CN105762622A - 一种高功率窄线宽全光纤放大器 - Google Patents

Abstract

一种高功率窄线宽全光纤放大器，包括三级全光纤放大组件、水冷板和监测控制组件；三级全光纤放大组件包括第一光纤耦合器的输入端与种子激光相连，输出端与第一波分复用器相连；第一波分复用器的泵浦端与第一半导体泵浦源的尾纤相连，公共端与第一掺杂光纤的一端相连，第一掺杂光纤的另一端与第二波分复用器相连；第二光纤耦合器的输出端与第一信号/泵浦功率合束器相连，其公共端与第二掺杂光纤相连；第三光纤耦合器输入端与第二光隔离器相连，第三光纤耦合器与第二信号/泵浦功率合束器相连；第三掺杂光纤的另一端与第二泵浦光剥除器的一端相连，第二泵浦光剥除器另一端与准直器的尾纤相连。本发明具有易实现和推广、能够提高系统安全性等优点。

Description

一种高功率窄线宽全光纤放大器

技术领域

本发明主要涉及到光纤激光放大器领域，特指一种高功率窄线宽全光纤放大器。

背景技术

光纤激光具有光束质量好、转换效率高、结构紧凑、可靠性高等优点，是激光应用领域的理想光源。高功率单频激光在激光雷达、大气遥感、非线性频率转换及引力波探测等领域有广泛应用。然而，一般很难直接通过激光振荡器获得高功率的单频光纤激光。

为了获得高功率的单频光纤激光，可以采用多级光纤放大器对低功率的单频激光种子进行功率放大，以获得足够的输出功率。在全光纤放大器中，必须保证足够的信号光功率，否则可能会因自发辐射放大而损坏器件；单频光纤放大器中还容易发生受激布里渊散射效应，受激布里渊散射效应产生后向功率也可能造成器件的损坏；高功率放大器会产生大量的废热，如果不能有效进行热管理，也将影响放大器的工作效能，甚至带来永久性损伤。

目前，有从业者开展了一些相关的研究工作，但是这些研究主要在实验室进行的，对各级放大器的控制是分开进行的，极易发生误操作。而且，对整个系统缺乏全面的监测和报警，不利于长时间工作，系统的整体设计也没有充分考虑产品化需求。综上所述，基于现在已有的技术并不利于实现产品化。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种易实现和推广、能够提高系统安全性的高功率窄线宽全光纤放大器。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种高功率窄线宽全光纤放大器，包括三级全光纤放大组件、水冷板和监测控制组件；所述三级全光纤放大组件包括：

第一光纤耦合器的输入端为全光纤放大器种子激光的输入端，输出端与第一波分复用器的信号光输入端相连；

第一波分复用器的泵浦端与第一半导体泵浦源的尾纤相连，第一波分复用器的公共端与第一掺杂光纤的一端相连，第一掺杂光纤的另一端与第二波分复用器的公共端相连；第二波分复用器的信号端与带通滤波器的输入端相连，第二波分复用器的泵浦端与第二半导体泵浦源的尾纤相连，带通滤波器的输出端与第一光隔离器的输入端相连，第一光隔离器的输出端与第二光纤耦合器的输入端相连；

第二光纤耦合器的输出端与第一信号/泵浦功率合束器的信号端相连，第一信号/泵浦功率合束器的公共端与第二掺杂光纤的一端相连，其中一个泵浦端与第三半导体泵浦源的尾纤相连，第二掺杂光纤的另一端与第一泵浦光剥除器的一端相连；第一泵浦光剥除器的另一端与第二光隔离器的输入端相连；

第三光纤耦合器的输入端与第二光隔离器的输出端相连，第三光纤耦合器的输出端与第二信号/泵浦功率合束器的信号端相连；第二信号/泵浦功率合束器的公共端与第三掺杂光纤的一端相连，第二信号/泵浦功率合束器的每个泵浦端分别与一个导体泵浦源的尾纤相连；第三掺杂光纤的另一端与第二泵浦光剥除器的一端相连，第二泵浦光剥除器另一端与准直器的尾纤相连。

