CN103944046A - 一种用于增强光纤放大器输出的反馈滤波光路 - Google Patents

Abstract

一种用于增强光纤放大器输出的反馈滤波光路，涉及光纤放大领域。包括信号光源、第一隔离器、第一波分复用器、第二波分复用器、可调滤波器、泵浦光滤波器、铒镱双包层增益光纤、泵浦光耦合器、泵浦光源和第二隔离器；第一波分复用器串接在第一隔离器和泵浦光泄露器之间，第二波分复用器串接在泵浦光耦合器的信号输出端与第二隔离器之间，可调滤波器串接在第一波分复用器与第二波分复用器之间。本发明可以使一般的铒镱增益光纤泵浦光强度提升15%而不会降低最终输出信号质量，最终输出放大信号可以在原有基础上提升20%，从而使得铒镱光纤的性能更加优越。

Description

一种用于增强光纤放大器输出的反馈滤波光路

技术领域

本发明涉及光纤放大领域，具体为一种用于增强光纤放大器输出的反馈滤波光路。

背景技术

    铒镱共掺双包层光纤放大器广泛应用于光纤通讯领域，包括在光纤远距离传输之前的预防大，在传输过程中的中继放大，以及在解决光纤入户问题时实现光信号分流放大。由于通讯过程中广泛使用的是1550 nm为中心波长的信号光，在稀土中只有铒离子有与之匹配的能级结构，为了改善铒离子对泵浦光吸收强度弱的缺点，通常同时掺进镱离子，这样通过镱离子吸收泵浦光后将能量传递给铒离子最终达到对1550 nm信号光比较好的放大效果。同样，在以1550 nm为中心波长的激光器中应用同样的原理可以得到比较理想的激光强度。

但是这种铒镱共掺光纤在对种子光进行放大时，随着泵浦光强度的增强，镱离子的自激辐射会迅速增强，这种自激辐射一方面浪费了泵浦光能量，使得放大器的能量利用率无法有效提高，另一方面由于对信号光的污染和热效应等原因使得泵浦光的能量无法进一步提高，这在很大程度上限制了放大器的最大输出功率，如果能通过某种方法降低镱离子的自激辐射强度，减小因镱离子自激辐射而损失的光能量，将会提高铒镱光纤的能量利用率，更进一步地，也能提高放大器或者激光器的最大输出功率，从而其在光纤通讯中或者这激光应用中能够发挥更加卓越的性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够使一般的铒镱增益光纤泵浦光功率提升15%而不会降低最终输出信号质量，最终输出放大信号功率可以在原有基础上提升20%，从而使得铒镱光纤的性能更加优越的用于增强光纤放大器输出的反馈滤波光路。

实现上述目的的技术方案是：一种用于增强光纤放大器输出的反馈滤波光路，其特征在于：包括信号光源、第一隔离器、第一波分复用器、第二波分复用器、可调滤波器、泵浦光滤波器、铒镱双包层增益光纤、泵浦光耦合器、泵浦光源和第二隔离器；第一隔离器连接信号光源，第一隔离器的输出端与泵浦光滤波器的一端连接，泵浦光滤波器的另一端与铒镱双包层增益光纤的一端连接，铒镱双包层增益光纤的另一端与泵浦光耦合器的合束端连接，泵浦耦合器的输入端连接有泵浦光源，泵浦光耦合器的信号输出端连接有第二隔离器；所述第一波分复用器和第二波分复用器分别设置有1550 nm信号输入端、1040 nm激光输入端和输出端，所述第一波分复用器串接在第一隔离器和泵浦光泄露器之间，第一波分复用器的1550 nm信号输入端与第一隔离器连接，第一波分复用器的输出端与泵浦光泄露器连接；所述第二波分复用器串接在泵浦光耦合器的信号输出端与第二隔离器之间，第二波分复用器的1550 nm信号输入端连接第二隔离器，第二波分复用器的输出端连接泵浦光耦合器；所述可调滤波器的一端与第一波分复用器的1040 nm信号输入端连接，可调滤波器的另一端与第二波分复用器的1040 nm信号输入端连接。

