CN110707516A - 一种单程后向大功率输出的掺铒光纤光源 - Google Patents

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李凡
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Abstract

本发明涉及一种单程后向大功率输出的掺铒光纤光源，其技术特点是：包括泵浦激光器、波分复用器、掺铒光纤、光纤陷光器、隔离器和滤波器，泵浦激光器输入端接收激光器驱动信号，泵浦激光器通过波分复用器后连接掺铒光纤，该掺铒光纤另一端连接光纤陷光器，该掺铒光纤反向泵浦光通过波分复用器后经隔离器、滤波器得到钟型谱输出。本发明通过掺铒光纤长度的调整和光纤陷光器的回损控制，大幅度提升1530nm附近的吸收率，降低其他波段的输出，再经由滤波器整型滤波为钟型谱输出，可以有效提升单程光路掺铒光纤光源的输出光功率，使单程光路光源兼具传统单程的高稳定性和双程光路的高功率输出，且有效提升光源稳定性。

Description

一种单程后向大功率输出的掺铒光纤光源
技术领域
本发明属于光纤光源技术领域，尤其是一种单程后向大功率输出的掺铒光纤光源。
背景技术
由于超荧光掺铒光纤光源(SFS)具有宽光谱、大功率、高稳定性以及低相干性等特点，因此，其在光纤传感领域得到了广泛应用。随着宽带光通信产业的蓬勃发展，光纤滤波技术、量子阱半导体工艺、特种光纤技术等发展迅速，掺铒光纤光源在性能上得到大幅提高。
为满足高精度、三轴等光纤陀螺的大功率需求，普遍采用双程结构来提高泵浦作用效率。双程后向掺铒光纤光源方案具有泵浦效率高、调试范围广且易于提升波长稳定性等特点，被光纤陀螺广泛采用。然而，双程后向掺铒光纤光源方案由于反射镜的加入易引起反射放大，产生的窄带共振激光影响光源性能，且稳定性受驱动功率和铒纤长度影响大，对隔离器的隔离度和光路中的光纤耦合水平提出了更高的要求，而且双程方案难以降低后峰增益。
目前，单程后向结构性能稳定且通过适当的铒纤参数优化，使得对泵浦功率不敏感且稳定性更佳，易于工程化应用，但是，由于单程结构效率低于双程，难以满足部分光纤陀螺的大功率需求。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足，提供一种设计合理、效率高且稳定性强的单程后向大功率输出的掺铒光纤光源。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种单程后向大功率输出的掺铒光纤光源，包括泵浦激光器、波分复用器、掺铒光纤、光纤陷光器、隔离器和滤波器，所述泵浦激光器输入端接收激光器驱动信号，所述泵浦激光器通过波分复用器后连接掺铒光纤，该掺铒光纤另一端连接光纤陷光器，该掺铒光纤反向泵浦光通过波分复用器后经隔离器、滤波器得到钟型谱输出。
进一步，所述泵浦激光器为980nm泵浦激光器，所述波分复用器为980/1550nm波分复用器。
进一步,该掺铒光纤长度为4-6m。
本发明的优点和积极效果是：
1、本发明通过掺铒光纤长度的调整和光纤陷光器的回损控制，大幅度提升1530nm附近的吸收率，降低其他波段的输出，再经由滤波器整型滤波为钟型谱输出，可以有效提升单程光路掺铒光纤光源的输出光功率，使单程光路光源兼具传统单程的高稳定性和双程光路的高功率输出，且有效提升光源稳定性，在保证波长稳定性优于0.2ppm/℃的指标下，泵浦效率与双程相当，从而打破单程输出功率低、不适用大功率需求的限制，满足光纤陀螺高精度需求。
2、本发明的掺铒光纤一端连接波分复用器，另一端连接光纤陷光器以有效降低空端反射，同时，本发明利用单程的1530nm高增益和有效的空端处理，实现钟型谱的大功率输出功能。
附图说明
图1是本发明的掺铒光纤光源光路结构示意图；
图2是采用opticsystem仿真的掺铒光纤光源单程光谱图；
图3是滤波器谱线图和滤波后光源谱型；
图4是掺铒光纤光源优化整型后的光谱图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施做进一步详述。
一种单程后向大功率输出的掺铒光纤光源，如图1所示，包括980nm泵浦激光器、980/1550nm波分复用器(WDM)、掺铒光纤、光纤陷光器、隔离器和滤波器，所述980nm泵浦激光器接收激光器驱动信号后输出980nm窄带激光，所述980nm窄带激光经980/1550nm波分复用器后进入掺铒光纤，该掺铒光纤另一端连接光纤陷光器以有效降低空端反射，掺铒光纤反向泵浦光通过980/1550nm波分复用器后经隔离器、滤波器整型滤波为对称的钟型谱输出。
本发明在1530nm处具有高吸收效率，通过掺铒光纤长度的调整和光纤陷光器的回损控制，大幅度提升1530nm附近的吸收率，降低其他波段的输出，再经由滤波器整型滤波为钟型谱输出。经本发明进行光谱优化后，其滤波损耗较双程方案可降低1-2dB，从而实现单程掺铒光纤光源的大功率输出。同时，通过铒纤长度的调整，使光源对泵浦功率不敏感，有效提升光源波长稳定性，且避免了双程光路中反射导致的激光谐振问题。本发明打破单程输出功率低、不适用大功率需求的限制，兼并单、双程光路方案的优势，保证光纤陀螺的高精度需求。
本发明具有高敏感特性，其前峰增益(1530nm)稳定性好，利用该特性调整光路方案并滤波，可得到对称性好、温度稳定性高的钟型谱掺铒光纤光源。
图2给出了通过opticsystem仿真的单程光路光谱图，单程后向掺铒光纤光源在1530nm处吸收效率高，通过掺铒光纤长度的调整和光纤陷光器对掺铒空端的回损控制，可大幅度提升1530nm附近的吸收率，降低其他波段增益。
图3给出了滤波器谱线图和滤波后光源谱型示意图。经由滤波器整型滤波为钟型谱，优化后的滤波损耗可降低至1dB(通常的双程方案滤波损耗约为2-3dB)，从而实现单程掺铒光纤光源的大功率输出。图4给出了掺铒光纤光源优化整型后的谱型实物图。
本发明未述及之处适用于现有技术。
需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims (3)

1.一种单程后向大功率输出的掺铒光纤光源，其特征在于：包括泵浦激光器、波分复用器、掺铒光纤、光纤陷光器、隔离器和滤波器，所述泵浦激光器输入端接收激光器驱动信号，所述泵浦激光器通过波分复用器后连接掺铒光纤，该掺铒光纤另一端连接光纤陷光器，该掺铒光纤反向泵浦光通过波分复用器后经隔离器、滤波器得到钟型谱输出。
2.根据权利要求1所述的单程后向大功率输出的掺铒光纤光源，其特征在于：所述泵浦激光器为980nm泵浦激光器，所述波分复用器为980/1550nm波分复用器。
3.根据权利要求1所述的单程后向大功率输出的掺铒光纤光源，其特征在于：该掺铒光纤长度为4-6m。
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