CN100571080C - 波长为1053nm、高功率、窄线宽的信号源装置 - Google Patents

波长为1053nm、高功率、窄线宽的信号源装置 Download PDF

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Abstract

一种波长为1053nm、高功率、窄线宽的信号源，构成为：采用光学平板封装的多模半导体激光器在泵浦源，采用线宽为10-4nm的1053nm的单纵模DFB激光器作弱信号种子光源，所述的多模半导体激光器的输出端与多模泵浦合束器的一个泵浦端相熔接，所述的DFB激光器经一低功率隔离器接该多模泵浦合束器信号端，该多模泵浦合束器的输出端尾纤与掺镱双包层光纤放大器的输入端熔接，该掺镱双包层光纤放大器的输出端经高功率光纤隔离器后由8度斜面跳线输出。本发明可作为窄线宽、高功率、单纵模、高信噪比、稳定性好的信号源，且由于是全光纤***，故很容易封装，受环境影响较小。

Description

波长为1053nm、高功率、窄线宽的信号源装置
技术领域
本发明涉及利用掺镱双包层光纤实现的信号源，特别是一种波长为1053nm、高功率、窄线宽的信号源，其优点是窄线宽、高功率、高信噪比、单纵模，可作为同时对线宽和功率要求严格的场合下的信号源。
背景技术
利用光纤实现的信号源模块具有光束质量好，效率高，高稳定性、结构紧凑等优点，已广泛应用在通信、工业和医学等领域。掺Yb3+石英光纤属于简单的三能级***结构，具有宽的吸收谱，增益带宽和调谐范围，以及量子效率高，无激发态吸收、无浓度淬灭等特点；且双包层光纤的特殊结构，泵浦光可在大截面、大数值孔径的包层中传播，实现泵浦光的高功率耦合和吸收，从而实现弱种子光的有效放大。这些优点使掺镱双包层光纤越来越引起人们的广泛关注。
尽管目前放大的信号功率较高，最高可达瓦量级，但同时带宽也很宽，几个nm到几十个nm，不能满足在很多领域需要线宽窄和单纵模特性好的信号源的情况，例如，在高功率激光***的前端驱动***向集成化方向发展的过程中，在进入分束器阵列之前需要首先实现窄线宽、高功率、单纵模的激光放大信号输出作为信号源。同时大部分的放大器在实现弱信号的放大过程中采用最多的是透镜耦合信号光和泵浦光的结构，耦合调节较难，且耦合效率低，结构不稳定，受环境影响较大，这些缺点限制了其在很多场合下的应用。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服上述现有技术的不足，提供一种波长为1053nm、高功率、窄线宽的信号源，以实现窄线宽、功率高和稳定性好的激光放大信号输出。
本发明的技术解决方案如下：
一种波长为1053nm、高功率、窄线宽的信号源，构成为：采用光学平板封装的多模半导体激光器在泵浦源，采用线宽为10-4nm的1053nm的单纵模DFB激光器作弱信号种子光源，所述的多模半导体激光器的输出端与多模泵浦合束器的一个泵浦端相熔接，所述的DFB激光器经一低功率隔离器接该多模泵浦合束器信号端，该多模泵浦合束器的输出端尾纤与掺镱双包层光纤放大器的输入端熔接，该掺镱双包层光纤放大器的输出端经高功率光纤隔离器后由8度斜面跳线输出。
所述的多模泵浦合束器的信号光的耦合效率为86％，而对泵浦光的耦合效率为96％。所述的双包层光纤放大器与高功率隔离器普通单模尾纤的熔接的熔接损耗在1dB以下。
本发明的技术效果：
1、由于本发明采用线宽为10-4nm的1053nm的单纵模DFB激光器作弱信号种子光源，所以具有窄线宽输出的特点；
2、采用8度斜面输出，以消除光纤端面的菲涅尔反射；