优化地，在上述技术方案的第一波分复用器的1040 nm信号输入端与可调滤波器之间串接有输出耦合器，输出耦合器的输入端与第一波分复用器的1040 nm信号输入端连接，所述输出耦合器的输出端连接可调滤波器，输出耦合器还设置有用于探测输出的接口。

优化地，在上述技术方案的第二波分复用器的1040 nm信号输入端与可调滤波器之间串接有光衰减器。

优化地，在上述技术方案的第一波分复用器的1040 nm信号输入端与可调滤波器之间串接有输出耦合器，第二波分复用器的1040 nm信号输入端与可调滤波器之间串接有光衰减器。

本发明在第一隔离器和泵浦光泄露器之间串接第一波分复用器，在泵浦光耦合器的信号输出端与第二隔离器之间串接第二波分复用器，可以从镱离子自激辐射发出的光中过滤出一部分光波然后反馈给铒镱双包层增益光纤部分，通过这部分反馈光，可有效抑制铒镱双包层增益光纤中镱离子的自激辐射强度，进一步地，也把镱离子自激辐射损耗掉的一部分光能量再次集中起来送回到铒镱增益光纤中，提高了增益光纤对泵浦光的吸收利用率，由此增加了光纤放大器的输出功率。更进一步地，由于有效抑制了镱离子的自激辐射，减少光纤传输电路中的信号光杂光减少，热效应降低，所以允许使用强度更加强的泵浦光对铒镱双包层增益光纤进行泵浦，由此进一步增大了铒镱双包层增益光纤的增大输出光强。

本发明可以使一般的铒镱增益光纤泵浦光强度提升15%而不会降低最终输出信号质量，最终输出放大信号可以在原有基础上提升20%，从而使得铒镱光纤的性能更加优越。

附图说明

图1为第一实施例的工作原理图；

图2为第二实施例的工作原理图；

图3为第三实施例的工作原理图；

图4为第四实施例的工作原理图。

具体实施方式

第一实施例：

如图1所示，本发明包括铒镱光纤放大器的基本放大光路1和反馈滤波电路2，铒镱光纤放大器的基本放大光路1包括信号光源3、第一隔离器4、泵浦光滤波器5、铒镱双包层增益光纤6、泵浦光耦合器7、泵浦光源8和第二隔离器9；第一隔离器4连接信号光源3，信号光源3用于产生激发铒镱光纤1550 nm波段信号光的种子光；第一隔离器4的输出端与泵浦光滤波器5的一端连接，泵浦光滤波器5的另一端与铒镱双包层增益光纤6的一端连接，铒镱双包层增益光纤6的另一端与泵浦光耦合器7的合束端连接，泵浦耦合器7的输入端连接有泵浦光源8，泵浦光耦合器7的信号输出端连接有第二隔离器9。

反馈滤波电路2主要包括第一波分复用器10、第二波分复用器11和可调滤波器12；第一波分复用器10和第二波分复用器11分别设置有1550 nm信号输入端、1040 nm信号输入端和输出端，第一波分复用器10串接在第一隔离器4和泵浦光滤波器5之间，第一波分复用器10的1550 nm信号输入端与第一隔离器4连接，第一波分复用器10的输出端与泵浦光滤波器5连接；所述第二波分复用器11串接在泵浦光耦合器7的信号输出端与第二隔离器9之间，第二波分复用器11的1550 nm信号输入端连接第二隔离器9，第二波分复用器11的输出端连接泵浦光耦合器7；可调滤波器12的一端与第一波分复用器10的1040 nm信号输入端连接，可调滤波器12的另一端与第二波分复用器11的1040 nm信号输入端连接。

