CN112467507B - 多模Pump EYDFA光纤放大器装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种多模Pump EYDFA光纤放大器装置，包括第一隔离器、模式整理器、铒镱共掺单模单包层光纤、第二隔离器和多模Pump激光器，所述的模式整理器分别与第一隔离器和多模Pump激光器相连接，所述的铒镱共掺单模单包层光纤与模式整理器相连接，所述的第二隔离器与铒镱共掺单模单包层光纤相连接。采用了本发明的多模Pump EYDFA光纤放大器装置，具有940nm多模Pump 2W输出功率，常规非常大批量且低成本的该Pump都可以输出10W功率，降额到20％，极大提高了产品寿命，实现了低成本500mW的1550nm放大输出。成本只有EYDFA的30％，而该功率EDFA基本做不到。

Description

多模Pump EYDFA光纤放大器装置
技术领域
本发明涉及光电子领域，尤其涉及光信号领域，具体是指一种多模Pump EYDFA光纤放大器装置。
背景技术
目前用于通信或工业C波段(1525～1564nm)常规的光纤放大器大约有两种：掺铒光纤放大器(EDFA)，铒镱共掺双包层光纤放大器(EYDFA)。
EDFA采用单模980nm Pump激光器激发单模掺铒光纤，使之发生向上能级跃迁，当有信号光输入时，扰动能级向下跃迁，发出与输入光同样频率、波长、偏振的光，形成放大了的输出光。该放大器特点：(1)噪声指标好：单模放大的特点；(2)输出功率不高，最多250mW：单模Pump由于Pump发光芯片耦合进单模光纤的困难，最高Pump功率市面上只有800mW；(3)成本高：尤其是200mW以上输出功率，需要600mW以上的Pump，属于单模Pump比较高端，所有成本高；(4)功耗高：高功率单模Pump需要制冷，而且单模Pump的电光转换效率也很低，造成输出功率的单位功耗高。
EYDFA采用多模915nm或940nm Pump激励双包层铒镱共掺光纤，通过Pump，镱离子，铒离子的能量转换容易形成较高功率输出。该放大器的特点：(1)噪声指标不好：双包层放大；(2)输出功率高，可达10W量级，多模效率高；(3)高功率输出时单位功率成本高，但1000mW以下量级，由于合束器，双包层掺杂光纤等成本高，相对于单位功率成本偏高，(4)功耗低：多模转换效率高。
在工业领域比如激光雷达(Lidar)，光纤传感，有线电视(CATV)等领域需要功率在200mW～1000mW,环境温度适应性宽，噪声优秀，成本低廉的光纤放大器。以上两款光纤放大器均无法很好地满足该类功率的需求。
发明内容
本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种满足低噪声、低成本、低功耗的多模Pump EYDFA光纤放大器装置。
为了实现上述目的，本发明的多模Pump EYDFA光纤放大器装置如下：
该多模Pump EYDFA光纤放大器装置，其主要特点是，所述的装置包括第一隔离器、模式整理器、铒镱共掺单模单包层光纤、第二隔离器和多模Pump激光器，所述的模式整理器分别与第一隔离器和多模Pump激光器相连接，所述的铒镱共掺单模单包层光纤与模式整理器相连接，所述的第二隔离器与铒镱共掺单模单包层光纤相连接；
所述的装置采用光子晶体光纤进行熔融拉锥，控制多模Pump模式，使大部分的模式能量转换到单模光纤内对单模光纤镱离子进行激发，激发1060nm附近的光信号，再次激励铒离子使其放大1550nm附近的信号。
较佳地，所述的多模Pump激光器采用光子晶体光纤。
较佳地，所述的多模Pump激光器的输出功率为200mW至1000mW。
较佳地，所述的多模Pump激光器采用910至960nm的Pump波长。
较佳地，所述的多模Pump激光器采用正向Pump，以获取最佳性能。
较佳地，所述的铒镱共掺单模单包层光纤的纤芯为6um。
采用了本发明的多模Pump EYDFA光纤放大器装置，具有940nm多模Pump 2W输出功率，常规非常大批量且低成本的该Pump都可以输出10W功率，降额到20％，极大提高了产品寿命，实现了低成本500mW的1550nm放大输出。成本只有EYDFA的30％，而该功率EDFA基本做不到。
附图说明
图1为本发明的多模Pump EYDFA光纤放大器装置的结构示意图。
图2为本发明的多模Pump EYDFA光纤放大器装置的Pump模式整理器原理图。
附图标记：
11 第一隔离器
12 模式整理器
13 铒镱共掺单模单包层光纤
14 第二隔离器
15 多模Pump激光器
具体实施方式
为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。
本发明的该多模Pump EYDFA光纤放大器装置，其中包括第一隔离器、模式整理器、铒镱共掺单模单包层光纤、第二隔离器和多模Pump激光器，所述的模式整理器分别与第一隔离器和多模Pump激光器相连接，所述的铒镱共掺单模单包层光纤与模式整理器相连接，所述的第二隔离器与铒镱共掺单模单包层光纤相连接；
所述的装置采用光子晶体光纤进行熔融拉锥，控制多模Pump模式，使大部分的模式能量转换到单模光纤内对单模光纤镱离子进行激发，激发1060nm附近的光信号，再次激励铒离子使其放大1550nm附近的信号。
作为本发明的优选实施方式，所述的多模Pump激光器采用光子晶体光纤。
作为本发明的优选实施方式，所述的多模Pump激光器的输出功率为200mW至1000mW。
作为本发明的优选实施方式，所述的多模Pump激光器采用910至960nm的Pump波长。
作为本发明的优选实施方式，所述的多模Pump激光器采用正向Pump，以获取最佳性能。
作为本发明的优选实施方式，所述的铒镱共掺单模单包层光纤的纤芯为6um。
本发明的具体实施方式中，利用多模Pump通过独创的模式调整器对单模铒镱共掺单模光纤进行Pump以实现工业、光纤传感、有线电视所需要的200～1000mW范围内，低噪声，低成本，低功耗的C波段光纤放大器。
多模Pump激光器激励铒镱共掺单模单包层光纤。该技术不同于多模Pump激励双包层光纤，也不同于多模Pump激励掺铒光纤。
本发明的最佳应用于输出功率为200mW～1000mW，但不局限于该功率范围。
本发明的佳采用900nm～960nm Pump，但不局限于该范围。
本发明的Pump整理器采用光子晶体光纤实现，但不局限于该材料，只要实现Pump模式间能量转换都属于保护之列。
本发明的采用正向Pump会获得最佳性能，但不局限于正向Pump，也可能采用反向Pump或者正反向Pump。
该发明的基本原理采用光子晶体光纤进行熔融拉锥，精确控制多模Pump模式，使大部分的模式能量能转换到单模光纤内对单模光纤镱离子进行激发，激发出1060nm附近的光信号，再次激励铒离子使之可以放大1550nm附近的信号。
由于采用了铒镱共掺光纤，可以极大地提高Pump的转换效率，同时可以使用910～960nm间任意Pump波长，这样就不需要精确控制Pump波长，也就不需要对Pump进行温控(通常控制波长都是采用温控的方式)这样可以极大地降低系统功耗。
由于采用的是单模光纤，使得信号噪声与普通单模光纤放大器一样低。
由于采用多模Pump，使得成本和电光转换效率都很低，但可以利用高功率Pump实现200～1000mW功率的低成本放大。
如图1所示，15为940nm多模10W Pump，只开到2W输出功率，(常规非常大批量且低成本的该Pump都可以输出10W功率，降额到20％，极大提高了产品寿命)，11和14为1550nm500mW承受功率隔离器，12为光子晶体光纤经熔融拉锥后封装成的Pump模式整理器，13为铒镱共掺单模单包层光纤，纤芯为6um，1550nm信号输入为1mW，实现了低成本500mW的1550nm放大输出。成本只有EYDFA的30％，而该输出功率目前EDFA达不到。
采用了本发明的多模Pump EYDFA光纤放大器装置，具有940nm多模Pump 2W输出功率，常规非常大批量且低成本的该Pump都可以输出10W功率，降额到20％，极大提高了产品寿命，实现了低成本500mW的1550nm放大输出。成本只有EYDFA的30％，而该功率EDFA基本做不到。
在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (5)

