CN1186662C - 多波长光学参量高功率光纤放大装置 - Google Patents

Abstract

一种多波长光学参量光纤放大装置，其特征在于该装置依传光播方向为序依次包括：激光泵浦源、激光光源、准直元件、起偏元件、列阵棱镜、会聚透镜、耦合元件、多孔双包层光纤、光栅、反射元件和信号光接收装置；另一泵浦光光源发出的光经起偏器和整形器后从光纤的侧面射入该多孔双包层光纤内。该装置具有全部固化，结构简单，容易操作的特点。

Description

多波长光学参量光纤放大装置

技术领域

本发明是一种多波长光学参量光纤放大装置。主要用来放大多波长信号光。

背景技术

已有技术中美国达尔文.K。瑟克兰德(Darwin K.Serkland)等人在“可调谐光纤光学参量振荡”(Tunable fiber-optic parametricoscillator)一文中论述了关于光在光纤中非线性耦合的理论，但没有提供一种放大多波长光学参量光纤放大实用装置。

发明内容：

本发明的目的是提供一种多波长光学参量光纤放大装置，利用信号光在光纤中传播的非线性效应进行行波放大。该装置应具有结构简单，容易操作和泵浦效率高的特点。

本发明的技术解决方案如下：

一种多波长光学参量光纤放大装置，其特点是该装置依光传播方向为序依次包括：激光泵浦源、激光光源、准直元件、起偏元件、列阵元件、会聚透镜、耦合元件、多孔双包层光纤、光栅、反射元件和信号光接收装置：另一泵浦光光源发出的光经起偏器和整形器后从光纤的侧面射入该多孔双包层光纤内。

上述的激光泵浦源是激光二极管。

上述的激光光源和泵浦光光源的激光器可为光纤固体激光器，或半导体激光器。

上述的准直元件是一半凸透镜。

上述的列阵棱镜是同一系列微小棱镜组合而成的。

上述的起偏元件为尼克耳棱镜，或偏振片，或渥拉斯顿棱镜。

上述的耦合元件是同微光学透镜构成的。

上述的多孔双包层光纤为玻璃光纤或石英光纤。

上述的光栅元件为平面透射光栅，或透射闪耀光栅，或透射凹面光栅。

上述的反射元件为平面反射镜，或凹面反射镜。

上述的接收装置为CCD二极管列阵探测器，或光电二极管，或光电倍增管，可多通道板，或示波器，或计算机。

上述的整形器为光阑或透镜。

本发明的多波长光学参量光纤放大装置的优点：

1、使用本发明的多波长光学参量光纤放大装置可实现多波长信号光的同时放大；

2、多孔双包层光纤可使用的材料较多；

3、泵浦的效率高；

4、起偏元件和列阵棱镜容易实现，可选用的种类较多；

5、可用于激光光源和工程光学参量的多根光纤高功率放大装置的种类多；

6、整个装置全部固化，结构简单，容易操作。

附图说明：

图1是本发明多波长光学参量光纤放大装置最佳实施例结构示意图。

图2是本发明多波长光学参量光纤放大装置中泵浦光入射口AA剖视图。

图3是本发明多波长光学参量光纤放大装置中光纤横截面BB剖视图。

图4是本发明多波长光学参量光纤放大装置的信号光波长为1000nm增益的曲线图。

图中：

1、  激光泵浦源

2、  光纤激光器

3、  准直光元件

4、  起偏器

5、  列阵棱镜

6、  会聚透镜

7、  耦合元件

8、  多孔双包层光纤

9、  光栅

10、 反射光元件

11、 接收装置

12、 泵浦光激光器

13、 起偏器

14、 整形器

801、双包层光纤外包层

802、双包层光纤的中间包层

803、双包层光纤的内蕊

具体实施方式：

先请参阅图1，图1是村发明多波长光学参量光纤放大装置最佳结构实施例的结构示意图，由图可见，本发明多波长光学参量光纤放大装置，包括，最核心的元件为列阵棱镜5，多孔双包层光纤8，耦合元件7和光栅9，置于列阵棱镜5之前是起偏元件4，准直光元件3置于起偏元件4之前，置于准直元件3的入射面之前有激光光源2和激光泵浦源1，置于列阵棱镜5之后是会聚透镜6，耦合元件7置于会聚透镜6之后，耦合元件7之后是多孔双包层光纤8，光栅9置于多孔双包层光纤8之后，泵浦光光源12置于起偏器13之前，起偏器13之后是整形器14，光栅9之后是反射元件10，反射光元件10之后是被放大的信号光接收装置11。

所说的激光光源2是以多波长光纤激光器构成的，激光泵浦源1是激光二极管，激光光源2发射的激光入射到准直光元件3上，从准直光元件3出射的平行信号光被起偏元件4起偏变成线鍽振光，多波长的线偏振光入射到列阵棱镜5上被分光，不同波长的光被分开之后经会聚透镜6会聚到焦平面上不同的焦点，耦合元件7置于焦平面上，将多波长信号光耦合到多孔双包层光纤8内，泵浦光由激光器12出射经起偏器13起偏成偏振光，经整形器14整成所需要的光斑形状后从侧面入射到多孔双包层光纤8内，泵浦光与信号光在光纤内耦合被放大之后由光栅9分光后经反射光元件10入射到信号光的接收装置11上。

