CN111600185A - 双偏振光纤放大器 - Google Patents

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Abstract

一种双偏振光纤放大器，包括：泵浦源，用于输出泵浦光；保偏掺铒光纤，用于利用泵浦光将输入的信号光进行放大；双折射保偏光纤光栅，用于将放大的信号光转换为偏振态稳定的双偏振态放大信号光。本发明提出的双偏振光纤放大器结构新颖，可以实现两个偏振方向的光信号放大，获得高增益，并同时输出双偏振态信号光，本发明将光纤中传输的偏振态加以利用，使光信号可以在两个偏振方向上同时放大，更高效的利用了光纤放大系统，降低了光纤放大器系统的成本，在光纤通信和光纤传感系统中都具有非常重要的应用。

Description

双偏振光纤放大器
技术领域
本发明涉及光电子技术领域，尤其涉及一种双偏振光纤放大器。
背景技术
目前市场上光纤放大器是光纤通信系统中不可缺少的关键器件，不仅对光信号可进行直接放大，同时还具有实时、高增益、宽带、在线、低噪声、低损耗的全光放大功能。光纤放大器主要有掺铒光纤放大器、半导体光放大器和光纤拉曼放大器，其中掺铒光纤放大器以其优越的性能广泛应用于长距离、大容量、高速率的光纤通信系统、接入网、光纤CATV网、军用系统等领域。
随着光纤通信技术以及光纤传感技术的发展，特别是在一些相干通信和相干型传感系统中，需要具有偏振稳定且高功率输出的光源或在相干光接收端用于弱信号的放大，普通掺铒光纤放大器由于在放大过程中会改变激光器的偏振态，所以并不能满足要求，这就需要一种既能保持激光的偏振特性又能实现高增益的光纤放大器。常见的保偏光纤放大器或者是线偏振的光纤放大器，偏振消光比20dB以上，或者是具有偏振串音，偏振态不稳定易发生改变。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种双偏振光纤放大器，以期至少部分地解决上述提及的技术问题。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种双偏振光纤放大器，包括：
泵浦源，用于输出泵浦光；
保偏掺铒光纤，用于利用泵浦光将一输入的信号光进行放大；
双折射保偏光纤光栅，用于将放大的信号光转换为偏振态稳定的双偏振态放大信号光。
从上述技术方案可以看出，本发明相较于现有技术至少具有以下有益效果的其中之一或其中一部分：
(1)本发明提出的双偏振光纤放大器，能够产生偏振态稳定的双偏振态放大信号光输出；
(2)本发明提出的双偏振光纤放大器，整个系统结构紧凑，提高了系统的可靠性和稳定性，更高效的利用了光纤放大系统，降低了光纤放大器系统的成本。
附图说明
图1是本发明实施例1的双偏振光纤放大器的结构示意图。
【附图标记说明】
10：980nm的半导体激光器 20：保偏光纤隔离器
30：980/1550nm保偏波分复用器 40：保偏掺铒光纤
50：保偏光纤隔离器 60：保偏光纤环形器
70：双折射保偏光纤光栅 1、2、3、a、b、c：端口
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。
本发明提供一种双偏振光纤放大器，包括：泵浦源，用于输出泵浦光；保偏掺铒光纤，用于利用泵浦光将一输入的信号光进行放大；双折射保偏光纤光栅，用于将放大的信号光转换为偏振态稳定的双偏振态放大信号光。
在本发明的实施例中，双折射保偏光纤光栅为熊猫型或椭圆型；双折射保偏光纤光栅通过对双折射保偏光纤载氢、刻写光栅制备得到。