本发明在第一隔离器4和泵浦光滤波器5之间串接第一波分复用器10，在泵浦光耦合器7的信号输出端与第二隔离器9之间串接第二波分复用器11，使得1040 nm波段的光可以从第二波分复用器11进入铒镱双包层增益光纤6，通过铒镱双包层增益光纤6后从第一波分复用器10分离出原光纤路径，分离出来的1040 nm光经过可调滤波器12的滤波、第二波分复用器11再次进入铒镱双包层增益光纤6，由此组成一个1040 nm光的回路，在这个回路的作用下，利用镱离子自激辐射光中的1040 nm波段光分量不断通过铒镱双包层增益光纤6，通过激发铒离子将能量相1550 nm的信号转化，从而对镱离子的自激辐射产生抑制作用，增加泵浦光吸收利用率和激光的最大输出量。

在本发明中，反馈滤波电路2中的可调滤波器12设定为1040 nm是因为通过实验证明1040 nm波段的光作为回馈光效果是最好的，如果使用1050 nm或者1030 nm，同样也会达到提高泵浦利用率和增强放大信号输出的作用，但都不如1040 nm的滤波器效果理想。

第二实施例：

如图2所示，实施例2与实施例1的结构基本相同，不同点在于：在实施例1的第一波分复用器13的1040 nm信号输入端与可调滤波器15之间串接有输出耦合器14。为了监测回路中的1040 nm信号光的强度，在1040 nm光导出第一波分复用器13后通过输出耦合器14把回路中的一部分光导出，从而可以实时观测回路中的光强度。

第三实施例：

如图3所示，实施例3与实施例1的结构基本相同，不同点在于：在实施例1的第二波分复用器16的1040 nm信号输入端与可调滤波器18之间串接有光衰减器17。为了可以控制回路中的1040 nm光的强度，在1040 nm光从可调滤波器18向第二波分复用器16传输的过程中加入光衰减器17，以控制1040 nm光的强度使之在不同的条件下都能达到最佳效果。

第四实施例：

如图4所示，实施例4与实施例3的结构基本相同，不同点在于：在实施例3的第一波分复用器19的1040 nm输入端与可调滤波器21之间串接有输出耦合器20，可进一步实现智能操作控制。

Claims (4)

1.一种用于增强光纤放大器输出的反馈滤波光路，其特征在于：包括信号光源、第一隔离器、第一波分复用器、第二波分复用器、可调滤波器、泵浦光滤波器、铒镱双包层增益光纤、泵浦光耦合器、泵浦光源和第二隔离器；第一隔离器连接信号光源，第一隔离器的输出端与泵浦光滤波器的一端连接，泵浦光滤波器的另一端与铒镱双包层增益光纤的一端连接，铒镱双包层增益光纤的另一端与泵浦光耦合器的合束端连接，泵浦耦合器的输入端连接有泵浦光源，泵浦光耦合器的信号输出端连接有第二隔离器；所述第一波分复用器和第二波分复用器分别设置有1550 nm信号输入端、1040 nm激光输入端和输出端，所述第一波分复用器串接在第一隔离器和泵浦光泄露器之间，第一波分复用器的1550 nm信号输入端与第一隔离器连接，第一波分复用器的输出端与泵浦光泄露器连接；所述第二波分复用器串接在泵浦光耦合器的信号输出端与第二隔离器之间，第二波分复用器的1550 nm信号输入端连接第二隔离器，第二波分复用器的输出端连接泵浦光耦合器；所述可调滤波器的一端与第一波分复用器的1040 nm信号输入端连接，可调滤波器的另一端与第二波分复用器的1040 nm信号输入端连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于增强光纤放大器输出的反馈滤波光路，其特征在于：所述第一波分复用器的1040 nm信号输入端与可调滤波器之间串接有输出耦合器，输出耦合器的输入端与第一波分复用器的1040 nm信号输入端连接，所述输出耦合器的输出端连接可调滤波器，输出耦合器还设置有用于探测输出的接口。

3.根据权利要求1所述的一种用于增强光纤放大器输出的反馈滤波光路，其特征在于：所述第二波分复用器的1040 nm信号输入端与可调滤波器之间串接有光衰减器。

4.根据权利要求2所述的一种用于增强光纤放大器输出的反馈滤波光路，其特征在于：所述第二波分复用器的1040 nm信号输入端与可调滤波器之间串接有光衰减器。