CN203895740U - 高重复频率激光脉冲环形腔光纤放大器 - Google Patents
高重复频率激光脉冲环形腔光纤放大器 Download PDFInfo
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Abstract
一种高重复频率激光脉冲环形腔光纤放大器，包括高重复频率信号光源，高重复频率信号光源与光耦合器连接，并经光耦合器进入环形腔，高重复频率光脉冲依次经过环形腔中的光隔离器和掺杂光纤与波分复用器连接，波分复用器与泵浦光源连接，波分复用器与光学延迟线连接，光学延迟线与光耦合器连接。本实用新型提供的一种高重复频率激光脉冲环形腔光纤放大器，通过在环形腔内设置的光学延迟线，实现信号光相临两脉冲的时间间隔与光脉冲在环型腔内运动一周的时间相同，从而实现MHz级别高重复频率的再生放大。本实用新型不需要复杂的控制系统。对不同的重复频率都可以通过调节光学延迟线来实现有效放大。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种光纤放大器，特别是一种可以实现高重复频率激光脉冲放大的环形腔光纤放大器。
背景技术
多程光学放大器是一种重要的光学器件，能更有效的提取反转粒子数，提高泵浦效率，获得更高的增益。高重复频率环形腔放大器在医疗、材料处理、卫星测距等方面具有广泛的应用前景。比如为了满足材料加工所需要的能量和加工速度，超短脉冲激光器需要采用高重复频率的多程放大技术。
掺杂光纤放大器由于具有光纤激光器件的优势，开始被人所关注，基于掺铒光纤、掺镱光纤的再生放大器已经开始出现。关于适用于连续光的光纤再生放大器已经报道，低重复频率激光脉冲的光纤环形腔放大器也已经报道，种子光的重复频率一般都在KHz左右。而MHz以上高重复频率的环形腔放大特性完全不一样，当种子光功率一定的时候，放大重复频率有个临界频率，小于这个重复频率的时候，可以获得稳定的输出，如果重复频率大于这个临界频率，就会存在不稳定现象，各个脉冲强度不一致而达不到应用的要求。产生这种现象的原因主要是：工作物质上能级的反转粒子数不能得到快速恢复，使得相邻两脉冲之间相互影响，不能获得同样的增益，出现脉冲的倍周期分叉现象，从而导致脉冲能量的不稳定和重复周期加倍。【Bifurcation suppression for stability improvement in Nd:YVO4 regenerative amplifier, Optics Express,Vol.17,No.18,pp.15700–15708(2009)】【线型腔光纤再生放大器，发明专利，刘雁，专利公开号：CN101728755A】
图3为连续光再生掺铒光纤放大器的示意图。信号光源1波长为1.5微米，2为光耦合器，3为光隔离器，4为掺铒光纤，5为980/1550nm波分复用器（WDM）, 泵浦光源6波长为980纳米。【T.C.Teyo,N.S Mohd.Shah, P Poopalan, H Ahmad, Regenerative erbium-doped fibre amplifier subject to external injection,Optics communications,2002,209(1):223-228】【Hongyun Meng ; Weiqing Gao ; Yange Liu ; Shuzhong Yuan and Xiaoyi Dong，Regenerative erbium-doped fiber ring amplifier, Proc. SPIE 4906, Optical Components and Transmission Systems, 388 (August 23, 2002)】
事实上，图3的方案只能对连续光进行放大，不能对脉冲光进行放大，如果种子光是脉冲的情况下，很可能出现形如图2的波形输出。而参考文献2中的方法，又只能实现KHz级别的脉冲放大，所以研制高重复频率的光纤环形腔放大系统具有重要的现实意义。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种高重复频率激光脉冲环形腔光纤放大器，可以实现MHz级高重复频率的激光脉冲放大。