更为具体的，双折射保偏光纤经载氢后，利用紫外激光器及相位掩模版在其上刻写光栅。在双折射保偏光纤上制作光纤光栅，相当于在同一根光纤上刻写了两个光栅，中心波长是由两个快慢轴上的固有折射率来决定，利用双折射保偏光纤光栅选频产生两个偏振稳定的激光信号，双折射保偏光纤光栅的反射率越高，双折射保偏光纤光栅作为滤波器带宽的滤波效果也就越好。
在本发明的实施例中，双偏振光纤放大器还包括保偏光纤环形器，保偏光纤环形器包括第一端口、第二端口和第三端口；其中，第一端口与保偏掺铒光纤的输出侧连接，第二端口与双折射保偏光纤光栅连接，第三端口用于输出偏振态稳定的双偏振态放大信号光。
在本发明的实施例中，保偏光纤环形器为熊猫型或椭圆型；第一端口到第二端口的隔离度大于等于40dB，第二端口到第三端口的隔离度大于等于40dB。
在本发明的实施例中，双偏振光纤放大器还包括两个保偏光纤隔离器，两个保偏光纤隔离器分别连接于保偏掺铒光纤的两侧，用于防止光反射。该保偏光纤隔离器不仅防止光反射，还隔离光路的反向光对通过的光信号造成干扰，减小掺铒光纤放大器工作时的噪声。
在本发明的实施例中，双偏振光纤放大器还包括保偏波分复用器，与泵浦源相连，用于将信号光和泵浦光耦合输入至保偏掺铒光纤；
在本发明的实施例中，可以但并不局限于，泵浦源为980nm半导体激光器，保偏波分复用器为980/1550nm保偏波分复用器。
在本发明的实施例中，根据泵浦源设置位置不同，双偏振光纤放大器包括前向泵浦结构、后向泵浦结构或者双向泵浦结构。
在本发明的实施例中，保偏掺铒光纤是熊猫型或者椭圆型，在1530nm处的吸收率为50dB/m，在1550nm处的双折射为1×10-4。
在本发明的实施例中，双偏振光纤放大器中各个保偏器件之间采用0℃熔接，以减少慢轴与快轴的偏振串音。
在本发明的实施例中，双偏振光纤放大器中各个保偏器件的尾纤均采用统一类型的保偏光纤。另外，各个保偏器件的尾纤与保偏掺铒光纤以及双折射保偏光纤光栅的类型也保持一致。如，保偏光纤隔离器、保偏波分复用器和保偏光纤环形器的尾纤以及保偏掺铒光纤和双折射保偏光纤光栅同时选用熊猫型的或椭圆型的，以减少耦合损耗和偏振串音。
实施例1
如图1所示，本发明以前向泵浦的结构为例，提供一种双偏振光纤放大器，包括980nm的半导体激光器10、保偏光纤隔离器20、980/1550nm保偏波分复用器30、保偏掺铒光纤40、保偏光纤隔离器50、保偏光纤环形器60和双折射保偏光纤光栅70组成。输入信号从保偏光纤隔离器20的输入端输入，保偏光纤隔离器20的输出端与980/1550nm保偏波分复用器30的端口b熔接，980nm的半导体激光器10与980/1550nm保偏波分复用器30的端口a熔接，980/1550nm保偏波分复用器30的端口c与保偏掺铒光纤40的一端熔接，保偏掺铒光纤40的另一端与保偏光纤隔离器50的输入端熔接，保偏光纤隔离器50的输出端与保偏光纤环形器60的端口1熔接，保偏光纤环形器60的端口2与双折射保偏光纤光栅70熔接，保偏光纤环形器60的端口3输出偏振态稳定的双偏振态放大信号光。
保偏光纤环形器60为熊猫保偏型，其中端口1到端口2的隔离度为46dB，端口2到端口3的隔离度为40dB，保偏光纤环形器60用于将经放大后的输入信号从端口1输入到端口2，再从端口2输出到端口3。
保偏掺铒光纤40是熊猫型的保偏掺铒光纤，在1530nm处的吸收率为50dB/m，在1550nm处的双折射为1×10-4，用于将980nm的泵浦光放大到1550nm波段。
本发明的工作过程为：
