一種多模泵浦激光器及其構(gòu)成的光纖放大器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種多模泵浦激光器及其構(gòu)成的光纖放大器，多模泵浦激光器包括多模泵浦激光器封裝模塊（1）、輸出尾纖（2-1），所述輸出尾纖（2-1）為雙包層光纖，多模泵浦激光器封裝模塊（1）包括泵浦激光器封裝殼體（1-4）及內(nèi)置其中的泵浦激光器管芯（1-1），所述泵浦激光器封裝殼體（1-4）外部的輸出尾纖上設(shè)置有光纖布拉格光柵（2-2）；光纖放大器包括多模泵浦激光器和泵浦信號合波器，所述多模泵浦激光器的輸出尾纖同泵浦信號合波器的泵浦端相連接，泵浦信號合波器信號端采用普通單模光纖，泵浦信號合波器泵浦端和公共端都使用雙包層光纖；對于相同的泵浦功率，采用本發(fā)明多模泵浦激光器和泵浦信號合波器的光纖放大器具有較低的噪聲指數(shù)。
【專利說明】一種多模泵浦激光器及其構(gòu)成的光纖放大器
[0001]
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種多模泵浦激光器及其構(gòu)成的光纖放大器，特別是涉及一種應(yīng)用于鉺鐿共摻雙包層光纖放大器的泵浦激光器及光纖放大器，本發(fā)明屬于通信領(lǐng)域。
[0003]
【背景技術(shù)】
[0004]鉺鐿共摻雙包層光纖放大器采用了多模泵浦激光器和鉺鐿共摻雙包層光纖(EYDFEr/Yb Co-doped Double Clad Fiber)，突破了傳統(tǒng)摻鉺光纖放大器(EDFA)的功率限制。目前，可用的多模泵浦激光器功率可達(dá)100W (915?975nm)左右，而EYDF的雙包層結(jié)構(gòu)和纖芯鉺鐿共摻技術(shù)則很好地解決了多模泵浦吸收和單模信號放大的問題，兩者利用泵浦信號合波器連接，可實(shí)現(xiàn)一個或多個泵浦激光器同時同向或雙向泵浦單根EYDF。
[0005]EDFA使用的單模摻鉺光纖的纖芯直徑約幾微米，而大功率泵浦激光器的輸出尾纖纖芯可達(dá)上百微米，使得能夠耦合進(jìn)單模摻鉺光纖的泵浦光非常有限，因而會使信號的最大輸出功率受到限制。而雙包層光纖的出現(xiàn)解決了這一問題，EYDF由纖芯、內(nèi)包層、外包層和涂覆層構(gòu)成，纖芯中摻有鉺離子和鐿離子等稀土離子，纖芯、內(nèi)包層和外包層折射率依次降低，保證信號光在纖芯傳播，泵浦光可在纖芯和內(nèi)包層傳播，泵浦光在傳播過程中逐漸被纖芯中的摻雜離子吸收，摻雜離子被泵浦到高能級，當(dāng)有信號光經(jīng)過纖芯時，信號光即可得到放大。目前大功率泵浦激光器尾纖大都使用多模光纖，當(dāng)然泵浦光也為多模的方式傳播，這樣泵浦光經(jīng)過EYDF時需在內(nèi)包層多次反射才能到達(dá)纖芯，以至于泵浦光和纖芯重疊因子比較低，摻雜離子反轉(zhuǎn)度比較低，造成EYDFA噪聲過大。
[0006]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種多模泵浦激光器及光纖放大器，在雙包層尾纖纖芯和內(nèi)包層刻有光纖光柵，穩(wěn)定泵浦激光器中心波長。
[0008]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
一種多模泵浦激光器，包括多模泵浦激光器封裝模塊、輸出尾纖，所述輸出尾纖為雙包層光纖，多模泵浦激光器封裝模塊包括泵浦激光器封裝殼體及內(nèi)置其中的泵浦激光器管芯，所述泵浦激光器封裝殼體外部的輸出尾纖上設(shè)置有光纖布拉格光柵。
[0009]所述光纖布拉格光柵與泵浦激光器管芯的最短距離大于多模泵浦激光器本征輸出的相干長度。