为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种高重复频率激光脉冲环形腔光纤放大器，包括高重复频率信号光源，高重复频率信号光源与光耦合器连接，并经光耦合器进入环形腔，高重复频率光脉冲依次经过环形腔中的光隔离器和掺杂光纤与波分复用器连接，波分复用器与泵浦光源连接，波分复用器与光学延迟线连接，光学延迟线与光耦合器连接。
所述的高重复频率信号光源为1MHz以上频率的信号光源。
所述的掺杂光纤包括掺铒、掺镱、掺铥和掺铒-镱光纤。
所述的光纤耦合器的分束比不一样。
本实用新型提供的一种高重复频率激光脉冲环形腔光纤放大器，通过在环形腔内设置的光学延迟线，实现信号光相临两脉冲的时间间隔与光脉冲在环型腔内运动一周的时间相同，从而实现MHz级别高重复频率的再生放大。本发明不需要复杂的控制系统。对不同的重复频率都可以通过调节光学延迟线来实现有效放大。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：
图1为本实用新型的整体结构示意图。
图2为现有技术中的实现连续光放大的光纤环形腔放大器结构的示意图。
图3为高重复频率激光脉冲经过图2结构的光纤环形腔放大器放大后的输出图形。
图中：高重复频率信号光源1，波长为1.5微米信号光源1'，光耦合器2，光隔离器3，掺杂光纤4，波分复用器5，980/1550nm波分复用器（WDM）5’，泵浦光源6，光学延迟线7。
具体实施方式
一种高重复频率激光脉冲环形腔光纤放大器，包括高重复频率信号光源1，高重复频率信号光源1与光耦合器2连接，并经光耦合器2进入环形腔，高重复频率光脉冲依次经过环形腔中的光隔离器3和掺杂光纤4与波分复用器5连接，波分复用器5与泵浦光源6连接，波分复用器5与光学延迟线7连接，光学延迟线7与光耦合器2连接。高重复频率信号光源1,光耦合器2，光隔离器3，掺杂光纤4，波分复用器5和光学延迟线7组成一光通路，器件之间通过熔接机熔接的方法进行连接。所述的高重复频率信号光源1为1MHz以上频率的信号光源。
所述的光学延迟线7用来实现信号脉冲间隔时间与脉冲光在环形腔内传播一次的时间匹配，最终实现再生放大。光学延迟线7的调整精度需要高，有利于实现时间的匹配。
使用时，需要选择合适的泵浦光源6，不同的掺杂光纤的泵浦光源波长不同：比如掺铒光纤对应的泵浦波长一般为1480nm或者980nm的半导体激光器；掺镱光纤对应的泵浦波长通常是975nm的半导体激光器。
需要选择合适的光纤长度，使得信号光得到最大程度的放大。
所述的掺杂光纤4包括掺铒、掺镱、掺铥和掺铒-镱光纤。
隔离器3的隔离度尽可能的高以防止反馈回来的光进入光源引起扰动或破坏，最终影响到输出信号光脉冲的稳定性。
泵浦光源6要有隔离保护，防止有光反馈回来引起光源的扰动或破坏。
所述的光纤耦合器2的分束比不一样。需要选择合适的分束比以获得最大的增益。
本实用新型的工作过程如下： 信号光通过光纤耦合器2进入环型腔，经过隔离器3后，进入掺杂光线4后被放大，然后通过波分复用器5，光学延迟线7，最后一部分通过光纤耦合器2输出，一部分重新进入环型腔继续放大，然后一直重复这个过程，充分利用掺杂光纤中的反转粒子数，获得高的增益输出。在这个过程中需要首先调整光学延迟线7用来实现信号脉冲间隔时间与脉冲光在环形腔内传播一次的时间匹配，才能实现有效放大。
Claims (4)
1.一种高重复频率激光脉冲环形腔光纤放大器，包括高重复频率信号光源（1），高重复频率信号光源（1）与光耦合器（2）连接，并经光耦合器（2）进入环形腔，高重复频率光脉冲依次经过环形腔中的光隔离器（3）和掺杂光纤（4）与波分复用器（5）连接，波分复用器（5）与泵浦光源（6）连接，其特征是：波分复用器（5）与光学延迟线（7）连接，光学延迟线（7）与光耦合器（2）连接。
2.根据权利要求1所述的一种高重复频率激光脉冲环形腔光纤放大器，其特征是：所述的高重复频率信号光源（1）为1MHz以上频率的信号光源。
3.根据权利要求1所述的一种高重复频率激光脉冲环形腔光纤放大器，其特征是：所述的掺杂光纤（4）包括掺铒、掺镱、掺铥和掺铒-镱光纤。
4.根据权利要求1所述的一种高重复频率激光脉冲环形腔光纤放大器，其特征是：所述的光纤耦合器（2）的分束比不一样。
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