CN109494553B - 光纤放大器、光纤放大装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光纤放大器、光纤放大装置及控制方法。该光纤放大器包括：光纤耦合波分复用器、第一泵浦激光器、第二泵浦激光器、第一增益光纤、第二增益光纤、监测模块、反馈控制模块及泵浦合束器。监测模块设置于第一增益光纤与第二增益光纤的连接处，第二增益光纤包括纤芯及至少两层用于包裹纤芯的包层。本方案通过监测模块对滤除的泵浦光的发光强度进行监测，能够基于该发光强度判断泵浦激光器的泵浦光输出功率是否正常，有助于根据确定出的发光强度动态调节泵浦激光器的泵浦光输出功率，从而改善现有技术中过多的泵浦光造成能量浪费的技术问题。

Description

光纤放大器、光纤放大装置及控制方法

技术领域

本发明涉及光纤技术领域，具体而言，涉及一种光纤放大器、光纤放大装置及控制方法。

背景技术

光纤放大器可以应用于光通信、光纤激光器、光纤传感等领域，能够实现输入光信号的能量放大功能。其放大的工作原理为：在一定长度的光纤纤芯中掺杂稀土离子，当待放大的信号光和提供能量的泵浦光通过时，这些泵浦光被稀土离子吸收产生受激辐射跃迁，实现信号光的放大。在现有技术中，在不同需求情况下，待放大的光信号需要放大的倍数通常不同，在进行放大时所需求的泵浦光的光能量也不同，受限于光纤放大器的结构，光纤放大器无法实时动态调节泵浦光能量的大小，容易造成泵浦激光器发出的泵浦光的光能量不足而无法正常放大或光能量过多造成光能量浪费。

发明内容

本发明实施例提供一种光纤放大器、光纤放大装置及控制方法。

为了实现上述目的，本发明实施例所提供的技术方案如下所示：

第一方面，本发明实施例提供一种光纤放大器，所述光纤放大器包括：光纤耦合波分复用器、第一泵浦激光器、第二泵浦激光器、第一增益光纤、第二增益光纤、监测模块、反馈控制模块及泵浦合束器；

所述光纤耦合波分复用器的第一端与所述第一泵浦激光器的输出端连接，所述光纤耦合波分复用器的第二端与所述第一增益光纤的第一端连接，所述第一增益光纤的第二端与所述第二增益光纤的第一端连接，所述第二增益光纤的第二端与所述泵浦合束器的第一端连接，所述泵浦合束器的第二端与所述第二泵浦激光器的输出端连接，所述监测模块设置于所述第一增益光纤与所述第二增益光纤的连接处，所述第二增益光纤包括纤芯及至少两层用于包裹所述纤芯的包层；

其中，所述光纤耦合波分复用器用于将接收的信号光及从所述第一泵浦激光器发出的第一泵浦光进行耦合，并通过所述光纤耦合波分复用器的第二端将耦合后的所述信号光及所述第一泵浦光输出至所述第一增益光纤，所述第二泵浦激光器用于发出第二泵浦光并通过所述第二增益光纤输出，所述监测模块用于从所述第二增益光纤的第一端接收所述第二泵浦光，并滤除至少部分的所述第二泵浦光，并监测所滤除的第二泵浦光的发光强度，所述反馈控制模块用于根据所述发光强度控制所述第二泵浦激光器的泵浦光输出功率。本实施例提供的光纤放大器通过监测模块对滤除的泵浦光的发光强度进行监测，能够基于该发光强度判断泵浦激光器的泵浦光输出功率是否正常，或判断第二泵浦激光器输出的泵浦光能量是否最优，有助于根据确定出的发光强度动态调节泵浦激光器的泵浦光输出功率，从而改善现有技术中因泵浦激光器发出的泵浦光的光能量不足而无法正常放大或光能量过多造成光能量浪费的技术问题。

结合第一方面，在一些可选的实施方式中，所述第一泵浦激光器为单模泵浦激光器，所述第二泵浦激光器为多模泵浦激光器。在本实施例提供的光纤放大器中，多模泵浦激光器用于提供多模泵浦光，单模泵浦激光器用于提供单模泵浦光，多模泵浦光及单模泵浦光可以分别与信号激光耦合到同一光纤中以放大信号激光。

