺杂浓度最低。

优选地，所述激光放大器的特性参数至少包括输入信号光强度、放大倍数和设定增益。

为实现上述目的，本发明还提供一种减小光纤激光放大器自发辐射的系统，所述减小光纤激光放大器自发辐射的系统包括：光纤长度确定模块，用于在制作激光放大器所使用的光纤时，根据所述激光放大器的特性参数确定所述激光放大器所需光纤的光纤长度；掺杂浓度调整模块，用于沿光纤的长度方向，随所述激光放大器的输入信号光传输距离的变化而调整确定增益光纤掺杂浓度。

优选地，所述增益光纤掺杂浓度随所述激光放大器的输入信号光传输距离的变化而突变。

优选地，所述增益光纤掺杂浓度随所述激光放大器的输入信号光传输距离的增加而逐渐增加。

优选地，所述光纤中作为所述激光放大器的信号光输入端的一端所述增益光纤掺杂浓度最低。

优选地，所述激光放大器的特性参数至少包括输入信号光强度、放大倍数和设定增益。

为实现上述目的，本发明还提供一种激光放大器，所述激光放大器中所使用的光纤为根据如上所述的减小光纤激光放大器自发辐射的方法中所述的光纤。

如上所述，本发明的一种光纤激光放大器及减小其自发辐射的方法和系统，具有以下有益效果：

1、本发明通过沿所述光纤的长度方向，增益光纤掺杂浓度随所述激光放大器的输入信号光传输距离的变化而调整确定，能够提高光纤放大器增益效率，减少激光放大过程中产生的放大自发辐射和非线性效应。

2、本发明通过设计增益光纤掺杂浓度的变化，增加实用单级光纤放大器的增益极限，对任一放大器，可实现优化增益光纤至长度较短，取代光纤激光器多级放大的系统结构，提高激光放大效率的目的。

3、本发明既提高了光纤对信号光与泵浦光吸收效率，又减少了放大自发辐射的产生，从而减短同比例放大所需增益光纤的长度，同时提高了超短脉冲激光的输出功率，特别是脉冲峰值功率。

附图说明

图1显示为本发明的减小光纤激光放大器自发辐射的方法的流程示意图。

图2显示为本发明的减小光纤激光放大器自发辐射的系统的结构示意图。

元件标号说明

1减小光纤激光放大器自发辐射的系统

11 光纤长度确定模块