作为本发明的进一步改进：所述第一光纤耦合器为1×2光纤耦合器，前向功率的分束比为99/1；所述第二光纤耦合器为2×2光纤耦合器，前向功率和后向功率的分束比均为99/1；所述第三光纤耦合器为2×2光纤耦合器，前向功率和后向功率的分束比均为999/1。

作为本发明的进一步改进：所述第一掺杂光纤的纤芯和包层直径分别为6μm和125μm，所述第二掺杂光纤的纤芯和内包层直径分别为15μm和130μm，所述第三掺杂光纤的纤芯和内包层直径分别为30μm和250μm。

作为本发明的进一步改进：所述监测控制组件包括：

处理器；

五个光电探测器，分别为第一光电探测器、第二光电探测器、第三光电探测器、第四光电探测器和第五光电探测器；

五个热敏电阻，分别为第一热敏电阻、第二热敏电阻、第三热敏电阻、第四热敏电阻和第五热敏电阻；所述第一热敏电阻固定在第三半导体泵浦源上；所述第二热敏电阻固定在第一泵浦光剥除器上；所述第三热敏电阻固定在第四半导体泵浦源上；所述第四热敏电阻固定在第二泵浦光剥除器上；所述第五热敏电阻固定在水冷板上。

十个运算放大电路，每个光电探测器的电信号输出端均与对应的运算放大电路的信号输入端相连，每个热敏电阻的电信号输出端分别对应与一个运算放大电路的信号输入端相连；

三个直流电源，分别为第一直流电源、第二直流电源和第三直流电源；直流电源各有一个串口端，串口端与处理器相连；直流电源的输出端半导体泵浦源相联；

第一光电探测器的尾纤与第一光纤耦合器的前向功率探测端相连；第二光电探测器的尾纤与第二光纤耦合器的前向功率探测端相连；第三光电探测器的尾纤与第二光纤耦合器的后向功率探测端相连；第四光电探测器的尾纤与第三光纤耦合器的前向功率探测端相连；第五光电探测器的尾纤与第三光纤耦合器的后向功率探测端相连。

作为本发明的进一步改进：所述监测控制组件包括流量计，流量计安装在水冷板的出水口，其数据信号线与处理器的IO引脚相连，以发送流量值。

作为本发明的进一步改进：所述监测控制组件包括模拟多路选择器，信号输出端与模数转换器的模拟信号输入端相连，控制信号线与处理器的IO引脚相连。

作为本发明的进一步改进：所述监测控制组件包括键盘显示模块，用来显示光电探测器测得的功率值、热敏电阻测得的温度值、三个直流电源的工作状态，并通过串口通信方式与处理器的串口信号端相连，以接收并显示激光器的工作状态，发送开机和关机指令。

作为本发明的进一步改进：所述处理器通过串口通信方式分别与三个直流电源的串口信号端相连，以读取直流电源状态、向直流电源发送控制指令。

作为本发明的进一步改进：所述三级全光纤放大组件中除所述准直器外的所有器件均通过压块固定在水冷板上。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明的高功率窄线宽全光纤放大器，采用三级全光纤放大器结构，三级放大器分别将种子激光功率放大到～500mW，～10W和～500W。

2、本发明进一步对水冷板、各级放大器的重点部位的温度、前向和后向功率以及直流电源状态进行全面监控，大大提高了系统的安全性。

3、本发明采用控制电路对系统的工作进行有效控制，简化了用户的操作过程，避免了误操作的发生。

附图说明

图1是本发明的结构原理示意图。

图2是本发明在具体应用实例中三级全光纤放大器的结构原理示意图。

图3是本发明在具体应用实例中监测控制系统的结构原理示意图。

图4是本发明在具体应用实例中监测控制系统的工作流程示意图。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1和图2所示，本发明的高功率窄线宽全光纤放大器，包括：三级全光纤放大组件、水冷板2、监测控制组件；三级全光纤放大组件包括三个光纤耦合器、两个波分复用器、三根掺杂光纤、九个半导体泵浦源、带通滤波器15、两个光隔离器、两个信号/泵浦功率合束器、两个泵浦光剥除器、准直器19；本实施例中除准直器19外的所有器件均通过压块固定在水冷板上。