1.一种多模Pump EYDFA光纤放大器装置，其特征在于，所述的装置包括第一隔离器、模式整理器、铒镱共掺单模单包层光纤、第二隔离器和多模Pump激光器，所述的模式整理器分别与第一隔离器和多模Pump激光器相连接，所述的铒镱共掺单模单包层光纤与模式整理器相连接，所述的第二隔离器与铒镱共掺单模单包层光纤相连接；
所述的装置采用光子晶体光纤进行熔融拉锥，控制多模Pump模式，使大部分的模式能量转换到单模光纤内对单模光纤镱离子进行激发，激发1060nm附近的光信号，再次激励铒离子使其放大1550nm附近的信号；
所述的多模Pump激光器采用光子晶体光纤。
2.根据权利要求1所述的多模Pump EYDFA光纤放大器装置，其特征在于，所述的多模Pump激光器的输出功率为200mW至1000mW。
3.根据权利要求1所述的多模Pump EYDFA光纤放大器装置，其特征在于，所述的多模Pump激光器采用910至960nm的Pump波长。
4.根据权利要求1所述的多模Pump EYDFA光纤放大器装置，其特征在于，所述的多模Pump激光器采用正向Pump，以获取最佳性能。
5.根据权利要求1所述的多模Pump EYDFA光纤放大器装置，其特征在于，所述的铒镱共掺单模单包层光纤的纤芯为6um。
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