结合第一方面，在一些可选的实施方式中，所述第一增益光纤为单包层增益光纤，所述第二增益光纤为双包层增益光纤。在本实施例提供的光纤放大器中，双包层增益光纤能够用于传输多模泵浦光，单包层增益光纤可以用于传输单模泵浦光，以便于将多模泵浦光、单模泵浦光进行耦合以放大信号激光。

结合第一方面，在一些可选的实施方式中，所述反馈控制模块还用于在所述发光强度大于或等于第一预设阈值时，将所述第二泵浦激光器的泵浦光输出功率调节至预设功率范围内。本实施例提供的光纤放大器，可以在发光强度大于或等于第一预设阈值时，降低第二泵浦激光器的泵浦光输出功率，并使得降低后的泵浦光输出功率在预设功率范围内，从而改善现有技术中因第二泵浦激光器的泵浦光输出功率过大而造成能量浪费的技术问题。

结合第一方面，在一些可选的实施方式中，所述反馈控制模块还用于在所述发光强度小于第二预设阈值时，将所述第二泵浦激光器的泵浦光输出功率调节至所述预设功率范围内，其中，所述第二预设阈值小于所述第一预设阈值。本实施例提供的光纤放大器，可以在发光强度小于第一预设阈值时，增大第二泵浦激光器的泵浦光输出功率，并使得增大后的泵浦光输出功率在预设功率范围内，从而改善现有技术中因第二泵浦激光器的泵浦光输出功率过小而无法充足提供放大所需要的泵浦光的光能量的技术问题。

结合第一方面，在一些可选的实施方式中，所述监测模块包括：泵浦滤除器及光电探测器，所述泵浦滤除器包括用于对至少部分所述第二泵浦光进行滤除的胶体，所述光电探测器用于收集并监测被所述胶体滤除的所述第二泵浦光的发光强度。在本实施例提供的光纤放大器中，监测模块中的胶体能够对多余的第二泵浦光进行滤除，避免多余的第二泵浦光在系统中传输对系统造成损伤。另外，光电探测器可以检测所滤除的第二泵浦光的发光强度，从而有利于基于发光强度动态调节第二泵浦激光器的泵浦光输出功率。

结合第一方面，在一些可选的实施方式中，所述光电探测器其内表面为球形结构，镀有光学膜层，激光可以在内表面发生全反射，最终耦合进探测器。光电探测器包裹在泵浦滤除器周围，收集滤除出的泵浦光，并将泵浦光信号转换为电信号输出到反馈控制模块，用于监测滤除的泵浦光的强弱；滤出的泵浦光向周边空间散射，此装置的特殊结构可以收集各个方向的光，保证了探测器接收到光信号的稳定；其中第一增益光纤与第二增益光纤的连接方式为熔接。

第二方面，本发明实施例还提供一种光纤放大装置，包括功率调节器及上述的光纤放大器，所述功率调节器与所述光纤放大器中的第二泵浦激光器连接，用于在所述光纤放大器中的反馈控制模块的控制下调节所述第二泵浦激光器的泵浦光输出功率。

第三方面，本发明实施例还提供一种控制方法，应用于上述的光纤放大器，所述方法包括：

监测模块对第二泵浦激光器发出的至少部分第二泵浦光进行滤除，并监测被滤除所述至少部分第二泵浦光的发光强度；

反馈控制模块根据所述发光强度对所述第二泵浦激光器的泵浦光输出功率进行调节。

结合第三方面，在一些可选的实施方式中，反馈控制模块根据所述发光强度对所述第二泵浦激光器的泵浦光输出功率进行调节，包括：

在确定出所述发光强度大于或等于第一预设阈值时，所述反馈控制模块将所述第二泵浦激光器的泵浦光输出功率进行调节至预设功率范围内。

结合第三方面，在一些可选的实施方式中，反馈控制模块根据所述发光强度对所述第二泵浦激光器的泵浦光输出功率进行调节，包括：

在确定出所述发光强度小于第二预设阈值时，所述反馈控制模块将所述第二泵浦激光器的泵浦光输出功率进行调节至所述预设功率范围内，其中，所述第二预设阈值小于所述第一预设阈值。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举本发明实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的光纤放大器的结构示意图。