其中，三个光纤耦合器分别为第一光纤耦合器111、第二光纤耦合器112和第三光纤耦合器113；两个波分复用器分别为第一波分复用器121和第二波分复用器122；三根掺杂光纤分别为第一掺杂光纤131、第二掺杂光纤132和第三掺杂光纤133；九个半导体泵浦源分别为第一半导体泵浦源141、第二半导体泵浦源142、第三半导体泵浦源143、第四半导体泵浦源144、第五半导体泵浦源145、第六半导体泵浦源146、第七半导体泵浦源147、第八半导体泵浦源148和第九半导体泵浦源149；两个光隔离器分别为第一光隔离器161和第二光隔离器162；两个信号/泵浦功率合束器分别为第一信号/泵浦功率合束器171和第二信号/泵浦功率合束器172；两个泵浦光剥除器分别为第一泵浦光剥除器181和第二泵浦光剥除器182。

上述第一光纤耦合器111为1×2光纤耦合器，前向功率的分束比为99/1，其输入端为全光纤放大器种子激光的输入端，前向功率探测端与第一光电探测器311的尾纤相连，输出端与第一波分复用器121的信号光输入端相连。

上述第一波分复用器121的信号端与第一光纤耦合器111的输出端相连，第一波分复用器121的泵浦端与第一半导体泵浦源141的尾纤相连，第一波分复用器121的公共端与第一掺杂光纤131的一端相连。

上述第一掺杂光纤131的纤芯和包层直径分别为6μm和125μm，它一端与第一波分复用器121的公共端相连，另一端与第二波分复用器122的公共端相连。

上述第二波分复用器122的信号端与带通滤波器15的输入端相连，第二波分复用器122的泵浦端与第二半导体泵浦源142的尾纤相连，第二波分复用器122的公共端与第一掺杂光纤131的另一端相连。

在具体应用时，第一半导体泵浦源141和第二半导体泵浦源142最大输出功率为500mW。第一半导体泵浦源141和第二半导体泵浦源142尾纤的纤芯和包层直径分别为6μm和125μm。第一半导体泵浦源141的尾纤与第一波分复用器121的泵浦段相连，第二半导体泵浦源142与第二波分复用器122泵浦端相连，第一半导体泵浦源141和第二半导体泵浦源142的电源线与第一直流电源331的输出端串联。

在具体应用时，带通滤波器15的带宽小于3nm，带通滤波器15的输入端与第二波分复用器122的信号端相连，带通滤波器15的输出端与第一光隔离器161的输入端相连。

上述第一光隔离器161的输入端与带通滤波器15的输出端相连，第一光隔离器161的输出端与第二光纤耦合器112的输入端相连。

在具体应用时，第二光纤耦合器112为2×2光纤耦合器，前向功率和后向功率的分束比均为99/1。第二光纤耦合器112的输入端与第一光隔离器161的输出端相连，输出端与第一信号/泵浦功率合束器171的信号端相连，第二光纤耦合器112的前向功率探测端与第二光电探测器312的尾纤相连，第二光纤耦合器112的后向功率探测端与第三光电探测器313的尾纤相连。

在具体应用时，第一信号/泵浦功率合束器171为(2+1)×1的信号/泵浦功率合束器(即：包括2个泵浦端，1个信号端，1个公共端)，第一信号/泵浦功率合束器171的信号端的纤芯和包层直径分别为6μm和125μm，第一信号/泵浦功率合束器171的公共端的纤芯和内包层直径分别为15μm和130μm。第一信号/泵浦功率合束器171的信号端与第二光纤耦合器112的输出端相连，第一信号/泵浦功率合束器171的公共端与第二掺杂光纤132的一端相连，其中一个泵浦端与第三半导体泵浦源143的尾纤相连。

