CN111211475A - 一种双向脉冲光纤放大器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双向脉冲光纤放大器。本发明中：泵浦光源的输出尾纤与波分复用器的泵浦端熔接；波分复用器的公共端与增益光纤的一端熔接；增益光纤的另一端与第二光纤集成可饱和吸收体熔接；波分复用器的信号端与第一光纤集成可饱和吸收体熔接；第一光纤集成可饱和吸收体/第二光纤集成可饱和吸收体两端用于入射/出射种子脉冲信号光。本发明通过被泵浦后的增益光纤对脉冲激光进行放大，并通过在放大器本体两端设置光纤集成可饱和吸收体，实现脉冲激光的放大及压窄，通过光纤集成可饱和吸收体吸收脉冲激光的低功率噪声，提高脉冲激光的信噪比，并吸收增益光纤中产生的前向及后向自发辐射，避免自发辐射对光传链路的影响。

Description

一种双向脉冲光纤放大器
技术领域
本发明属于光通信技术领域，特别是涉及一种双向脉冲光纤放大器。
背景技术
在激光通信领域，由于传输过程中光纤传输损耗、弯曲损耗以及熔接损耗的存在，导致携带调制信息的光脉冲在传输一段距离后需要光纤放大器来提升信号功率。现存的传统光纤放大器方案中，为了抑制背向自发辐射光对传输链路的影响，通常在放大器中输入输出位置加入单向传输的光隔离器。由于光纤网络传输具有上行下行双向信号，针对单一的中继放大节点需要两路光放大器，因此光通信网络中的中级放大的复杂度、体积以及成本也随之被大大提升。为此，需设计双向工作的光放大器，技术难点在于保证光双向传输的同时需要抑制增益光纤中产生的双向自发辐射光对传输链路的影响，保证光脉冲信噪比。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双向脉冲光纤放大器，通过被泵浦后的增益光纤对脉冲激光进行放大，并通过在放大器本体两端设置光纤集成可饱和吸收体，实现脉冲激光的放大以及压窄，通过光纤集成可饱和吸收体可以吸收脉冲激光的低功率噪声，提高脉冲激光的信噪比，并能吸收增益光纤中产生的前向及后向自发辐射，避免自发辐射对光传输链路的影响。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为一种双向脉冲光纤放大器，包括放大器本体，所述放大器本体由泵浦光源、波分复用器、增益光纤和光纤集成可饱和吸收体组成；所述光纤集成可饱和吸收体包括第一光纤集成可饱和吸收体和第二光纤集成可饱和吸收体；
所述泵浦光源的输出尾纤与波分复用器的泵浦端1端熔接；所述波分复用器的公共端2端与增益光纤的一端熔接；所述增益光纤的另一端与第二光纤集成可饱和吸收体熔接；所述波分复用器的信号端3端与第一光纤集成可饱和吸收体熔接；
其中，所述泵浦光源的输出尾纤将泵浦激光耦合进入放大器本体；波分复用器的公共端端与增益光纤的一端熔接提供放大器增益；
所述第一光纤集成可饱和吸收体/第二光纤集成可饱和吸收体两端用于入射/出射种子脉冲信号光。
优选地，所述光纤集成可饱和吸收体由可饱和吸收材料和光纤组成，所述光纤采用普通光纤或拉锥光纤或微光纤或单边抛磨光纤。
优选地，所述光纤集成可饱和吸收体的制造方法，所述可饱和吸收材料通过化学气相沉积或者化学液相沉积的方法沉积在光纤上；
其中，当光纤采用普通光纤时，所述光纤集成可饱和吸收体包括两根光纤，所述可饱和吸收材料沉积在两个光纤端面之间；
其中，当光纤采用拉锥光纤或微光纤时，所述可饱和吸收材料沉积在拉锥光纤或微光纤的锥区范围内；
其中，当光纤采用单边抛磨光纤时，所述所述可饱和吸收材料沉积在单边抛磨光纤的抛磨范围内。
优选地，所述可饱和吸收体材料为半导体能带吸收结构、具有可饱和吸收体机制的金属硫化物二维材料、具有可饱和吸收体机制的金属硒化物二维材料、具有可饱和吸收体机制的金属碲化物二维材料和具有可饱和吸收体机制的石墨烯二维材料等。
本发明具有以下有益效果：
本发明通过被泵浦后的增益光纤对脉冲激光进行放大，并通过在放大器本体两端设置光纤集成可饱和吸收体，实现脉冲激光的放大以及压窄，通过光纤集成可饱和吸收体可以吸收脉冲激光的低功率噪声，提高脉冲激光的信噪比，并能吸收增益光纤中产生的前向及后向自发辐射，避免自发辐射对光传链路的影响。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。
图1为本发明的一种双向脉冲光纤放大器的结构示意图；
图2为采用普通光纤的光纤集成可饱和吸收体的结构示意图；
图3为采用拉锥光纤或微光纤的光纤集成可饱和吸收体的结构示意图；
图4为采用单边抛磨光纤的光纤集成可饱和吸收体的结构示意图。
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一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1所示，本发明为一种双向脉冲光纤放大器，包括放大器本体，放大器本体由泵浦光源101、波分复用器102、增益光纤103和光纤集成可饱和吸收体组成；光纤集成可饱和吸收体包括第一光纤集成可饱和吸收体104和第二光纤集成可饱和吸收体105；
泵浦光源101的输出尾纤与波分复用器102的泵浦端1端熔接；波分复用器102的公共端2端与增益光纤103的一端熔接；增益光纤103的另一端与第二光纤集成可饱和吸收体105熔接；波分复用器102的信号端3端与第一光纤集成可饱和吸收体104熔接；
其中，泵浦光源101的输出尾纤将泵浦激光耦合进入放大器本体；波分复用器102的公共端2端与增益光纤103的一端熔接提供放大器增益；
增益光纤103中产生的前向及后向自发辐射由于平均功率较低会分别被光纤集成可饱和吸收体有效吸收，从而避免了自发辐射对光传输链路的影响；
第一光纤集成可饱和吸收体104/第二光纤集成可饱和吸收体105两端用于入射/出射种子脉冲信号光；由于放大器本体中不包含光隔离器，因此从放大器本体两侧入射的脉冲种子光可以经历相同的压窄、放大、去噪过程，因此放大器本体可以实现脉冲种子光的双向放大。
优选地，光纤集成可饱和吸收体由可饱和吸收材料201和光纤202组成，光纤202采用普通光纤或拉锥光纤或微光纤或单边抛磨光纤。
优选地，光纤集成可饱和吸收体的制造方法，可饱和吸收材料201通过化学气相沉积或者化学液相沉积的方法沉积在光纤202上；
其中，当光纤202采用普通光纤时，光纤集成可饱和吸收体包括两根光纤202，可饱和吸收材料201沉积在两个光纤202端面之间；普通光纤202上还可以安装光纤准直器203，
其中，当光纤202采用拉锥光纤或微光纤时，可饱和吸收材料201沉积在拉锥光纤或微光纤的锥区范围内；当脉冲激光通过拉锥光纤或微光纤的锥区范围时，会存在表面倏逝波与可饱和吸收体材料(201)发生相互作用；
其中，当光纤202采用单边抛磨光纤时，可饱和吸收材料201沉积在单边抛磨光纤的抛磨范围内；当脉冲激光通过单边抛磨光纤的抛磨范围时，会存在表面倏逝波与可饱和吸收体材料201发生相互作用。
优选地，可饱和吸收体材料201为半导体能带吸收结构、具有可饱和吸收体机制的金属硫化物二维材料、具有可饱和吸收体机制的金属硒化物二维材料、具有可饱和吸收体机制的金属碲化物二维材料和具有可饱和吸收体机制的石墨烯二维材料等。
实施例一：本实施例为一种双向脉冲光纤放大器的工作原理：当输入的脉冲种子光由放大器本体一侧的光纤集成可饱和吸收体进入时，脉冲种子光前后沿激光功率较低，被光纤集成可饱和吸收体吸收，而脉冲峰值处激光功率较高，可实现高效透射，从而可以实现输入激光脉冲一定的压窄作用。当被压窄后的激光脉冲在经过被泵浦后的增益光纤103时，被有效放大后，再次经过放大器本体另一侧的光纤集成可饱和吸收体后被进一步压窄输出，从而可以实现脉冲种子光的放大并压窄。
尽管已经详细描述了本发明及其优点，但应当理解，在不背离由所附的权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种变化、替换及改造。此外，不意味着本申请的范围限于说明书中描述的工艺、设备、制造、以及物质组成、手段、方法和步骤的特定实施例。本领域技术人员从本发明的公开内容将很容易意识到那些现在存在的或以后发现的工艺、设备、制造、物质组成、手段、方法或步骤，其与这里描述的根据本发明相应实施所使用的完成基本上相同的功能或达到基本上相同的结果。因此，期望所附的权利要求将这样的工艺、设备、制造、物质组成、手段、方法或步骤包括在它们的范围内。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (4)

