CN215816812U - 一种高效泵浦光纤放大器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种高效泵浦光纤放大器，包括信号输入端、第一耦合器、第一光隔离器、第一波分复用器、掺铒光纤、第二波分复用器、第二光隔离器、第二耦合器和信号输出端，所述信号输入端、第一耦合器、第一光隔离器、第一波分复用器、掺铒光纤、第二波分复用器、第二光隔离器、第二耦合器和信号输出端串联连接；所述第一波分复用器的泵浦端连接有反光器件；所述第二波分复用器的泵浦端连接有第一50％耦合器公共端，所述第一50％耦合器另外两端分别连接双芯泵浦激光器的两根尾纤；所述第一耦合器连接有第一光电探测器；所述第二耦合器连接有第二光电探测器；所述第一光电探测器、第二光电探测器和双芯泵浦激光器分别与微处理器相连。

Description

一种高效泵浦光纤放大器

技术领域

本实用新型涉及光纤放大器技术领域，具体涉及一种高效泵浦光纤放大器。

背景技术

无线光通信是以激光作为信息载体，是一种不需要任何有线信道作为传输媒介的通信方式。它结合了光纤通信和微波通信的优势，已成为一种新兴的宽带无线接人方式，受到了人们的广泛关注。但要获得更好更快的传输效果，就需要利用光纤放大器对光信号进行放大，以减少信号在传输过程中的损耗。而光纤放大器的增益与泵浦光功率的转换效率有关，在实际应用中，通常选用的980nm泵浦激光在抽运EDF的时候很难被Er³⁺离子完全吸收，则不可避免的造成功率浪费，降低泵浦效率。

经检索发现，公开号CN212230767U的中国专利于2020年12月25日公开了一种自动稳功率输出光纤放大器，包括信号输入端、第一光隔离器、第一合波器、掺铒光纤、第二光隔离器、第二合波器和信号输出端，所述信号输入端、第一光隔离器、第一合波器、掺铒光纤、第二光隔离器、第二合波器和信号输出端串联连接，所述第一合波器的输入端还连接有泵浦光组件，所述泵浦光组件包括多个激光二极管，多个所述激光二极管的输入端均连接有启动器。该专利通过提供稳定的泵浦光源，来保证光纤放大器对光信号的增益稳定，但未考虑泵浦激光在抽运EDF时存在的功率浪费问题。

公开号CN204497558U的中国专利于2015年7月22日公开了一种泵浦功率高效率转换的掺铒光纤放大器，包括CPU控制中心、光分路器Ⅰ、输入端光隔离器、波分复用器、掺铒光纤、输出端光隔离器、光分路器Ⅱ、光探测器Ⅰ、电源监测、温度控制、电流控制、功率控制、光探测器Ⅱ、面板控制装置、面板显示装置、RJ45接口、过程控制装置、RS232接口、状态告警装置、双芯泵浦激光器，所述CPU控制中心还包括显示部分，所述掺铒光纤为高吸收掺铒光纤，所述CPU控制中心与所述光探测器Ⅰ、电源监测、温度控制、电流控制、功率控制、光探测器Ⅱ、面板控制装置、面板显示装置、RJ45接口、过程控制装置、RS232接口、状态告警装置分别电连接，所述温度控制、电流控制、功率控制连接所述泵浦激光器，所述泵浦激光器连接所述波分复用器，所述光探测器Ⅱ连接所述光分路器Ⅰ，所述光探测器Ⅰ连接所述光分路器Ⅱ，所述光分路器Ⅰ、输入端光隔离器、波分复用器、输出端光隔离器、光分路器Ⅱ依次连接，所述波分复用器与输出端光隔离器间连接有高吸收掺铒光纤，1550nm信号光从所述光分路器Ⅰ输入至所述光分路器Ⅱ输出。该专利通过减少一个980nm泵浦激光器和一个波分复用器，降低整机电源功耗功和材料成本，提高掺铒光纤放大器的稳定性，同样未考虑泵浦激光在抽运EDF时存在的功率浪费问题。

因此，一种高效率的泵浦光路是人们不断去研究和发展的技术关键。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本实用新型提供一种高效泵浦光纤放大器，解决泵浦激光在抽运掺铒光纤时存在的功率浪费问题。