在具体应用时，第三半导体泵浦源143最大输出功率为15W，第三半导体泵浦源143的尾纤与第一信号/泵浦功率合束器171的其中一个泵浦端相连，第一信号/泵浦功率合束器171的电源线与第二直流电源332的输出端串联。

在具体应用时，第二掺杂光纤132的纤芯和内包层直径分别为15μm和130μm。第二掺杂光纤132的一端与第一信号/泵浦功率合束器171的公共端相连，第二掺杂光纤132的另一端与第一泵浦光剥除器181的一端相连。

上述第一泵浦光剥除器181的一端与第二掺杂光纤132相连，另一端与第二光隔离器162的输入端相连。

上述第二光隔离器162的输入端与第一泵浦光剥除器181相连，第二光隔离器162的输出端与第三光纤耦合器113的输入端相连。

在具体应用时，第三光纤耦合器113为2×2光纤耦合器，前向功率和后向功率的分束比均为999/1。第三光纤耦合器113的输入端与第二光隔离器162的输出端相连，第三光纤耦合器113的输出端与第二信号/泵浦功率合束器172的信号端相连，第三光纤耦合器113的前向功率探测端与第四光电探测器314的尾纤相连，第三光纤耦合器113的后向功率探测端与第五光电探测器315的尾纤相连。

在具体应用时，第二信号/泵浦功率合束器172为(6+1)×1的信号/泵浦功率合束器(即：包括6个泵浦端、1个信号端、1个公共端)，第二信号/泵浦功率合束器172的信号端的纤芯和内包层直径分别为15μm和130μm，第二信号/泵浦功率合束器172的公共端的纤芯和内包层直径分别为30μm和250μm。第二信号/泵浦功率合束器172的信号端与第三光纤耦合器113的输出端相连，第二信号/泵浦功率合束器172的公共端与第三掺杂光纤133的一端相连，第二信号/泵浦功率合束器172的6个泵浦端分别与第四半导体泵浦源144、第五半导体泵浦源145、第六半导体泵浦源146、第七半导体泵浦源147、第八半导体泵浦源148和第九半导体泵浦源149的尾纤相连。

在具体应用时，第四半导体泵浦源144、第五半导体泵浦源145、第六半导体泵浦源146、第七半导体泵浦源147、第八半导体泵浦源148和第九半导体泵浦源149的最大输出功率为120W，且以上半导体泵浦源的尾纤分别与第二信号/泵浦功率合束器172的6个泵浦端相连，以上半导体泵浦源的电源线与第三直流电源333的输出端串联。

在具体应用时，第三掺杂光纤133的纤芯和内包层直径分别为30μm和250μm。第三掺杂光纤133的一端与第二信号/泵浦功率合束器172的公共端相连，第三掺杂光纤133的另一端与第二泵浦光剥除器182的一端相连。

第二泵浦光剥除器182的一端与第三掺杂光纤133相连，第二泵浦光剥除器182另一端与准直器19的尾纤相连。

如图3所示，本实施例中监测控制组件包括处理器30、五个光电探测器、五个热敏电阻、三个直流电源、流量计34、十个运算放大电路、模拟多路选择器37、模数转换器38、键盘显示模块39。

五个光电探测器分别为第一光电探测器311、第二光电探测器312、第三光电探测器313、第四光电探测器314和第五光电探测器315。

五个热敏电阻分别为第一热敏电阻321、第二热敏电阻322、第三热敏电阻323、第四热敏电阻324和第五热敏电阻325。第一热敏电阻321固定在第三半导体泵浦源143上；第二热敏电阻322固定在第一泵浦光剥除器181上；第三热敏电阻323固定在第四半导体泵浦源144上；第四热敏电阻324固定在第二泵浦光剥除器182上；第五热敏电阻325固定在水冷板2上。

十个运算放大电路分别为第一运算放大电路351、第二运算放大电路352、第三运算放大电路353、第四运算放大电路354、第五运算放大电路355、第六运算放大电路361、第七运算放大电路362、第八运算放大电路363、第九运算放大电路364、第十运算放大电路365。其中，每个光电探测器的电信号输出端均与对应的运算放大电路的信号输入端相连(第一运算放大电路351～第五运算放大电路355)，运算放大电路用来对该电信号进行放大，其输出端连接到模拟多路选择器37的第i个信号输入引脚相连，i＝1，2，…，5，每个输入引脚与一个运算放大电路相连。