图2为本发明实施例提供的监测模块与第一增益光纤和第二增益光纤的截面示意图。

图3为本发明实施例提供的光纤放大装置的方框示意图。

图4为本发明实施例提供的控制方法的流程示意图。

图标：10-光纤放大装置；100-光纤放大器；110-光纤耦合波分复用器；121-第一泵浦激光器；122-第二泵浦激光器；131-第一增益光纤；132-第二增益光纤；140-监测模块；141-泵浦滤除器；142-光电探测器；150-反馈控制模块；160-泵浦合束器；200-功率调节器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在现有技术中，在不同需求情况下，待放大的光信号需要放大的倍数通常不同，在进行放大时所需求的泵浦光的光能量也不同，受限于光纤放大器的结构，光纤放大器无法实时动态调节泵浦光能量的大小，容易造成泵浦激光器发出的泵浦光的光能量不足而无法正常放大或光能量过多造成光能量浪费。另外，过多的泵浦光无法被掺杂离子的光纤吸收，从而产生热量，容易造成光纤熔点处温度较高，影响光纤放大器的性能。

鉴于上述问题，本申请发明人经过长期研究探索，提出以下实施例以解决上述问题。下面结合附图，对本发明实施例作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请参照图1，本发明实施例提供一种光纤放大器100，用于对光纤中的信号光进行放大，能够动态地对泵浦激光器的泵浦光输出功率进行调节，从而改善现有技术中因泵浦激光器发出的泵浦光的光能量不足而无法正常放大或光能量过多造成光能量浪费的技术问题。

在本实施例中，光纤放大器100可以包括光纤耦合波分复用器110、第一泵浦激光器121、第二泵浦激光器122、第一增益光纤131、第二增益光纤132、监测模块140、反馈控制模块150及泵浦合束器160。

光纤耦合波分复用器110的第一端与第一泵浦激光器121的输出端连接，光纤耦合波分复用器110的第二端与第一增益光纤131的第一端连接，第一增益光纤131的第二端与第二增益光纤132的第一端连接，第二增益光纤132的第二端与泵浦合束器160的第一端连接，泵浦合束器160的第二端与第二泵浦激光器122的输出端连接，监测模块140设置于第一增益光纤131与第二增益光纤132的连接处。光纤耦合波分复用器110、第一增益光纤131、第二增益光纤132形成用于供输入的信号光进行传输的光路。

其中，第二增益光纤132可以包括纤芯及至少两层用于包裹所述纤芯的包层。光纤耦合波分复用器110用于将信号光及从第一泵浦激光器121发出的第一泵浦光进行耦合，并由光纤耦合波分复用器110的第二端将耦合后的信号光及第一泵浦光输出至第一增益光纤131。泵浦合束器160用于将接收的信号光及从第二泵浦激光器122发出的第二泵浦光进行耦合，并通过泵浦合束器160的第一端将耦合后的信号光及所述第二泵浦光输出至所述第二增益光纤132。泵浦合束器160输出的第二泵浦光从第二增益光纤132的第二端进入第二增益光纤132，然后从第二增益光纤132的第一端输出至监测模块140。

监测模块140用于从第二增益光纤132的第一端接收第二泵浦光，并滤除至少部分的第二泵浦光，收集并监测所滤除的第二泵浦光的发光强度，反馈控制模块150用于根据发光强度控制第二泵浦激光器122的泵浦光输出功率。

在本实施例中，第二泵浦激光器122可以为多模泵浦激光器。多模泵浦激光器可以同时产生两个或多个模发射光(该发射光指泵浦光)，两个或多个模发射光的波长通常相同。需要说明的是，下述的单模泵浦激光器可以用于发出单模的发射光，这里的“单模”与“多模”指激光模式。激光模式可分为基模和多模。基模即为单模，单模激光以单一路径通过光纤，而多模激光以多路径通过光纤。