所说的起偏元件4和13为尼克耳棱镜，或偏振片，或渥拉斯顿棱镜。

所说的构成激光光源2和泵浦光光源12是光纤固体激光器，或半导体激光器。

所说的激光泵浦源1是激光二极管。

所说的准直光元件3是由半凸透镜构成的。

所说的列阵棱镜5是由一系列微小棱镜组合而成的。

所说的汇聚光元件6是由会聚透镜构成的。

所说的耦合元件7是由微光学透镜构成的。

所说的多孔双包层光纤8是由玻璃光纤，或是由石英光纤构成的，多孔双包层光纤的横截面如图3示，最外层是多孔双包层光纤8的外包层801，中间层呈方形，矩形，菱形，多边形和曲线形802；802之内是多孔双包层光纤的纤蕊803。多孔双包层光纤的纤蕊803是由玻璃内掺杂，或是石英掺杂材料组成，多孔双包层光纤的纤蕊803的折射率大于中间层802，中间层802是由玻璃内掺杂，或是石英掺杂材料组成，掺杂的元素是镱、铒等稀有元素。

所说的光栅元件9是平面透射光栅，或是透射闪耀光栅，或是透射凹面光栅构成的。

所说的反射光元件10是由平面反射镜构成的，或是由凹面反射镜构成的。

所说的接收装置11是CCD二极管列阵探测器，或者是光电二极管，或者是光电倍增管，或者是多通道板，或是示波器，或者是计算机。

所说的整形器14是由光阑、透镜构成的。

本发明的光学参量多孔双包层光纤高功率放大装置工作过程是：当多波长激光信号光经准直光元件3调整成平行光后进入起偏元件4变成平行偏振光，多波长平行偏振光由列阵棱镜5分光后由会聚透镜6会聚入射到焦平面各点上，耦合元件7在焦平面上将各波长耦合进多孔双包层光纤8中，信号光Is与泵浦光Ip在光纤中传播时的非线性耦合效应，使信号光Is被放大，由光纤8放大输出两种光，一种是被放大的信号光Gsk(k＝1、2、3…，是多孔数目)，另一种光称为空闲光Gik(k＝1、2、3…，是多孔数目)，两种光经光栅9之后各波长被分开，由反射光元件10改变其传播方向，放大后的信号光输送到接收装置11上。

在图1所示的装置中，激光光源2是用固体激光器作光源，同时输出波长在800nm-1600nm范围，输出功率1W。起偏元件4和列阵棱镜5微棱镜列阵，多孔双包层光纤8中有七根光纤，长度为50m。实验表明波长为1000nm的信号光被放大700倍以上，如图4所示。

Claims (12)

1、一种多波长光学参量光纤放大装置，其特征在于该装置依光传播方向为序依次包括：激光泵浦源(1)、激光光源(2)、准直元件(3)、起偏元件(4)、列阵棱镜(5)、会聚透镜(6)、耦合元件(7)、多孔双包层光纤(8)、光栅(9)、反射元件(10)和信号光接收装置(11)；

另一泵浦光光源(12)发出的光经起偏器(13)和整形器(14)后从光纤(8)的侧面射入该多孔双包层光纤(8)内。

2、根据权利要求1所述的多波长光学参量光纤放大装置，其特征在于所述的激光泵浦源(1)是激光二极管。

3、根据权利要求1所述的多波长光学参量光纤放大装置，其特征在于所述的激光光源(2)和泵浦光源(12)的激光器为光纤固体激光器，或半导体激光器。

4、根据权利要求1所述的多波长光学参量光纤放大装置，其特征在于的述的准直元件(3)是一半凸透镜。

5、根据权利要求1所述的多波长光学参量光纤放大装置，其特征在于所述的列阵棱镜(5)是由一系列小棱镜组合而成的。

6、根据权利要求1所述的多波长光学参量光纤放大装置，其特征在于所述的起偏元件(4、13)为尼克耳棱镜，或偏振片，或渥拉斯顿棱镜。

7、根据权利要求1所述的多波长光学参量光纤放大装置，其特征在于所述的耦合元件(7)是由微光学透镜构成的。

8、根据权利要求1所述的多波长光学参量光纤放大装置，其特征在于所述的多孔双包层光纤(8)为玻璃掺杂光纤或掺杂石英光纤。

9、根据权利要求1所述的多波长光学参量光纤放大装置，其特征在于所述的光栅元件(9)为平面透射光栅，或透射闪耀光栅，或透射凹面光栅。

10、根据权利要求1所述的多波长光学参量光纤放大装置，其特征在于所述的反射元件(10)为平面反射镜，或凹面反射镜。

11、根据权利要求1所述的多波长光学参量光纤放大装置，其特征在于所述的接收装置(11)为CCD二极管列阵探测器，或光电二极管，或光电倍增管，或多通道板，或示波器，或计算机。

12、根据权利要求1所述的多波长光学参量光纤放大装置，其特征在于所述的整形器(14)为光阑或透镜。

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