每个热敏电阻的电信号输出端分别对应与一个运算放大电路的信号输入端相连(第六运算放大电路361～第十运算放大电路365)。运算放大电路用来对该电信号进行放大，其输出端连接到模拟多路选择器37的信号输入引脚相连，i＝1，2，…，5，每个信号输入引脚对应与一个运算放大电路相连。

三个直流电源分别为第一直流电源331、第二直流电源332和第三直流电源333；直流电源各有一个串口端，串口端与处理器30相连，用以向处理器发送电源状态、接收电源开启指令。第一直流电源331的输出端与第一半导体泵浦源141和第二半导体泵浦源142串联；第二直流电源332的输出端与第三半导体泵浦源143相联；第三直流电源333的输出端与第四半导体泵浦源144～第九半导体泵浦源149串联。

第一光电探测器311的尾纤与第一光纤耦合器111的前向功率探测端相连；第二光电探测器312的尾纤与第二光纤耦合器112的前向功率探测端相连；第三光电探测器313的尾纤与第二光纤耦合器112的后向功率探测端相连；第四光电探测器314的尾纤与第三光纤耦合器113的前向功率探测端相连；第五光电探测器315的尾纤与第三光纤耦合器113的后向功率探测端相连。

具体应用时，流量计34安装在水冷板的出水口，其数据信号线与处理器30的IO引脚相连，以发送流量值。

具体应用时，模拟多路选择器37为16选1型，信号输出端与模数转换器38的模拟信号输入端相连，控制信号线与处理器30的IO引脚相连。

模数转换器38用来将模拟信号转换成数字信号并发送给处理器30，其模拟信号输入端与模拟多路选择器37的信号输出端相连，数字信号输出端与处理器30的IO引脚相连。

具体应用时，键盘显示模块39可以是一块有按键和显示器的集成电路，可以是一块液晶触摸屏，也可以是一台计算机。它能够显示五个光电探测器测得的功率值、五个热敏电阻测得的温度值、流量计34测得的流量值、三个直流电源的工作状态，能够显示各种报警信号，有一个开机按键和一个关机按键。它利用串口通信方式与处理器30的串口信号端相连，以接收并显示激光器的工作状态，发送开机和关机指令。

具体应用时，处理器30为控制器的核心器件，可以是单片机、数字信号处理器或者可编程逻辑阵列。处理器30利用串口通信方式分别与三个直流电源的串口信号端相连，以读取直流电源状态、向直流电源发送控制指令；利用串口通信方式与键盘显示模块39的串口信号端相连，以发送激光器的工作状态，接收开机和关机指令；利用IO引脚接收流量计34的数据信号线相连，以读取流量计输出的流量值；利用IO引脚与模拟多路选择器37的控制信号线相连，以控制模拟多路选择器的接通某个通道；利用IO引脚与模数转换器38的数据信号线相连，以读取模数转换器输出的功率值和温度值。

如图4所示，处理器30按照如下步骤进行工作：

首先判断用户是否读取到开机指令(步骤S01)，即判断用户是否按下开机按键。

在判断出读取到开机指令的情况下(步骤S01中，“是”的情况下)，判断水冷板温度、流量是否正常(步骤S02)。更具体地说，读取第五热敏电阻325测得的温度值和流量计34测得的流量值，并判断水冷板是否达到工作温度(典型值为20±2℃)，冷水流量是否充足(典型值为>30L/min)。在判断出未读取到开机指令的情况下(步骤S01中，“否”的情况下)，再次执行步骤S01及其之后的处理。