在本实施例中，第一增益光纤131与第一泵浦激光器121相匹配，第二增益光纤132与第二泵浦激光器122相匹配，以实现泵浦光的传输。例如，第一泵浦激光器121为单模泵浦激光器，那么第一增益光纤131便为单包层增益光纤，以实现单模泵浦光的传输。第二泵浦激光器122为多模泵浦激光器，那么第二增益光纤132便为双包层增益光纤或多包层增益光纤，以实现多模泵浦光的传输。其中，第二增益光纤132的包层数量可以根据实际情况而设置，这里不作具体限定。

请参照图2，单包层增益光纤可以包括纤芯及包层，其中纤芯折射率大于包层折射率。信号光及第一泵浦光在第一增益光纤131的纤芯中传输，在纤芯及包层的介质面发生全反射。

在本实施例中，双包层增益光纤可以用于传输多模泵浦激光器发出的多模激光。双包层增益光纤可以包括纤芯及除纤芯外两个包层，其中纤芯折射率大于内包层折射率，内包层折射率大于外包层折射率。信号光在第二增益光纤132的纤芯中传输，第二泵浦光在第二增益光纤132的纤芯-包层交叉传输(如图1所示)，并在传输过程中被纤芯中掺稀土离子吸收，形成粒子数反转，使耦合到纤芯中的信号光得到放大。需要说明的是，下述的单包层增益光纤可以用于传输单模泵浦激光器发出的单模激光。

具体地，双包层增益光纤是由掺杂纤芯、内包层、外包层、保护层四部分组成。纤芯作为激光的波导，通常可以掺杂镱离子、铒离子等稀土离子，由于内包层包绕在纤芯的外围，泵浦光在传输过程中交叉穿过纤芯和内外包层，并在传输过程中被纤芯中掺稀土离子吸收，形成粒子数反转，使耦合到纤芯中的信号光得到放大。由于增益光纤长度一定，增益光纤对泵浦光的吸收程度是有限度的，当泵浦光吸收饱和后，剩余的泵浦光就不能再被吸收。

在本实施例中，监测模块140可以对多余的第二泵浦光进行滤除，另外还可以收集并检测所滤除的第二泵浦光的发光强度。可理解地，多余泵浦光的发光强度与泵浦激光器的泵浦光输出功率相对应，在确定出多余泵浦光的发光强度后，便可以基于该发光强度确定出泵浦激光器的泵浦光输出功率，然后再根据实际情况调节泵浦激光器的功率。比如，基于被滤除的第二泵浦光可以确定出第二泵浦激光器122的泵浦光输出功率，然后再根据实际情况判断当前的功率是否为最优功率，或者当前功率是否在最优的功率范围内，若为否，则对第二泵浦激光器122的泵浦光输出功率进行调节，直至调节后的功率为最优功率或在最优的功率范围内。

在本实施例中，第二泵浦激光器122输出的第二泵浦光在第二增益光纤132中传输时，多余的第二泵浦光是指未被第二增益光纤132吸收的泵浦光。

请参照图2，作为一种可选的实施方式，监测模块140可以包括泵浦滤除器141及光电探测器142。泵浦滤除器141包括用于对至少部分第二泵浦光进行滤除的胶体，光电探测器142用于监测被胶体滤除的第二泵浦光的发光强度。可理解地，泵浦滤除器141及光电探测器142可以根据实际情况而设计，只要泵浦滤除器141能够对多余的第二泵浦光进行滤除，光电探测器142能够检测滤除的泵浦光的发光强度即可。

作为一种可选的实施方式，光电探测器142其内表面为球形结构，镀有光学膜层，激光可以在内表面发生全反射，最终耦合进探测器。光电探测器142包裹在泵浦滤除器141周围，收集滤除出的泵浦光，并将泵浦光信号转换为电信号输出到反馈控制模块150，用于监测滤除的泵浦光的发光强度。滤出的泵浦光向周边空间散射，光电探测器142所具有的特殊结构(球形结构)可以收集各个方向的光，保证了光电探测器142接收的光信号的稳定。

