[发明专利]一种极简超小型化的铒镱共掺光纤激光放大器在审
申请号: | 202010151680.2 | 申请日: | 2020-03-06 |
公开(公告)号: | CN111342330A | 公开(公告)日: | 2020-06-26 |
发明(设计)人: | 张哨峰;马英俊;卢登连;黄兴端;朱守糯;凌吉武 | 申请(专利权)人: | 福建海创光电有限公司 |
主分类号: | H01S3/067 | 分类号: | H01S3/067;H01S3/094 |
代理公司: | 福州君诚知识产权代理有限公司 35211 | 代理人: | 戴雨君 |
地址: | 350005 福建省福州市*** | 国省代码: | 福建;35 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 极简超 小型化 铒镱共掺 光纤 激光 放大器 | ||
本发明公开了一种极简超小型化的铒镱共掺光纤激光放大器,其包括依序设置的种子光源、光隔离器、光纤合束器和波分复用器;其中,所述的隔离器和光纤合束器之间或光纤合束器和波分复用器之间还设有铒镱共掺光纤放大器,所述的光纤合束器还连接有泵浦源。本方案通过仔细研究铒镱共掺光纤的发射荧光谱线,特别提出输出1535nm波长可以得到更大增益,减少掺杂光纤线,降低成本,同时利用进一步优化结构,提出使用一级放大形式即可满足激光雷达所需要求,进一步减少所需器件,成本大幅下降,放大器体积也能够做成市面上还没有的最小体积,完全满足激光雷达小型化的要求。
技术领域
本发明涉及激光光纤放大器技术领域,尤其是一种极简超小型化的铒镱共掺光纤激光放大器。
背景技术
随着激光雷达应用越来越广泛,作为激光雷达的一个最重要最核心的部件激光光源,一种选择就是使用1.5um波段的光纤放大器,因此,由于激光雷达小型化低成本压力越来越大,光纤放大器也同样向着小型化、集成化的方向发展,因此研究微型、简单低成本的光纤放大器是十分必要的。对体积小、增益高的光纤放大器,现在研究比较多的主要是掺稀土元素的光纤为增益介质的光纤放大器。这种光纤放大器最早用硅玻璃作基底,也有用硼酸盐玻璃、锗玻璃的,但后来发现磷酸盐玻璃更好。其主要优点有:在掺入Yb离子作敏化剂时,能量转移速率快,约是其它玻璃基质的10倍;发射截面相对较大,可储存较高的能量,易于实现粒子数反转。此外,它的物化性能也较高。新近研究表明,铒镱双掺放大器(EYDFA)可以有更优的性能。采用铒镱双掺杂光纤作增益介质,即在掺铒光纤的纤芯中掺入稀土离子的同时还掺入一些敏化剂 Yb离子,不但有效地抑制了高浓 度铒离子之间的能量上转换过程,提高了能量转换效率,而且使铒镱双掺光纤的吸收谱变得相当宽(800~1100nm),降低了对抽运光模式的要求,拓宽了吸收谱带。而镱离子只作为能量传递的工具,使得放大器仍然保持了掺铒放大器增益高、噪声低、输出功率大、工作频谱宽、插入损耗小、工作在光纤低损耗区、由于Er3+具有丰富的能级,有多种波长的光跃迁,以YB3+作为敏化剂的掺Er3+磷酸盐玻璃具有良好的光物理和光化学特性。以此为激光介质得到的1.55μm激光输出,与其它同波长激光器(如半导体激光器,灯泵Er:YAG等激光器)相比,具有体积小、效率高、稳定性好、价格低等特点,可应用于光通信、激光测距等领域。为提高光学性能,对 Er3+∶Yb3+磷酸盐玻璃的研究一直继续,包括寻求最佳掺杂浓度、抑制上转换发光和反向能量传递、减小自吸收。
光纤放大器中,随着激活粒子从激发态返回基态并放大光信号的同时,也会产生受激粒子的随机非相干自发辐射;这种自发辐射可在任何方向,并可引起进一步受激辐射且可被放大;它的频带很宽可占据整个增益带宽.称此为放大器自发辐射噪声.对于特定的光纤放大器,在一定条件下放大光纤中被激发的粒子数是确定的,且这些激发粒子的能态也是确定的,这样对于特定的信号光输入能够对信号光进行放大的粒子数也是确定的。因此对于特定的光纤放大系统,不同波长的信号光其放大增益是不同的,被用于产生ASE的粒子数愈多,可用于提供信号增益的粒子数目也就愈少。
目前,市面上常见的铒镱共掺光纤放大器输出波长是1550nm,都是采用二级放大形式,所用器件多大,体积大,相应的成本很高且难以进一步降低。
发明内容
针对现有技术的情况,本发明的目的在于提供一种成本低、光学性能佳且结构配合可靠的极简超小型化的铒镱共掺光纤激光放大器。
为了实现上述的技术目的,本发明所采用的技术方案为:
一种极简超小型化的铒镱共掺光纤激光放大器,其包括依序设置的种子光源、光隔离器、光纤合束器和波分复用器;其中,所述的隔离器和光纤合束器之间或光纤合束器和波分复用器之间还设有铒镱共掺光纤放大器,所述的光纤合束器还连接有泵浦源。
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