在判断出水冷板温度、流量不正常的情况下(步骤S02中，“否”的情况下)，先发送水冷报警到显示器(步骤S03)，使显示器显示“水冷系统故障”。执行完步骤03后，执行步骤S24及其之后的处理。在判断出水冷板温度、流量正常的情况下(步骤S02中，“是”的情况下)，判断功率值1是否高于报警阈值(步骤S04)。更具体地说，读取第一光电探测器311测量得到的功率值，判断进入第一级放大器的信号光功率是否达到其所需的最小功率(典型值为20mW)。

在判断出功率值1低于报警阈值的情况下(步骤S04中，“否”的情况下)，先发送功率值1报警到显示器(步骤S05)，使显示器显示“信号光功率过低”。执行完步骤05后，执行步骤S24及其之后的处理。在判断出功率值1高于报警阈值的情况下(步骤S04中，“是”的情况下)，读取第一直流电源331的工作状态，判断第一直流电源331是否已开启(步骤S06)。

在判断出第一直流电源331未开启的情况下(步骤S06中，“否”的情况下)，向直流电源331发送开启指令(步骤S07)。执行完步骤S07后，再次执行步骤S06及其之后的处理。在判断出第一直流电源331已开启的情况下(步骤S06中，“是”的情况下)，判断功率值2是否高于报警阈值(步骤S08)。更具体地说，读取第二光电探测器312测量得到的功率值，判断第一级放大器的输出功率是否高于报警阈值(典型值为500mW)。

在判断出功率值2低于报警阈值的情况下(步骤S08中，“否”的情况下)，先发送功率值2报警到显示器(步骤S09)，使显示器显示“第一级放大器输出功率过低”。执行完步骤09后，执行步骤S24及其之后的处理。在判断出功率值2高于报警阈值的情况下(步骤S08中，“是”的情况下)，读取第二直流电源332的工作状态，判断第二直流电源332是否已开启(步骤S10)。

在判断出第二直流电源332未开启的情况下(步骤S10中，“否”的情况下)，向第二直流电源332发送开启指令(步骤S11)。执行完步骤S11后，再次执行步骤S10及其之后的处理。在判断出第二直流电源332已开启的情况下(步骤S10中，“是”的情况下)，判断功率值3是否低于报警阈值(步骤S12)。更具体地说，读取第三光电探测器313测量得到的功率值，判断第二级放大器的后向功率是否低于报警阈值(典型值为10mW)。

在判断出功率值3高于报警阈值的情况下(步骤S12中，“否”的情况下)，先发送功率值3报警到显示器(步骤S13)，使显示器显示“第二级放大器后向功率过高”。执行完步骤13后，执行步骤S24及其之后的处理。在判断出功率值3低于报警阈值的情况下(步骤S12中，“是”的情况下)，判断功率值4是否高于报警阈值(步骤S14)。更具体地说，读取第四光电探测器314测量得到的功率值，判断第二级放大器的输出功率是否高于报警阈值(典型值为10W)。

在判断出功率值4低于报警阈值的情况下(步骤S14中，“否”的情况下)，先发送功率值4报警到显示器(步骤S15)，使显示器显示“第二级放大器输出功率过低”。执行完步骤15后，执行步骤S24及其之后的处理。在判断出功率值4高于报警阈值的情况下(步骤S14中，“是”的情况下)，读取第三直流电源333的工作状态，判断第三直流电源333是否已开启(步骤S16)。

在判断出第三直流电源333未开启的情况下(步骤S16中，“否”的情况下)，向第三直流电源333发送开启指令(步骤S17)。执行完步骤S17后，再次执行步骤S16及其之后的处理。在判断出第三直流电源333已开启的情况下(步骤S16中，“是”的情况下)，判断功率值5是否低于报警阈值(步骤S18)。更具体地说，读取第五光电探测器315测量得到的功率值，判断第三级放大器的后向功率是否低于报警阈值(典型值为500mW)。

在判断出功率值5高于报警阈值的情况下(步骤S18中，“否”的情况下)，先发送功率值5报警到显示器(步骤S19)，使显示器显示“第三级放大器后向功率过高”。执行完步骤19后，执行步骤S24及其之后的处理。在判断出功率值5低于报警阈值的情况下(步骤S18中，“是”的情况下)，读取5个温度值、5个功率值、水冷板流量值、3个直流电源状态，发送到显示器(步骤S20)。