在本实施例中，监测模块140中的胶体的折射率大于第二增益光纤132外包层的折射率。其中，胶体对多余的泵浦光过滤的原理可以为：第一增益光纤131第二端与第二增益光纤132的第一端的熔点处一段光纤的保护层被剥离掉，胶体设置在光纤的保护层被剥离掉的部位，当多余的第二泵浦光传输到此段光纤时，在第二增益光纤132的第一端传输的泵浦光便可以在所述胶体的作用下被滤除。也就是说，监测模块140可以对传输到第二增益光纤132中外包层的泵浦光进行滤除，由于纤芯折射率大于内包层折射率，信号光被约束在纤芯中传输，在纤芯与内包层的介质面发生全反射，因此胶体不能将信号光从第二增益光纤132的纤芯中滤除。

第二泵浦激光器122输出的第二泵浦光的光能量通常会多于用于对信号光进行放大所需要的泵浦光的光能量，以保证泵浦光能量充足从而能够正常将待放大的信号光放大至预设倍数。也就是说，第二泵浦激光器122通常提供多余的第二泵浦光。可理解地，若多余的第二泵浦光的光能越大，所浪费的能量越多，另外，若多余的第二泵浦光的光能量多，会造成光纤熔点处的温度升高，从而影响光纤传输光信号的性能。其中，预设倍数可以根据实际情况而设置，这里不作具体限定。

当然，若信号光需要放大的倍数较高，而第二泵浦激光器122输出的第二泵浦光的光能量较小时，第二泵浦光的能量可能不足而无法将待放大的信号光放大至预设倍数。此时便需要增大第二泵浦激光器122的泵浦光输出功率，增大其输出功率的方式可以是增大第二泵浦激光器122的供电电流或供电电压。

本实施例提供的光纤放大器100通过监测模块140对滤除的第二泵浦光的发光强度进行监测，能够基于该发光强度判断第二泵浦激光器122的泵浦光输出功率是否正常，或判断该输出功率是否最优，或判断该输出功率是否为最优功率范围内(最优功率及最优功率范围可以根据实际情况进行确定，这里不作具体限定)，有助于根据确定出的发光强度动态调节第二泵浦激光器122的泵浦光输出功率，从而改善现有技术中因泵浦激光器发出的泵浦光的光能量不足而无法正常放大或光能量过多造成光能量浪费的技术问题。可理解地，当泵浦光输出功率在预设的功率范围内时，便确定第二泵浦激光器122的泵浦光输出功率正常，当泵浦光输出功率在不在预设的功率范围内时，便确定第二泵浦激光器122的泵浦光输出功率异常。对于不同的信号光的放大需求，其预设功率范围可以不相同。其中，预设功率范围可以根据实际情况而设置，这里不作具体限定。

例如，反馈控制模块150在确定出监测模块140监测到的第二泵浦光的发光强度超过第一预设阈值时，反馈控制模块150可以通过降低第二泵浦激光器122的供电电压或供电电流，以降低第二泵浦激光器122泵浦光输出功率，使得降低后的泵浦光输出功率在预设功率范围中。或者，反馈控制模块150确定出监测模块140监测到的第二泵浦光的发光强度小于第二预设阈值时，反馈控制模块150可以通过升高第二泵浦激光器122的供电电压或供电电流，以增大第二泵浦激光器122泵浦光输出功率，使得升高后的泵浦光输出功率在预设功率范围中。

其中，预设功率范围通常为预先设定的表征第二泵浦激光器122正常运行的功率范围。第二预设阈值小于第一预设阈值，第一预设阈值及第二预设阈值可以根据实际情况而设置，在第二泵浦激光器122正常运行时，能够输出足够的泵浦光，以保证能将信号光放大至预设倍数。通常来讲，在正常运行时，第二泵浦激光器122所产生的多余的第二泵浦光的光能量较少，所浪费的能量便能降低。

在本实施例中，第一增益光纤131与第二增益光纤132可以直接熔接在一起，从而对待放大的光信号进行放大。相比于现有技术需要设置光纤隔离器以防止后级光返回损伤前级器件，本发明实施例提供的光纤放大器100无需设置光纤隔离器，通过将第一增益光纤131与第二增益光纤132熔接在一起便能实现信号光的放大，能够简化光纤放大器100的结构，减少使用器件，减少光纤熔点数量，从而降低成本。