1.一种双向脉冲光纤放大器，包括放大器本体，其特征在于，所述放大器本体由泵浦光源(101)、波分复用器(102)、增益光纤(103)和光纤集成可饱和吸收体组成；所述光纤集成可饱和吸收体包括第一光纤集成可饱和吸收体(104)和第二光纤集成可饱和吸收体(105)；
所述泵浦光源(101)的输出尾纤与波分复用器(102)的泵浦端1端熔接；所述波分复用器(102)的公共端2端与增益光纤(103)的一端熔接；所述增益光纤(103)的另一端与第二光纤集成可饱和吸收体(105)熔接；所述波分复用器(102)的信号端3端与第一光纤集成可饱和吸收体(104)熔接；
其中，所述泵浦光源(101)的输出尾纤将泵浦激光耦合进入放大器本体；
所述第一光纤集成可饱和吸收体(104)/第二光纤集成可饱和吸收体(105)两端用于入射/出射种子脉冲信号光。
2.根据权利要求1所述的一种双向脉冲光纤放大器，其特征在于，所述光纤集成可饱和吸收体由可饱和吸收材料(201)和光纤(202)组成，所述光纤(202)采用普通光纤或拉锥光纤或微光纤或单边抛磨光纤。
3.根据权利要求1或2所述的一种双向脉冲光纤放大器，其特征在于，所述光纤集成可饱和吸收体的制造方法，所述可饱和吸收材料(201)通过化学气相沉积或者化学液相沉积的方法沉积在光纤(202)上；
其中，当光纤(202)采用普通光纤时，所述光纤集成可饱和吸收体包括两根光纤(202)，所述可饱和吸收材料(201)沉积在两个光纤(202)端面之间；
其中，当光纤(202)采用拉锥光纤或微光纤时，所述可饱和吸收材料(201)沉积在拉锥光纤或微光纤的锥区范围内；
其中，当光纤(202)采用单边抛磨光纤时，所述所述可饱和吸收材料(201)沉积在单边抛磨光纤的抛磨范围内。
4.根据权利要求2所述的一种双向脉冲光纤放大器，其特征在于，所述可饱和吸收体材料(201)为半导体能带吸收结构、具有可饱和吸收体机制的金属硫化物二维材料、具有可饱和吸收体机制的金属硒化物二维材料、具有可饱和吸收体机制的金属碲化物二维材料和具有可饱和吸收体机制的石墨烯二维材料等。
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