CN206947724U - 一种双程光纤放大器 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例涉及光学技术领域，特别是涉及一种双程光纤放大器，包括：增益光纤、双色镜、法拉第晶体、反射镜、泵浦尾纤，以及光分离模块，增益光纤的一端、双色镜、法拉第晶体以及反射镜依次沿轴向设置；泵浦尾纤的一端接入到双色镜，泵浦尾纤的另一端用于接收泵浦光，并述泵浦光经泵浦尾纤之后入射至双色镜，经双色镜反射之后入射至增益光纤。本实用新型实施例提供的双程光纤放大器，将原本分立的器件共用大功率进行封装，既减少了总的器件制作成本，又大大降低系统的复杂度并提高可靠性。

Description

一种双程光纤放大器

技术领域

本实用新型实施方式涉及光学技术领域，特别是涉及一种双程光纤放大器。

背景技术

在基于主振荡器功率放大器结构的脉冲光纤激光系统中，由于种子源功率极低，通常需要采用多级功率放大器对脉冲功率进行预放大。典型的放大器常采用单程放大结构，单程放大结构具体包括：前向放大和后向放大构型。为了提高单级放大器的增益，同时有效抑制有害的自发辐射放大的增长，在靠近种子源的预放大器会经常采用双程放大构型。

发明人在实现本实用新型的过程中，发现相关技术存在以下问题：

双程放大构型的放大器，需要用到的器件较多，累积损耗较大，增加了系统集成工作的复杂度。特别地，在保偏光纤系统中，由于在线器件光纤对轴误差的存在，器件数量越多，累积的对轴误差可能越大，不利于保证系统的一致性和可靠性。

实用新型内容

本实用新型实施方式主要解决现有双程光纤放大器系统用到的器件较多，集成复杂的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一种双程光纤放大器，包括：增益光纤、双色镜、法拉第晶体、反射镜、泵浦尾纤，以及光分离模块，所述光分离模块用于分离不同传输方向的信号光，所述光分离模块包括第一输出端口以及第二输出端口，所述第一输出端口用于输出入射至所述增益光纤的信号光；所述第二输出端口用于输入从所述增益光纤输出的信号光；所述增益光纤的一端、双色镜、法拉第晶体以及反射镜依次沿轴向设置，所述增益光纤的另一端用于接收信号光，并且所述信号光经双色镜、法拉第晶体之后，由所述反射镜反射，再次经过所述法拉第晶体和所述双色镜，从所述增益光纤输；所述泵浦尾纤的一端接入到所述双色镜，所述泵浦尾纤的另一端用于接收泵浦光，并且所述泵浦光经所述泵浦尾纤之后入射至所述双色镜，经所述双色镜反射之后入射至所述增益光纤。

其中，所述光纤放大器还包括：滤波片，所述滤波片设置在所述双色镜与所述法拉第晶体之间。

其中，所述光纤放大器还包括：第一准直器和第二准直器；所述增益光纤通过所述第一准直器接入所述双色镜；所述泵浦尾纤通过所述第二准直器接入所述双色镜。

其中，所述光纤放大器还包括：壳体；所述双色镜、滤波片、法拉第晶体、反射镜、第一准直器以及第二准直器，封装于所述壳体内；所述增益光纤的另一端和所述泵浦尾纤的另一端从所述壳体内延伸穿出。

所述双色镜包括镜片和设置在所述镜片表面的第一膜层；所述第一膜层用于透过从所述增益光纤和所述法拉第晶体输出的信号光以及反射泵浦光。。

其中，所述法拉第晶体的表面镀有透过所述信号光的第二膜层；所述反射镜表面镀有反射从所述法拉第晶体输出的信号光的第三膜层。

其中，所述第一准直器的表面镀有透过所述信号光的第四膜层。

其中，所述第二准直器的表面镀有透过泵浦光的第五膜层。

其中，所述滤波片的表面镀有对信号光波段具有相应透过带宽的第六膜层。

其中，所述光分离模块为环形器，所述环形器还包括输入端口，所述输入端口用于输入向所述增益光纤传输的信号光；所述第一输出端口还用于输入向所述增益光纤传输的信号光。

本实用新型实施例的有益效果是：区别于现有技术的情况，本实用新型实施例提供的双程光纤放大器，将原本分立的器件共用大功率进行封装，既减少了总的器件制作成本，又大大降低系统的复杂度并提高可靠性。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的现有双程光纤放大器的示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种双程光纤放大器的示意图；