值得说明的是，监测模块140在监测出第二泵浦激光器122的多余泵浦光的发光强度后，用户可以基于该发光强度来优化第二增益光纤132的长度，使得优化后的增益光纤能够将待放大的光信号根据需求进行放大输出。

在本实施例中，第一泵浦激光器121与第一增益光纤131相匹配。例如，若第一泵浦激光器121为单模泵浦激光器，那么第一增益光纤131便为单包层增益光纤。此时，监测模块140无需对单包层增益光纤(即第一增益光纤131)进行过滤，所以可以不用监测单模泵浦激光器(即第一泵浦激光器121)的输出功率，也就无需对单模激光器的功率进行动态调节。

在本实施例中，第一泵浦激光器121与第一增益光纤131可以用于对待放大的信号光进行一次放大，第二泵浦激光器122与第二增益光纤132可以用于对待放大的信号光进行二次放大。泵浦合束器160可以用于将第一增益光纤131输出的第一次放大后的信号光与第二泵浦激光器122产生的第二泵浦光耦合到同一光纤中。

请结合参照图1和图2，在本实施例中，泵浦合束器160可以为反向泵浦合束器。例如，在图1或图2中，第一泵浦激光器121与第二泵浦激光器122发出的泵浦光均朝向光纤熔点(即第一增益光纤131与第二增益光纤132的连接处)。比如在图1中，第一泵浦激光器121输出的第一泵浦光通过第一增益光纤131向左传输，第二泵浦激光器122输出的第二泵浦光通过第二增益光纤132向右传输，然后均传输至监测模块140，由监测模块140将多余的第二泵浦光进行滤除，然后将第二泵浦光经滤除后得到的激光和信号光通过反向泵浦合束器进行耦合并输出。反向泵浦合束器耦合输出的光便为放大后的信号光。

作为一种可选的实施方式，在第二泵浦激光器122为多模泵浦激光器，第二增益光纤132为双包层增益光纤或多包层增益光纤时，本实施例提供的光纤放大器100可以通过监测模块140对滤除的第二泵浦光的发光强度进行监测，能够基于该发光强度判断第二泵浦激光器122的泵浦光输出功率是否正常，或判断该输出功率是否最优，或判断该输出功率是否为最优功率范围内，有助于根据确定出的发光强度动态调节第二泵浦激光器122的泵浦光输出功率，从而改善现有技术中因泵浦激光器发出的泵浦光的光能量不足而无法正常放大或光能量过多造成光能量浪费及造成光纤熔点处温度较高的技术问题。其中，光纤熔点为第一增益光纤131与第二增益光纤132熔接的连接部位。

可理解地，过多的泵浦光无法被掺杂离子的光纤吸收，从而产生热量，容易造成第一增益光纤131与第二增益光纤132的光纤熔点处温度较高。本发明实施例提供的光纤放大器100可以在泵浦激光器产生的多余泵浦光较多时，降低泵浦激光器的泵浦光输出功率，从而能够减少多余的第二泵浦光的光能量，在光能量减少后，光纤熔点处产生的热量便会减少。

反馈控制模块150可以是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。该反馈控制模块150可以是通用处理器。例如，该处理器可以是中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、图形处理器(Graphics Processing Unit，GPU)、网络处理器(Network Processor，NP)等；还可以是数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。例如，反馈控制模块150可以为STM32系列单片机。

可选地，光纤放大器100还可以包括存储模块，该存储模块可以集成在处理模块中，也可以为独立于处理模块。存储模块可以是，但不限于，随机存取存储器，只读存储器，可编程只读存储器，可擦除可编程只读存储器，电可擦除可编程只读存储器等。在本实施例中，存储模块可以用于存储第一预设阈值、第三预设阈值、预设功率范围、第二预设功率范围等。当然，存储模块还可以用于存储程序，处理模块在接收到执行指令后，执行该程序。

