[发明专利]一种少模掺铒光纤放大器的优化设计方法

权利要求书

1.一种少模掺铒光纤放大器的优化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、截取一段长度为L_sample的掺铒光纤作为样纤；

(2)、依次将不同模式信号光和泵浦光作为探测光注入到样纤中，分别测量出不同模式信号光和泵浦光在样纤中的损耗系数；

(2.1)、依次将不同模式信号光单独通过可调光衰减器，利用可调光衰减器调节其功率，使每种模式信号光均达到预设功率然后注入样纤，并通过光功率计测量每种模式信号光的输出功率其中，s＝1,2,…，表示信号光的模式；

(2.2)、通过各个模式信号光的输入功率和输出功率，利用公式计算出各个模式信号光在样纤中的损耗系数α^(s)；

(2.3)、分别依次将不同模式泵浦光单独通过可调光衰减器，利用可调光衰减器调节其功率，使每种模式泵浦光达到预设功率然后注入样纤，并通过光功率计测量每种模式泵浦光的输出功率其中，p＝1,2,…，表示信号光的模式；

(2.4)、通过各个模式泵浦光的输入功率和输出功率，利用公式计算出各个模式泵浦光在样纤中的损耗系数

(3)、计算不同模式信号光和泵浦光的粒子数反转系数；

(3.1)、将预设功率为不同模式信号光同时输入至模分复用器，利用模分复用器复用成一路信号光；将预设功率为不同模式泵浦光同时输入至另一个模分复用器，利用模分复用器复用成另一路泵浦光，最后利用波分复用器将复用后的信号光和泵浦光复用至样纤中；

(3.2)、在样纤输出端，按照步骤(3.1)的逆过程，利用波分解复用器和模式解复用器将信号光和泵浦光解复用成不同模式信号光和泵浦光，并通过光功率计测量各个输出信号光的功率，其中，每种模式信号光的输出功率记为每种模式泵浦光的输出功率记为

(3.3)、计算信号光和泵浦光的各个模式的粒子数反转系数B^(s)、B^(p)；

其中，T₁为亚稳态能级上铒离子的弛 豫时间，v_s和v_p分别为信号光和泵浦光的频率，h为普朗克常数；

(4)、计算满足目标增益所需的反转粒子数ρ和掺铒光纤长度L；

(4.1)、设置少模掺铒光纤放大器的信号光总增益G_s；

(4.2)、根据总增益G_s计算反转粒子数ρ和掺铒光纤长度L；

(4.3)、判断公式(2)是否有解，若公式(2)有解，则直接进入步骤(5)；若公式(2)无解，则提高某一模式下或多个模式下的泵浦光预设功率，或者改变泵浦模式，再返回步骤(2)；

(5)、计算各个模式信号光的增益；

G^(s)＝exp[B^(s)ρ-α^(s)L]

(6)、判断任意两个模式信号光的增益的差值是否小于预设的光增益差ΔG，如满足，则设计完成并结束；否则，提高某一模式下或多个模式下的泵浦光预设功率，或者改变泵浦模式，再返回步骤(2)。

2.根据权利要求1所述的一种少模掺铒光纤放大器的优化设计方法，其特征在于，所述步骤(4.3)中，改变泵浦模式的具体方法为：重新选择一种或多种泵浦光，用于替换掉步骤(2)中输入的一种或多种泵浦光，或者在步骤(2)输入的泵浦光中再增加一种或多种泵浦光。