图3是本实用新型实施例提供的一种双程光纤放大器的示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例，对本实用新型进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本实用新型。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

对于现有的双程光纤放大器，主要由各独立的器件组成，如图1所示，图1为现有双程光纤放大器100的结构示意图，包括：信号光11、环形器12、增益光纤13、波分复用器14、光谱滤波器15和法拉第反射镜16。现有的双程光纤放大器的工作原理为：

信号光11经光纤环形器12的第一臂121输入，然后经第二臂122输出进入增益光纤13，泵浦激光经波分复用器14注入增益光纤，经过第一程放大的信号光经过波分复用器14后进入光谱滤波器15滤除有害的放大自发辐射，然后经法拉第反射镜16反射偏转偏振态，再次经过光谱滤波器15和波分复用器14并进入增益光纤，经过第二程放大的信号光回到光纤环形器12的第二臂，再由第三臂123输出，完成整个放大过程。

上述构型的双程光纤放大器用到的器件较多，并且每个独立的器件都要连接准直器(图未示)准直为平行光后，在进入下一个器件，由于器件光纤对轴误差的存在，器件数量越多，累积的对轴误差可能越大，因此，现有双程光纤放大器件较多，不利于保证系统的一致性和可靠性。

为解决现有双程光纤放大器系统用到的器件较多，集成复杂的技术问题。本实用新型实施例提供的一种双程光纤放大器，将波分复用器，和法拉第反射镜的结构和功能进行整合，如图2所示，图2是本实用新型实施例提供的一种双程光纤放大器的结构示意图，该双程光纤放大器200包括：

光分离模块21、增益光纤22、双色镜23、法拉第晶体24、反射镜25和泵浦尾纤26。

光分离模块21、增益光纤22、双色镜23、法拉第晶体24和反射镜25同轴依次设置，增益光纤22的另一端用于接收光分离模块21传输过来信号光，并且信号光经双色镜23、法拉第晶体24之后，由反射镜25反射，再次经过法拉第晶体24和双色镜23，从增益光纤22输出至光分离模块21。

泵浦尾纤26的一端接入到双色镜23，泵浦尾纤26的另一端用于接收泵浦光，并且泵浦光经泵浦尾纤26之后入射至双色镜23，经双色镜23反射之后入射至增益光纤22。

其中，光分离模块21用于将任一端口输入的信号光，按照一定的顺序方向输出至下一个端口。本实施例中，光分离模块21至少包括第一输出端口以及第二输出端口。其中，从光分离模块21输入的信号光可以从第一输出端口输出至增益光纤22，并且，从第一输出端口输入的信号光可以从第二输出端口输出，即，从增益光纤22输入至第一输出端口的信号光，可以从第二输出端口输出。

在本实施例中，光分离模块21可以为环形器，其中，环形器还包括输入端口，环形器的输入端口可用于输入信号光，以使该信号光从第一输出端口211输出。

第一输出端口211与增益光纤22的一端连接，并且，增益光纤22的另一端接入双色镜24。

在实际应用过程中，应用本实用新型实施例提供的双程光纤放大器实现种子光双程放大的工作原理为：

泵浦光经由泵浦尾纤26进入后，入射至双色镜23，经双色镜23反射之后入射至增益光纤22。

信号光经由增益光纤22进入，在增益光纤22中发生第一程放大，经过第一程放大的信号光，继续传输，透射经过双色镜23，由法拉第晶体24发生偏转，变为偏振态，再经反射镜25发生反射。反射后的第一程放大信号再次经过法拉第晶体24和双色镜23，在增益光纤发生第二程放大，并且，经过第二程放大的信号光经过增益光纤进入光分离模块21，从光分离模块21的第二输出端口212输出。