请参照图3，本发明实施例还提供一种光纤放大装置10，该装置可以包括功率调节器200及上述实施例中所述的光纤放大器100。所述功率调节器200与所述光纤放大器100中的第二泵浦激光器122连接，用于在所述光纤放大器100中的反馈控制模块150的控制下调节所述第二泵浦激光器122的泵浦光输出功率。

可理解地，光纤放大器100中的反馈控制模块150根据监测模块140的反馈信号，可以通过优化功率调节器200以调节第二泵浦激光器122的电流或电压，从而使第二泵浦激光器122发出的第二泵浦光的能量在系统中达到最优。其中，功率调节器200可以为能够调节第二泵浦激光器122供电电流或供电电压的器件，比如功率调节器200为可变电阻器、变压器等。反馈控制模块150可以通过功率调节器200调节第二泵浦激光器122供电电流或供电电压，从而调节第二泵浦激光器122的泵浦光输出功率。

请参照图4，本发明实施例还提供一种用于对上述实施例中的光纤放大器100进行控制的控制方法，由光纤放大器100中的部件执行或实现控制方法的各步骤。该光纤放大器100通过监测模块140对滤除的泵浦光的发光强度进行监测，能够基于该发光强度判断泵浦激光器的泵浦光输出功率是否正常，或判断该输出功率是否最优，有助于根据确定出的发光强度动态调节第二泵浦激光器122的泵浦光输出功率，从而改善现有技术中过多的泵浦光造成能量浪费及造成光纤熔点处温度较高的技术问题。

在本实施例中，控制方法可以包括以下步骤：

步骤S310，监测模块140对第二泵浦激光器122发出的至少部分第二泵浦光进行滤除，并监测被滤除至少部分第二泵浦光的发光强度；

步骤S320，反馈控制模块150根据发光强度对第二泵浦激光器122的泵浦光输出功率进行调节。

作为一种可选的实施方式，步骤S320可以包括：

在确定出发光强度大于或等于第一预设阈值时，反馈控制模块150将第二泵浦激光器122的泵浦光输出功率进行调节至预设功率范围内。

作为一种可选的实施方式，步骤S320可以包括：

在确定出发光强度小于第二预设阈值时，反馈控制模块150将第二泵浦激光器122的泵浦光输出功率进行调节至预设功率范围内，其中，第二预设阈值小于第一预设阈值。

需要说明的是，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的控制方法的具体工作过程，可以参考前述光纤放大器100中的监测模块140和反馈控制模块150对应的处理过程，在此不再过多赘述。

综上所述，本发明提供一种光纤放大器、光纤放大装置及控制方法。光纤放大器包括：光纤耦合波分复用器、第一泵浦激光器、第二泵浦激光器、第一增益光纤、第二增益光纤、监测模块、反馈控制模块及泵浦合束器。光纤耦合波分复用器的第一端与第一泵浦激光器的输出端连接，光纤耦合波分复用器的第二端与第一增益光纤的第一端连接，第一增益光纤的第二端与第二增益光纤的第一端连接，第二增益光纤的第二端与泵浦合束器的第一端连接，泵浦合束器的第二端与第二泵浦激光器的输出端连接，监测模块设置于第一增益光纤与第二增益光纤的连接处，第二增益光纤包括纤芯及至少两层用于包裹纤芯的包层。

其中，光纤耦合波分复用器用于将接收的信号光及从第一泵浦激光器发出的第一泵浦光进行耦合，并通过光纤耦合波分复用器的第二端将耦合后的信号光及第一泵浦光输出至第一增益光纤，第二泵浦激光器用于发出第二泵浦光并通过第二增益光纤输出，监测模块用于从第二增益光纤的第一端接收第二泵浦光，并滤除至少部分的第二泵浦光，并监测所滤除的第二泵浦光的发光强度，反馈控制模块用于根据发光强度控制第二泵浦激光器的泵浦光输出功率。本方案通过监测模块对滤除的泵浦光的发光强度进行监测，能够基于该发光强度判断泵浦激光器的泵浦光输出功率是否正常，有助于根据确定出的发光强度动态调节泵浦激光器的泵浦光输出功率，从而改善现有技术中过多的泵浦光造成能量浪费的技术问题。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光纤放大器，其特征在于，所述光纤放大器包括：光纤耦合波分复用器、第一泵浦激光器、第二泵浦激光器、第一增益光纤、第二增益光纤、监测模块、反馈控制模块及泵浦合束器；