本实用新型是通过以下技术方案予以实现的：

一种高效泵浦光纤放大器，包括信号输入端、第一耦合器、第一光隔离器、第一波分复用器、掺铒光纤、第二波分复用器、第二光隔离器、第二耦合器、和信号输出端，所述信号输入端、第一耦合器、第一光隔离器、第一波分复用器、掺铒光纤、第二波分复用器、第二光隔离器、第二耦合器和信号输出端串联连接；所述第一波分复用器的泵浦端连接有反光器件；所述第二波分复用器的泵浦端连接有第一50％耦合器公共端，所述第一50％耦合器另外两端分别连接双芯泵浦激光器的两根尾纤；所述第一耦合器连接有第一光电探测器，所述第二耦合器连接有第二光电探测器；所述第一光电探测器、第二光电探测器和双芯泵浦激光器分别与微处理器相连。

上述技术方案中，光信号自信号输入端进入，经第一耦合器、第一光隔离器、第一波分复用器进入掺铒光纤，双芯泵浦激光器产生的泵浦光经第二波分复用器进入掺铒光纤，对掺铒光纤进行后向抽运，未被掺铒光纤吸收的泵浦光经第一波分复用器、反光器件后再次进入掺铒光纤进行二次吸收，提升了吸收效率；经泵浦激励后的光信号通过第二光隔离器、第二耦合器和信号输出端输出。该技术方案通过反光器件将未被吸收的泵浦光重新输送至掺铒光纤，提高泵浦光吸收效率，进而实现了光纤放大器的高效泵浦，避免了泵浦激光在抽运掺铒光纤时存在的功率浪费问题。

上述技术方案中，通过第一光电探测器和第二光电探测器分别监测放大器输入输出两端的光信号强度，获取光纤放大器的增益数据，该增益数据通过微处理器进行处理和显示，便于操作人员查看和调整。

上述技术方案中，所述双芯泵浦激光器通过两根输出尾纤分别与第一50％耦合器的两端相连，所述第一50％耦合器的另一端与第二波分复用器相连。通过双芯泵浦激光器提高泵浦光源的可靠性，当其中一只泵浦激光器出现故障时，可提高另一只泵浦激光器的输出功率，进而保证泵浦光源的稳定性。

进一步地，所述反光器件由工作波长为980nm的第二50％耦合器构成，第二50％耦合器分光两端相连形成光纤环。未被完全吸收的泵浦光经由第一波分复用器分光后，通过第二50％耦合器进入光纤环，再经由第二50％耦合器耦合至第一波分复用器并再次进入掺铒光纤进行二次吸收。

进一步地，所述反光器件可以为反射镜。未被完全吸收的泵浦光经由第一波分复用器分光后，入射到反射镜并返回至至第一波分复用器，再次进入掺铒光纤进行二次吸收。

进一步地，所述双芯泵浦激光器连接有电流监测单元、功率监测单元和温度监测单元，所述电流监测单元、功率监测单元和温度监测单元还分别与微处理器连接。通过电流监测单元、功率监测单元和温度监测单元分别对双芯泵浦激光器的电流、功率和温度进行监测，并传输给微处理器，由微处理器分析处理后进行显示，便于操作人员基于显示数据进行双芯泵浦激光器的调控。

进一步地，所述微处理器还分别连接有显示面板、控制面板、通信接口和告警器。所述显示面板用于显示双芯泵浦激光器的电流、功率和温度以及第一、第二光电探测器的监测数据；所述控制面板用于对双芯泵浦激光器的参数进行调整控制；所述通信接口包括RJ45接口和RJ232接口；所述告警器用于对操作人员进行告警提醒。

进一步地，所述显示面板、控制面板、通信接口和告警器均设置在光纤放大器的壳体表面。所述显示面板和控制面板及告警器可设置在壳体表面的同一侧，所述通信接口可设置在相对的另一侧或其他侧。

进一步地，所述双芯泵浦激光器为980nm双芯泵浦激光器。

进一步地，所述微处理器为FPGA、单片机、DSP、ARM或以上多个的组合而成的数字处理芯片。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