执行完步骤20后，判断读取结果是否均处于正常状态(步骤S21)。更具体地说，判断功率值1是否高于报警阈值(典型值为20mW)；并且功率值2是否高于报警阈值(典型值为500mW)；并且功率值3是否低于报警阈值(典型值为10mW)；并且功率值4是否高于报警阈值(典型值为10W)；并且功率值5是否低于报警阈值(典型值为500mW)；并且温度值i是否低于激光器安全工作最大温度(典型值为80℃)，i＝1，2，3，4；并且温度值5是否达到水冷板的工作温度(典型值为20±2℃)；并且冷水流量是否充足(典型值为>30L/min)；并且直流电源i是否处于正常工作状态，i＝1，2，3。

在判断出读取结果不是均处于正常状态的情况下(步骤S21中，“否”的情况下)，发送相应的状态报警到显示器(步骤S22)。执行完步骤S22，执行步骤S24及其之后的处理。在判断出读取结果均处于正常状态的情况下(步骤S21中，“是”的情况下)，判断用户是否读取到关机指令(步骤S23)，即判断用户是否按下关机按键。

在判断出读取到关机指令的情况下(步骤S23中，“是”的情况下)，执行步骤S24及其之后的处理。在判断出未读取到关机指令的情况下(步骤S23中，“否”的情况下)，再次执行步骤S20及其之后的处理。

在执行完步骤S03，或者执行完步骤S05，或者执行完步骤S09，或者执行完步骤S13，或者执行完步骤S15，或者执行完步骤S19，或者执行完步骤S22，或者在判断出步骤S23为“否”的情况下，读取第三直流电源333的工作状态，判断第三直流电源333是否已关闭(步骤S24)。

在判断出第三直流电源333未关闭的情况下(步骤S24中，“否”的情况下)，向第三直流电源333发送关闭指令(步骤S25)。执行完步骤S25后，再次执行步骤S24及其之后的处理。在判断出第三直流电源333已关闭的情况下(步骤S24中，“是”的情况下)，读取第二直流电源332的工作状态，判断第二直流电源332是否已关闭(步骤S26)。

在判断出第二直流电源332未关闭的情况下(步骤S26中，“否”的情况下)，向第二直流电源332发送关闭指令(步骤S27)。执行完步骤S27后，再次执行步骤S26及其之后的处理。在判断出第二直流电源332已关闭的情况下(步骤S26中，“是”的情况下)，读取第一直流电源331的工作状态，判断第一直流电源331是否已关闭(步骤S28)。

在判断出第一直流电源331未关闭的情况下(步骤S28中，“否”的情况下)，向第一直流电源331发送关闭指令(步骤S29)。执行完步骤S29后，再次执行步骤S28及其之后的处理。在判断出第一直流电源331已关闭的情况下(步骤S28中，“是”的情况下)，结束程序。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种高功率窄线宽全光纤放大器，其特征在于，包括三级全光纤放大组件、水冷板和监测控制组件；所述三级全光纤放大组件包括：

第一光纤耦合器的输入端为全光纤放大器种子激光的输入端，输出端与第一波分复用器的信号光输入端相连；

第一波分复用器的泵浦端与第一半导体泵浦源的尾纤相连，第一波分复用器的公共端与第一掺杂光纤的一端相连，第一掺杂光纤的另一端与第二波分复用器的公共端相连；第二波分复用器的信号端与带通滤波器的输入端相连，第二波分复用器的泵浦端与第二半导体泵浦源的尾纤相连，带通滤波器的输出端与第一光隔离器的输入端相连，第一光隔离器的输出端与第二光纤耦合器的输入端相连；

第二光纤耦合器的输出端与第一信号/泵浦功率合束器的信号端相连，第一信号/泵浦功率合束器的公共端与第二掺杂光纤的一端相连，其中一个泵浦端与第三半导体泵浦源的尾纤相连，第二掺杂光纤的另一端与第一泵浦光剥除器的一端相连；第一泵浦光剥除器的另一端与第二光隔离器的输入端相连；