所述光纤耦合波分复用器的第一端与所述第一泵浦激光器的输出端连接，所述光纤耦合波分复用器的第二端与所述第一增益光纤的第一端连接，所述第一增益光纤的第二端与所述第二增益光纤的第一端连接，所述第二增益光纤的第二端与所述泵浦合束器的第一端连接，所述泵浦合束器的第二端与所述第二泵浦激光器的输出端连接，所述监测模块设置于所述第一增益光纤与所述第二增益光纤的连接处，所述第二增益光纤包括纤芯及至少两层用于包裹所述纤芯的包层；

其中，所述光纤耦合波分复用器用于将接收的信号光及从所述第一泵浦激光器发出的第一泵浦光进行耦合，并通过所述光纤耦合波分复用器的第二端将耦合后的所述信号光及所述第一泵浦光输出至所述第一增益光纤，所述第二泵浦激光器用于发出第二泵浦光并通过所述第二增益光纤输出，所述监测模块用于从所述第二增益光纤的第一端接收所述第二泵浦光，并滤除至少部分的所述第二泵浦光，并监测所滤除的第二泵浦光的发光强度，所述反馈控制模块用于根据所述发光强度控制所述第二泵浦激光器的泵浦光输出功率，所述泵浦合束器为反向泵浦合束器，所述泵浦合束器用于对所述第二泵浦光经滤除后得到的激光和从所述第一增益光纤输出的信号光进行耦合并输出。

2.根据权利要求1所述的光纤放大器，其特征在于，所述第一泵浦激光器为单模泵浦激光器，所述第二泵浦激光器为多模泵浦激光器。

3.根据权利要求1所述的光纤放大器，其特征在于，所述第一增益光纤为单包层增益光纤，所述第二增益光纤为双包层增益光纤。

4.根据权利要求1所述的光纤放大器，其特征在于，所述反馈控制模块还用于在所述发光强度大于或等于第一预设阈值时，将所述第二泵浦激光器的泵浦光输出功率调节至预设功率范围内。

5.根据权利要求4中所述的光纤放大器，其特征在于，所述反馈控制模块还用于在所述发光强度小于第二预设阈值时，将所述第二泵浦激光器的泵浦光输出功率调节至所述预设功率范围内，其中，所述第二预设阈值小于所述第一预设阈值。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的光纤放大器，其特征在于，所述监测模块包括：泵浦滤除器及光电探测器，所述泵浦滤除器包括用于对至少部分所述第二泵浦光进行滤除的胶体，所述光电探测器用于监测被所述胶体滤除的所述第二泵浦光的发光强度。

7.一种光纤放大装置，其特征在于，包括功率调节器及权利要求1-5中任意一项所述的光纤放大器，所述功率调节器与所述光纤放大器中的第二泵浦激光器连接，用于在所述光纤放大器中的反馈控制模块的控制下调节所述第二泵浦激光器的泵浦光输出功率。

8.一种控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1-5中任意一项所述的光纤放大器，所述方法包括：

监测模块对第二泵浦激光器发出的至少部分第二泵浦光进行滤除，并监测被滤除所述至少部分第二泵浦光的发光强度；

反馈控制模块根据所述发光强度对所述第二泵浦激光器的泵浦光输出功率进行调节。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，反馈控制模块根据所述发光强度对所述第二泵浦激光器的泵浦光输出功率进行调节，包括：

在确定出所述发光强度大于或等于第一预设阈值时，所述反馈控制模块将所述第二泵浦激光器的泵浦光输出功率进行调节至预设功率范围内。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，反馈控制模块根据所述发光强度对所述第二泵浦激光器的泵浦光输出功率进行调节，包括：

在确定出所述发光强度小于第二预设阈值时，所述反馈控制模块将所述第二泵浦激光器的泵浦光输出功率进行调节至所述预设功率范围内，其中，所述第二预设阈值小于所述第一预设阈值。

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