(1)本实用新型的光信号自信号输入端进入，经第一耦合器、第一光隔离器、第一波分复用器进入掺铒光纤，双芯泵浦激光器产生的泵浦光经第二波分复用器进入掺铒光纤，对掺铒光纤进行后向抽运，未被掺铒光纤吸收的泵浦光经第一波分复用器、反光器件后再次进入掺铒光纤进行二次吸收，提升了吸收效率；经泵浦激励后的光信号通过第二光隔离器、第一耦合器和信号输出端输出。该技术方案通过反光器件将未被吸收的泵浦光重新输送至掺铒光纤，提高泵浦光吸收效率，进而实现了光纤放大器的高效泵浦，避免了泵浦激光在抽运掺铒光纤时存在的功率浪费问题。

(2)本实用新型通过第一光电探测器和第二光电探测器分别监测放大器输入输出两端的光信号强度，获取光纤放大器的增益数据，该增益数据通过微处理器进行处理和显示，便于操作人员查看和调整。

(3)本实用新型通过电流监测单元、功率监测单元和温度监测单元分别对双芯泵浦激光器的电流、功率和温度进行监测，并传输给微处理器，由微处理器分析处理后进行显示，便于操作人员基于显示数据进行双芯泵浦激光器的调控。

(4)本实用新型通过显示面板显示双芯泵浦激光器的电流、功率和温度以及第一、第二光电探测器的监测数据，通过控制面板对双芯泵浦激光器的参数进行调整控制，通过通信接口进行信息交互，通过告警器对操作人员进行告警提醒。

附图说明

图1为根据本实用新型实施例的高效泵浦光纤放大器的结构组成示意图。

图2为根据本实用新型实施例的反光器件的示意图。

图3为根据本实用新型实施例的微处理器与双芯泵浦激光器的组成示意图。

图中：1、信号输入端；2、第一光隔离器；3、第一波分复用器；4、掺铒光纤；5、第二波分复用器；6、第二光隔离器；7、信号输出端；8、第一光电探测器；9、双芯泵浦激光器；10、第二光电探测器；11、微处理器；12、电流监测单元；13、功率监测单元；14、温度监测单元；15、显示面板；16、控制面板；17、通信接口；18、告警器；19、第一耦合器；20、第二耦合器；21、反光器件；22、第一50％耦合器。

具体实施方式

以下将结合附图对本实用新型各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述发实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本实用新型所保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例1

如图1，本实施例提供一种高效泵浦光纤放大器，包括信号输入端1、第一耦合器19、第一光隔离器2、第一波分复用器3、掺铒光纤4、第二波分复用器5、第二光隔离器6、第二耦合器20和信号输出端7，所述信号输入端1、第一耦合器19、第一光隔离器2、第一波分复用器3、掺铒光纤4、第二波分复用器5、第二光隔离器6、第二耦合器20和信号输出端7串联连接；所述第一波分复用器3的泵浦端连接有反光器件21；所述第二波分复用器5的泵浦端连接第一50％耦合器22公共端，第一50％耦合器22另外两端分别连接双芯泵浦激光器9两根尾纤；所述第一耦合器19连接第一光电探测器8，所述第二耦合器20连接第二光电探测器10；所述第一光电探测器8、第二光电探测器10和双芯泵浦激光器9分别与微处理器11相连。

通过双芯泵浦激光器9提高泵浦光源的可靠性，当其中一只泵浦激光器出现故障时，可提高另一只泵浦激光器的输出功率，进而保证泵浦光源的稳定性。

如图2所示，所述反光器件21由工作波长为980nm的第二50％耦合器构成，所述第二50％耦合器分光两端相连形成光纤环。未被完全吸收的泵浦光经由第一波分复用器3分光后，通过第二50％耦合器进入光纤环，再经由50％耦合器耦合至第一波分复用器3并再次进入掺铒光纤4进行二次吸收。