第三光纤耦合器的输入端与第二光隔离器的输出端相连，第三光纤耦合器的输出端与第二信号/泵浦功率合束器的信号端相连；第二信号/泵浦功率合束器的公共端与第三掺杂光纤的一端相连，第二信号/泵浦功率合束器的每个泵浦端分别与一个导体泵浦源的尾纤相连；第三掺杂光纤的另一端与第二泵浦光剥除器的一端相连，第二泵浦光剥除器另一端与准直器的尾纤相连。

2.根据权利要求1所述的高功率窄线宽全光纤放大器，其特征在于，所述第一光纤耦合器为1×2光纤耦合器，前向功率的分束比为99/1；所述第二光纤耦合器为2×2光纤耦合器，前向功率和后向功率的分束比均为99/1；所述第三光纤耦合器为2×2光纤耦合器，前向功率和后向功率的分束比均为999/1。

3.根据权利要求1所述的高功率窄线宽全光纤放大器，其特征在于，所述第一掺杂光纤的纤芯和包层直径分别为6μm和125μm，所述第二掺杂光纤的纤芯和内包层直径分别为15μm和130μm，所述第三掺杂光纤的纤芯和内包层直径分别为30μm和250μm。

4.根据权利要求1或2或3所述的高功率窄线宽全光纤放大器，其特征在于，所述监测控制组件包括：

处理器；

五个光电探测器，分别为第一光电探测器、第二光电探测器、第三光电探测器、第四光电探测器和第五光电探测器；

五个热敏电阻，分别为第一热敏电阻、第二热敏电阻、第三热敏电阻、第四热敏电阻和第五热敏电阻；所述第一热敏电阻固定在第三半导体泵浦源上；所述第二热敏电阻固定在第一泵浦光剥除器上；所述第三热敏电阻固定在第四半导体泵浦源上；所述第四热敏电阻固定在第二泵浦光剥除器上；所述第五热敏电阻固定在水冷板上；

十个运算放大电路，每个光电探测器的电信号输出端均与对应的运算放大电路的信号输入端相连，每个热敏电阻的电信号输出端分别对应与一个运算放大电路的信号输入端相连；

三个直流电源，分别为第一直流电源、第二直流电源和第三直流电源；直流电源各有一个串口端，串口端与处理器相连；直流电源的输出端半导体泵浦源相联；

第一光电探测器的尾纤与第一光纤耦合器的前向功率探测端相连；第二光电探测器的尾纤与第二光纤耦合器的前向功率探测端相连；第三光电探测器的尾纤与第二光纤耦合器的后向功率探测端相连；第四光电探测器的尾纤与第三光纤耦合器的前向功率探测端相连；第五光电探测器的尾纤与第三光纤耦合器的后向功率探测端相连。

5.根据权利要求4所述的高功率窄线宽全光纤放大器，其特征在于，所述监测控制组件包括流量计，流量计安装在水冷板的出水口，其数据信号线与处理器的IO引脚相连，以发送流量值。

6.根据权利要求4所述的高功率窄线宽全光纤放大器，其特征在于，所述监测控制组件包括模拟多路选择器，信号输出端与模数转换器的模拟信号输入端相连，控制信号线与处理器的IO引脚相连。

7.根据权利要求4所述的高功率窄线宽全光纤放大器，其特征在于，所述监测控制组件包括键盘显示模块，用来显示光电探测器测得的功率值、热敏电阻测得的温度值、三个直流电源的工作状态，并通过串口通信方式与处理器的串口信号端相连，以接收并显示激光器的工作状态，发送开机和关机指令。

8.根据权利要求4所述的高功率窄线宽全光纤放大器，其特征在于，所述处理器通过串口通信方式分别与三个直流电源的串口信号端相连，以读取直流电源状态、向直流电源发送控制指令。

9.根据权利要求1或2或3所述的高功率窄线宽全光纤放大器，其特征在于，所述三级全光纤放大组件中除所述准直器外的所有器件均通过压块固定在水冷板上。