CN204349201U - 低自激发射的光放大器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种低自激发射的光放大器，包括用于产生信号光的信号光产生模块、用于保护信号光产生模块的光隔离器模块、驱动信号光产生模块的信号光驱动模块；进行光放大的至少一级光放大单元，放大单元包括用于将信号光与泵浦光组合成一束合束光的信号光和泵浦光合束模块、用于吸收合束光中的泵浦光且放大信号光的有源光纤放大模块、用于对放大后的信号光进行快速开关和隔离滤波的光调制模块、驱动光调制模块的光调制驱动模块，信号光驱动模块和光调制模块通过信号光和光调制驱动同步模块同步驱动。本实用新型可以大大降低ASE的传递，同时在时间上隔绝了前后级的放大链，避免了由于回返脉冲激发的自脉冲不稳定性的发生。

Description

低自激发射的光放大器

技术领域

本实用新型涉及一种光放大器的结构。

背景技术

随着激光加工技术的不断发展，越来越多的传统工艺被激光代替，新的加工工艺和材料对激光器也提出了更高的要求，需要更高的峰值功率和更大的脉冲能量。在控制成本的约束下，要求不增加平均功率，为此采取的方法是降低脉冲宽度或降低重复频率，也就是降低占空比。在连续泵浦的条件下，较低的占空比在高增益放大器中容易激发自脉冲不稳定性，包括由于ASE过大导致的自激振荡和高增益介质中受激饱和吸收带来的自锁模效应。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种在保证首脉冲可用的同时可以保证较低的ASE，并且可以保证实现更高的峰值功率和更大的脉冲能量的低自激发射的光放大器。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种低自激发射的光放大器，包括用于产生信号光的信号光产生模块、用于保护所述的信号光产生模块的光隔离器模块、驱动所述的信号光产生模块的信号光驱动模块；进行光放大的至少一级光放大单元，所述的放大单元包括用于将所述的信号光与泵浦光组合成一束合束光的信号光和泵浦光合束模块、用于吸收所述的合束光中的泵浦光且放大所述的信号光的有源光纤放大模块、用于对放大后的信号光进行快速开关和隔离滤波的光调制模块、驱动所述的光调制模块的光调制驱动模块，所述的信号光驱动模块和所述的光调制模块通过信号光和光调制驱动同步模块同步驱动。

所述的信号光产生模块为能够产生脉冲光的脉冲式信号光产生模块或能够产生连续光的连续式信号光产生模块。

所述的信号光和泵浦光合束模块采用光纤式合束器和波分复用器或使用自由空间耦合方式的耦合器。

所述的有源光纤放大模块采用单包层有源光纤、双包层有源光纤或掺有稀土元素的增益棒。

所述的光调制模块为机械式光开关、电子式光开关或能够对光信号进行调制的基于声光效应或电光效应的高破坏阈值的器件。

由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：本实用新型的光放大器使用的能够隔离滤波的光调制模块在高增益放大之后，可以大大降低ASE的传递，同时在时间上隔绝了前后级的放大链，避免了由于回返脉冲激发的自脉冲不稳定性的发生。

附图说明

附图1为本实用新型的低自激发射的光放大器的原理图。

以上附图中：1、信号光产生模块；2、光隔离器模块；3、信号光和泵浦光合束模块；4、有源光纤放大模块；5、光调制模块；6、信号光驱动模块；7、光调制驱动模块；8、信号光和光调制驱动同步模块。

具体实施方式

下面结合附图所示的实施例对本实用新型作进一步描述。

实施例一：参见附图1所示，一种低自激发射的光放大器，包括光信号产生模块、光隔离器模块2、信号光和泵浦光合束模块3、有源光纤放大模块4、光调制模块5、信号光驱动模块6、光调制驱动模块7和信号光和光调制驱动同步模块8。

光信号产生模块用于产生信号光，其既可以是能够产生脉冲光的脉冲式信号光产生模块1，也可以是能够产生连续光的连续式信号光产生模块1。该信号光产生模块1由信号光驱动模块6进行驱动。光隔离器模块2连接在光信号产生模块之后，用于保护信号光产生模块1不会被后面模块的返回光损坏。一个信号光和泵浦光合束模块3、有源光纤放大模块4、光调制模块5依次连接在光隔离模块之后构成一级光放大单元。其中，信号光和泵浦光合束模块3用于将信号光与泵浦光组合成一束合束光，其可以采用采用光纤式合束器和波分复用器或使用自由空间耦合方式的耦合器；有源光纤放大模块4用于吸收合束光中的泵浦光且放大信号光，其可以采用单包层有源光纤、双包层有源光纤或掺有稀土元素的增益棒；光调制模块5用于对放大后的信号光进行快速开关和隔离滤波，其可以采用机械式光开关、电子式光开关或能够对光信号进行调制的基于声光效应或电光效应的高破坏阈值的器件。光调制模块5在打开的情况下信号光可用输出，在关闭的时候光路被切断，没有任何光输出，从而实现低漏光甚至零漏光。光放大单元还包括光调制驱动模块7，其用于驱动光调制模块5。该光调制驱动模块7和信号光驱动模块6同时由信号光和光调制驱动同步模块8进行严格的同步驱动，从而实现精确的相位控制，信号光和光调制驱动同步模块8的延时和脉冲宽度均可以进行调节，以匹配不同的光路结构和光路延时。