980nm半导体激光器10输出泵浦光，输入980/1550nm保偏波分复用器30，经保偏掺铒光纤40将980nm的泵浦光转换为1550nm，其中保偏掺铒光纤40中的铒离子吸收980nm半导体激光器10激发的光子信号，使基态电子到高能态，并把释放的能量加到信号光的光子上，从而实现1550nm信号光的放大。输出经保偏光纤隔离器50单向传输，再通过保偏光纤环形器60，经双折射保偏光纤光栅70反射滤波出两个偏振态稳定的放大信号，双折射保偏光纤光栅70作为滤波器一方面滤掉放大光路信号光以外的噪声光，另一方面滤掉反向噪声光，双折射保偏光纤光栅70的反射率越高，双折射保偏光纤光栅70作为滤波器带宽的滤波效果越好，反射波长的峰值与进入双折射保偏光纤光栅70的激光偏振态有关。
综上所述，本发明提出的双偏振光纤放大器结构新颖，可以实现两个偏振方向的光信号放大，获得高增益，并同时输出双偏振态信号光，本发明将光纤中传输的偏振态加以利用，使光信号可以在两个偏振方向上同时放大，更高效的利用了光纤放大系统，降低了光纤放大器系统的成本，在光纤通信和光纤传感系统中都具有非常重要的应用。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双偏振光纤放大器，其特征在于，包括：
泵浦源，用于输出泵浦光；
保偏掺铒光纤，用于利用泵浦光将一输入的信号光进行放大；
双折射保偏光纤光栅，用于将放大的信号光转换为偏振态稳定的双偏振态放大信号光。
2.如权利要求1所述的一种双偏振光纤放大器，其特征在于，所述双折射保偏光纤光栅为熊猫型或椭圆型；
所述双折射保偏光纤光栅通过对双折射保偏光纤载氢、刻写光栅制备得到。
3.如权利要求1所述的一种双偏振光纤放大器，其特征在于，所述双偏振光纤放大器还包括保偏光纤环形器，所述保偏光纤环形器包括第一端口、第二端口和第三端口；
其中，第一端口与所述保偏掺铒光纤的输出侧连接，所述第二端口与所述双折射保偏光纤光栅连接，所述第三端口用于输出偏振态稳定的双偏振态放大信号光。
4.如权利要求3所述的一种双偏振光纤放大器，其特征在于，所述保偏光纤环形器为熊猫型或椭圆型；
所述第一端口到所述第二端口的隔离度大于等于40dB，所述第二端口到所述第三端口的隔离度大于等于40dB。
5.如权利要求4所述的一种双偏振光纤放大器，其特征在于，所述双偏振光纤放大器还包括两个保偏光纤隔离器，所述两个保偏光纤隔离器分别连接于所述保偏掺铒光纤的两侧，用于防止光反射。
6.如权利要求5所述的一种双偏振光纤放大器，其特征在于，所述双偏振光纤放大器还包括保偏波分复用器，与所述泵浦源相连，用于将信号光和泵浦光耦合输入至所述保偏掺铒光纤；
其中，所述泵浦源为980nm半导体激光器，所述保偏波分复用器为980/1550nm保偏波分复用器。
7.如权利要求6所述的一种双偏振光纤放大器，其特征在于，根据泵浦源设置位置不同，所述双偏振光纤放大器包括前向泵浦结构、后向泵浦结构或者双向泵浦结构。
8.如权利要求6所述的一种双偏振光纤放大器，其特征在于，所述保偏掺铒光纤是熊猫型或者椭圆型，在1530nm处的吸收率为50dB/m，在1550nm处的双折射为1×10-4。
9.如权利要求6所述的一种双偏振光纤放大器，其特征在于，所述双偏振光纤放大器中各个保偏器件之间采用0℃熔接。
10.如权利要求6所述的一种双偏振光纤放大器，其特征在于，所述双偏振光纤放大器中各个保偏器件的尾纤均采用统一类型的保偏光纤。
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