3、特别是泵浦源是采用平板封装的多模半导体激光器，最大输出为3瓦，又采用多模泵浦合束器的耦合方式，所述的多模泵浦合束器的信号光的耦合效率为86％，而对泵浦光的耦合效率为96％。所述的双包层光纤放大器与高功率隔离器普通单模尾纤的熔接的熔接损耗在1dB以下，因此本发明装置成为一种波长为1053nm、高功率、窄线宽的信号源；
4、由于是全光纤***，封装很容易，受环境影响较小。
附图说明
图1是本发明1053nm高功率、窄线宽信号源实施例的整体结构示意图。
图中：
1-采用光学平板封装(OFP)的多模半导体激光器；2-(6+1)×1端口的多模泵浦合束器；3-DFB激光器；4-8m掺镱双包层光纤；5-2W高功率光纤隔离器；6-8°斜面跳线；7-200mW低功率隔离器；
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。
先请参阅图1，图1是本发明1053nm高功率、窄线宽信号源实施例的整体结构示意图。由图可见，本发明波长为1053nm、高功率、窄线宽的信号源，其构成为：采用光学平板封装的多模半导体激光器1在泵浦源，采用线宽为10-4nm的1053nm DFB激光器3作弱信号种子光源，所述的多模半导体激光器1的输出端与多模泵浦合束器2的一个泵浦端相熔接，所述的DFB激光器3经一低功率隔离器7接该多模泵浦合束器2信号端，该多模泵浦合束器2的输出端尾纤与掺镱双包层光纤放大器4的输入端熔接，该掺镱双包层光纤放大器4经高功率光纤隔离器5后由8度斜面跳线6输出。
所述的多模泵浦合束器2对信号光的耦合效率为86％，而对泵浦光的耦合效率为96％，所述的双包层光纤放大器4与高功率隔离器5普通单模尾纤的熔接的熔接损耗在1dB以下。
在操作步骤上，由于最终实现的在掺镱双包层光纤放大器4中传输的光功率较高，容易形成自激振荡，故应先通入弱信号种子光，使放大器先达到饱和状态，可以在未通入泵浦光时，检查输出端是否有信号光从纤芯中输出，若有信号光输出，则表示此时掺镱双包层光纤放大器4已饱和，再通入泵浦光。此操作降低了掺镱双包层光纤放大器4的增益，但在放大器隔离度不够的情况小，不易产生种子激光。这是因为双包层光纤中自发辐射的增加，将很容易产生种子激光，对实验器件造成破坏。
实验表明：输入波长915nm，功率3W多模泵浦光，种子光源DFB激光器3输出连续信号光线宽为10-4nm，功率8mW，在未通入泵浦光时，可使掺镱双包层光纤放大器4达到饱和，经8m长的双包层掺镱光纤放大器4的放大，得到连续单纵模激光信号输出功率320mW，即25dBm，线宽10-4nm，信噪比60dB，且稳定性在4％左右。
目前的结构中，信号激光输出功率仅仅受限于增益饱和，而不是非线性效应，因此通过增加掺镱双包层光纤的长度和提高泵浦功率可进一步的实现更高功率的窄线宽信号输出，满足要求窄线宽、更高功率信号源的更多场合的应用。

Claims (2)

1、一个波长为1053nm高功率、窄线宽的信号源装置，特征在于其构成：采用光学平板封装的多模半导体激光器(1)作泵浦源，采用线宽为10-4nm、波长为1053nm的DFB激光器(3)作弱信号光源，所述的多模半导体激光器(1)的输出端与多模泵浦合束器(2)的一个泵浦端相熔接，所述的DFB激光器(3)经一低功率隔离器(7)接该多模泵浦合束器(2)信号端，该多模泵浦合束器(2)的输出端尾纤与掺镱双包层光纤放大器(4)的输入端熔接，该掺镱双包层光纤放大器(4)经高功率光纤隔离器(5)后由8度斜面跳线(6)输出。
2、根据权利要求1所述的波长为1053nm高功率、窄线宽的信号源装置，其特征在于所述的多模泵浦合束器(2)对信号光的耦合效率为86％，而对泵浦光的耦合效率为96％，所述的双包层光纤放大器(4)与高功率隔离器(5)普通单模尾纤的熔接的熔接损耗在1dB以下。
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