上述实施例的低自激发射的光放大器具有一级光放大单元，而该低自激发射的光放大器还可以采用多级光放大单元，即信号光和泵浦光合束模块3、有源光纤放大模块4、光调制模块5这三部分重复使用，后级光放大单元连接在前级光放大单元之后，从而构成多级光放大，使得前级的信号光经过光调制模块5后进行下一级放大。当采用多级光放大单元时，通常有源光纤放大模块4中使用的隔离器不再需要，光调制模块5实际承担了隔离器的功能；但与普通的隔离器不同的是，光调制模块5不仅隔绝反向光，而且隔绝正向的ASE。这种双向的隔离保证ASE仅限于每个放大级内部，而不会在级间传递，而这正是通常的MOPA结构光纤放大器中自脉冲不稳定性发生的最大来源。这种设计保证了最大限度的抑制巨脉冲的出现对于光纤激光器的破坏。进一步的，光调制模块5还可以通过电的调制，实现对于光脉冲的整形，有利于设计、控制脉冲形状，与理论模拟和实验测试相结合，获得任意的最后输出脉冲波形。这有利于控制光纤激光放大器的非线性，降低波形畸变的影响，达到更高的能量抽取效率，获得更大的输出脉冲能量。更进一步，光调制模块5还可以通过异步调制、差频隔离控制单级内的ASE，降低前级的ASE从而减少调制窗口内的ASE泄露，实现***更大的安全性。例如，在信号光强度较弱的前级使用较高的重复频率（例如，1MHz或更高），这样较高的平均功率和较大的占空比大大抑制了ASE的增长；而在信号光较强的后级，信号光已经足够强，足以抑制ASE的增长，较低的重复频率不会导致巨脉冲的产生，这时用光调制模块5降低脉冲重复频率（例如，降低到10-100KHz），从而获得更高的放大倍率和更高的峰值功率。这样，重复频率依次降低，而峰值功率逐渐增高，获得较高的放大倍率，而不会引起ASE增长带来的自脉冲不稳定性。

该低自激发射的光放大器中，提出一种新的思想，在背景光和ASE得到充分放大之前，在时间上滤掉它们，避免自脉冲不稳定性的激发。与在专利“一种皮秒脉冲光纤激光器及其脉冲生成方法”中种子源与外调制器的双脉冲调制方法不同的是，本实用新型使用的同步延迟调制的时间滤波开关模块是在高增益放大之后的，因此可以大大降低ASE的传递，同时，在时间上隔绝了前后级的放大链，避免了由于回返脉冲激发的自脉冲不稳定性（Self-Pulsing Instability）的发生。该低自激发射的光放大器在保证首脉冲可用的同时可以保证较低的ASE，并且可以保证实现更高的峰值功率和更大的脉冲能量，从而保证了***的加工速度。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种低自激发射的光放大器，其特征在于：其包括用于产生信号光的信号光产生模块（1）、用于保护所述的信号光产生模块的光隔离器模块（2）、驱动所述的信号光产生模块（1）的信号光驱动模块（6）；进行光放大的至少一级光放大单元，所述的放大单元包括用于将所述的信号光与泵浦光组合成一束合束光的信号光和泵浦光合束模块（3）、用于吸收所述的合束光中的泵浦光且放大所述的信号光的有源光纤放大模块（4）、用于对放大后的信号光进行快速开关和隔离滤波的光调制模块（5）、驱动所述的光调制模块（5）的光调制驱动模块（7），所述的信号光驱动模块（6）和所述的光调制模块（7）通过信号光和光调制驱动同步模块（8）同步驱动。

2.根据权利要求1所述的低自激发射的光放大器，其特征在于：所述的信号光产生模块（1）为能够产生脉冲光的脉冲式信号光产生模块或能够产生连续光的连续式信号光产生模块。

3.根据权利要求1所述的低自激发射的光放大器，其特征在于：所述的信号光和泵浦光合束模块（3）采用光纤式合束器和波分复用器或使用自由空间耦合方式的耦合器。

4.根据权利要求1所述的低自激发射的光放大器，其特征在于：所述的有源光纤放大模块（4）采用单包层有源光纤、双包层有源光纤或掺有稀土元素的增益棒。

5.根据权利要求1所述的低自激发射的光放大器，其特征在于：所述的光调制模块（5）为机械式光开关、电子式光开关或能够对光信号进行调制的基于声光效应或电光效应的高破坏阈值的器件。