在一些实施例中，可将上述光纤放大器应用于非保偏放大器或保偏放大器中。其中，当应用于保偏放大器时，为补偿偏振模色散，法拉第晶体单程可以将激光偏振态旋转45度，当然，如果信号光对偏振模色散不敏感，则法拉第晶体也可以取消。

本实用新型实施例提供的双程光纤放大器将原本分立的双色镜、法拉第反射镜进行整合，实现共用大功率进行封装，既减少了总的器件制作成本，又大大降低系统的复杂度并提高可靠性。并且，本实用新型实施例提供的双程光纤放大器，仅有一根增益光纤和一根泵浦尾纤，与外部连接熔点减少为2个，使系统整体损耗降低。

在另一些实施例中，本领域技术人员还可以根据实际情况的需要，增加一个或者多个的功能器件，以实现更好的激光放大性能。请参阅图3，图3是本实用新型另一实施例提供的，具有更好激光放大性能的双程光纤放大器的结构示意图，该双程光纤放大器300包括：光分离模块301、增益光纤302、第一准直器303、双色镜304、法拉第晶体305、滤波片306、反射镜307、第二准直器308和泵浦尾纤309。

其中，滤波片306设置于双色镜304与法拉第晶体305之间，用于滤除有害的被放大的自发辐射。

其中，第一准直器设置于增益光纤和双色镜之间，用于接收输入的第一程放大信号光，并且对第一程放大信号光进行准直处理。第一准直器还用于，接收输入的第二程放大信号光，并且对第二程放大信号光进行准直处理。

其中，第二准直器设置于泵浦尾纤和双色镜之间，用于接收输入的泵浦光，并且对泵浦光进行准直处理。

为了更好的保护双程光纤放大器的内部功能原件，如图3所示，可通过壳体来保护光纤放大器300的内部功能器件，则光纤放大器300还包括壳体310。其中，如图3所示，双色镜304、滤波片306、法拉第晶体305、反射镜307、第一准直器303和第二准直器308，封装于壳体310内，并且，增益光纤302的另一端和泵浦尾纤309的另一端从壳体内310内延伸穿出。

应用本实用新型实施例提供的双程光纤放大器实现种子光双程放大的工作原理为：

泵浦激光经泵浦尾纤309进入壳体310，经过第二准直器308准直后，再经双色镜304反射，最后经第一准直器303聚焦进入增益光纤302并从壳体310输出。

信号光从第一输出端口输出，经由增益光纤进入，在增益光纤中发生第一程放大，经过第一程放大的信号光，由增益光纤302进入壳体310，首先经第一准直303准直光束，然后透射经过双色镜304，由法拉第晶体305旋转偏振态，再经反射镜307发生反射。反射后的第一程放大信号光，再次经过法拉第晶体307和双色镜304，实现第二程放大，并且，经过第二程放大的信号光经由第一准直器303聚焦回到增益光纤302中从壳体310输出至光分离模块301，最后，从光分离模块301的第二输出端口输出。

在一些实施例中，具体可以通过在上述一个或者多个功能器件上设置具有特定性能膜层来实现本实用新型实施例提供的双程光纤放大器的工作原理。

具体的，双色镜304包括镜片和设置在镜片表面的第一膜层，该第一膜层用于透过从增益光纤和法拉第晶体输出的信号光以及反射泵浦光。

其中，滤波片306的表面可以镀有对信号光波段具有相应透过带宽的第六膜层。法拉第晶体的表面镀有透过信号光的第二膜层；反射镜表面镀有反射从法拉第晶体输出的信号光的第三膜层。