第一光电探测器8和第二光电探测器10分别监测光纤两端的光信号强度，获取光纤放大器的增益数据，该增益数据通过微处理器11进行处理和显示，便于操作人员查看和调整。

所述微处理器11为FPGA、单片机、DSP、ARM或以上多个的组合而成的数字处理芯片。

本实施例工作时，光信号自信号输入端1进入，经第一耦合器19、第一光隔离器2、第一波分复用器3进入掺铒光纤4，双芯泵浦激光器9产生的泵浦光经第二波分复用器5进入掺铒光纤4，对掺铒光纤4进行后向抽运，未被掺铒光纤吸收的泵浦光经第一波分复用器3、反光器件21后再次进入掺铒光纤4进行二次吸收，提升了吸收效率；经泵浦激励后的光信号通过第二光隔离器6、第二耦合器20和信号输出端7输出。该技术方案通过反光器件21将未被吸收的泵浦光重新输送至掺铒光纤4，提高泵浦光吸收效率，进而实现了光纤放大器的高效泵浦，避免了泵浦激光在抽运掺铒光纤时存在的功率浪费问题。

实施例2

与实施例1不同的是，本实施例中，所述反光器件21为反射镜。未被完全吸收的泵浦光经由第一波分复用器3分光后，入射到反射镜并返回至至第一波分复用器3，再次进入掺铒光纤4进行二次吸收。

实施例3

如图3所示，本实施例中，所述双芯泵浦激光器9连接有电流监测单元12、功率监测单元13和温度监测单元14，所述电流监测单元12、功率监测单元13和温度监测单元14还分别与微处理器11连接。通过电流监测单元12、功率监测单元13和温度监测单元14分别对双芯泵浦激光器9的电流、功率和温度进行监测，并传输给微处理器11，由微处理器11分析处理后进行显示，便于操作人员基于显示数据进行双芯泵浦激光器9的调控。

所述微处理器11还分别连接有显示面板15、控制面板16、通信接口17和告警器18。所述显示面板15用于显示双芯泵浦激光器9的电流、功率和温度以及第一、第二光电探测器的监测数据；所述控制面板16用于对双芯泵浦激光器9的参数进行调整控制；所述通信接口17包括RJ45接口和RJ232接口；所述告警器18用于对操作人员进行告警提醒。

所述显示面板15、控制面板16、通信接口17和告警器18均设置在光纤放大器的壳体表面。所述显示面板15和控制面板16及告警器18可设置在壳体表面的同一侧，所述通信接口17可设置在相对的另一侧或其他侧。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案。

Claims (7)

1.一种高效泵浦光纤放大器，其特征在于，包括信号输入端、第一耦合器、第一光隔离器、第一波分复用器、掺铒光纤、第二波分复用器、第二光隔离器、第二耦合器和信号输出端，所述信号输入端、第一耦合器、第一光隔离器、第一波分复用器、掺铒光纤、第二波分复用器、第二光隔离器、第二耦合器和信号输出端；所述第一波分复用器的泵浦端连接有反光器件；所述第二波分复用器的泵浦端连接有第一50％耦合器的公共端，所述第一50％耦合器的另外两端分别连接双芯泵浦激光器的两根尾纤；所述第一耦合器连接有第一光电探测器；所述第二耦合器连接有第二光电探测器；所述第一光电探测器、第二光电探测器和双芯泵浦激光器分别与微处理器相连。

2.根据权利要求1所述一种高效泵浦光纤放大器，其特征在于，所述反光器件由工作波长为980nm的第二50％耦合器构成，所述第二50％耦合器分光两端相连形成光纤环。

3.根据权利要求1所述一种高效泵浦光纤放大器，其特征在于，所述反光器件为反射镜。

4.根据权利要求1所述一种高效泵浦光纤放大器，其特征在于，所述双芯泵浦激光器连接有电流监测单元、功率监测单元和温度监测单元，所述电流监测单元、功率监测单元和温度监测单元还分别与微处理器连接。

5.根据权利要求1所述一种高效泵浦光纤放大器，其特征在于，所述微处理器还分别连接有显示面板、控制面板、通信接口和告警器。

6.根据权利要求5所述一种高效泵浦光纤放大器，其特征在于，所述显示面板、控制面板、通信接口和告警器均设置在光纤放大器的壳体表面。

7.根据权利要求1所述一种高效泵浦光纤放大器，其特征在于，所述微处理器为FPGA、单片机、DSP、ARM或以上多个的组合而成的数字处理芯片。

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