在一些实施例中，第一准直器303的表面镀有透过信号光的第四膜层。第二准直器的表面镀有透过泵浦光的第五膜层。

通过在上述器件上设置的膜层，可以形成特定的光通路，实现对于种子光的双程放大,并且上述具有特定膜层的功能器件的组合使用，降低了系统复杂度、提高了可靠性。

本实用新型实施例提供的光纤放大器，具有如下优点：

1)、将原本分立的器件可以共用大功率封装，减少了总的器件制作成本，提升了系统整体的功率处理水平。

2)、减少了准直器的使用数量，和尾纤连接熔点数量，本实用新型实施例仅有2根光纤需要与外部器件相连接，熔点数量减少为2个。从而降低了系统集成的复杂度，并降低系统总的损耗。

需要说明的是，本实用新型的说明书及其附图中给出了本实用新型的较佳的实施例，但是，本实用新型可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例，这些实施例不作为对本实用新型内容的额外限制，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。并且，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本实用新型说明书记载的范围；进一步地，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种双程光纤放大器，其特征在于，包括：

增益光纤、双色镜、法拉第晶体、反射镜、泵浦尾纤，以及光分离模块，所述光分离模块用于分离不同传输方向的信号光，所述光分离模块包括第一输出端口以及第二输出端口，所述第一输出端口用于输出入射至所述增益光纤的信号光；所述第二输出端口用于输入从所述增益光纤输出的信号光；

所述增益光纤的一端、双色镜、法拉第晶体以及反射镜依次沿轴向设置，所述增益光纤的另一端用于接收信号光，并且所述信号光经双色镜、法拉第晶体之后，由所述反射镜反射，再次经过所述法拉第晶体和所述双色镜，从所述增益光纤输出；

所述泵浦尾纤的一端接入到所述双色镜，所述泵浦尾纤的另一端用于接收泵浦光，并且所述泵浦光经所述泵浦尾纤之后入射至所述双色镜，经所述双色镜反射之后入射至所述增益光纤。

2.根据权利要求1所述的双程光纤放大器，其特征在于，还包括：

滤波片，所述滤波片设置在所述双色镜与所述法拉第晶体之间。

3.根据权利要求1所述的双程光纤放大器，其特征在于，还包括：第一准直器和第二准直器；

所述增益光纤通过所述第一准直器接入所述双色镜；所述泵浦尾纤通过所述第二准直器接入所述双色镜。

4.根据权利要求3所述的双程光纤放大器，其特征在于，还包括：

壳体；

所述双色镜、滤波片、法拉第晶体、反射镜、第一准直器以及第二准直器，封装于所述壳体内；

所述增益光纤的另一端和所述泵浦尾纤的另一端从所述壳体内延伸穿出。

5.根据权利要求1所述的双程光纤放大器，其特征在于，

所述双色镜包括镜片和设置在所述镜片表面的第一膜层；所述第一膜层用于透过从所述增益光纤和所述法拉第晶体输出的信号光以及反射泵浦光。

6.根据权利要求1所述的双程光纤放大器，其特征在于，

所述法拉第晶体的表面镀有透过所述信号光的第二膜层；所述反射镜表面镀有反射从所述法拉第晶体输出的信号光的第三膜层。

7.根据权利要求3所述的双程光纤放大器，其特征在于，

所述第一准直器的表面镀有透过所述信号光的第四膜层。

8.根据权利要求3所述的双程光纤放大器，其特征在于，

所述第二准直器的表面镀有透过泵浦光的第五膜层。

9.根据权利要求2所述的双程光纤放大器，其特征在于，

所述滤波片的表面镀有对信号光波段具有相应透过带宽的第六膜层。

10.根据权利要求1-9任一所述的双程光纤放大器，其特征在于，所述光分离模块为环形器，所述环形器还包括输入端口，所述输入端口用于输入向所述增益光纤传输的信号光。