[0010]所述光纖布拉格光柵的反射波長與多模泵浦激光器在全工作電流范圍內(nèi)和全工作溫度范圍內(nèi)的本征輸出波長的差值小于失鎖極限。
[0011 ] 所述泵浦激光器封裝殼體尾部設(shè)置有管腳，所述泵浦激光器管芯是以圖形電極或金絲鍵合或引線連接的方式與管腳實(shí)現(xiàn)電氣連接。
[0012]所述光纖布拉格光柵設(shè)置于輸出尾纖的雙包層光纖纖芯和內(nèi)包層上。
[0013]包括多模泵浦激光器和泵浦信號合波器，所述輸出尾纖同泵浦信號合波器的泵浦端相連接，泵浦信號合波器信號端采用普通單模光纖，泵浦信號合波器泵浦端和公共端都使用雙包層光纖。
[0014]所述泵浦信號合波器的信號端連接輸入信號，泵浦信號合波器公共端連接鉺鐿共摻雙包層光纖。
[0015]所述泵浦信號合波器公共端連接鉺鐿共摻雙包層光纖，鉺鐿共摻雙包層光纖連接輸入信號。
[0016]所述多模泵浦激光器為兩個、泵浦信號合波器為兩個，所述泵浦信號合波器采用第一泵浦信號合波器和第二泵浦信號合波器串聯(lián)，所述兩個多模泵浦激光器的輸出尾纖分別連接第一泵浦信號合波器和第二泵浦信號合波器泵浦端，第一泵浦信號合波器公共端連接有鉺鐿共摻雙包層光纖，鉺鐿共摻雙包層光纖另一端連接第二泵浦信號合波器的公共端。
[0017]本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
1.對于相同的泵浦功率，使用本發(fā)明泵浦激光器和泵浦合波裝置可降低EYDFA噪聲指
數(shù)；
2.對于輸出功率相同的EYDFA，使用本發(fā)明泵浦激光器和泵浦合波裝置可降低EYDFA工作功耗。
[0018]【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的雙包層尾纖多模泵浦激光器結(jié)構(gòu)圖；
圖2是本發(fā)明的泵浦光在泵浦激光器尾纖、泵浦信號合波器泵浦端和公共端傳輸示意
圖；
圖3是本發(fā)明的基于此多模泵浦激光器的前向泵浦合波結(jié)構(gòu)；
圖4是本發(fā)明的前向泵浦合波結(jié)構(gòu)中鉺鐿共摻雙包層光纖中泵浦光和信號光傳輸不意圖；
圖5是本發(fā)明的基于此多模泵浦激光器的后向泵浦合波結(jié)構(gòu)；
圖6是本發(fā)明的后向泵浦合波結(jié)構(gòu)中鉺鐿共摻雙包層光纖中泵浦光和信號光傳輸不意圖；
圖7是本發(fā)明的基于此多模泵浦激光器的雙向泵浦合波結(jié)構(gòu)；
其中:
1:多模泵浦激光器封裝模塊；1-1:泵浦激光器管芯；
1_2:稱合透鏡組；1_3:管腳；
1-4:泵浦激光器封裝殼體；2-1:輸出尾纖；
2-2:光纖布拉格光柵；3-1:第一泵浦信號合波器；
3-2:第二泵浦信號合波器；4:鉺鐿共摻雙包層光纖；
5-1:多模泵浦激光器；【具體實(shí)施方式】
[0020]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0021]本發(fā)明裝置包括有位于殼體內(nèi)的多模泵浦激光器管芯和耦合透鏡組，激光器尾纖為雙包層光纖，以及位于尾纖上的光纖布拉格光柵。泵浦信號合波器信號端用普通單模光纖，泵浦信號合波器泵浦端和公共端尾纖用雙包層光纖，泵浦信號合波器泵浦端連接多模泵浦激光器，泵浦信號合波器公共端連接雙包層鉺鐿共摻光纖(EYDF)。
[0022]泵浦激光器輸出尾纖上的光纖布拉格光柵與泵浦激光器管芯的最短距離大于該激光器本征輸出的相干長度。并且處于泵浦激光器輸出尾纖上的光纖布拉格光柵的反射波長與激光器在全工作電流范圍內(nèi)全工作溫度范圍內(nèi)的本征輸出波長的差值小于失鎖極限。
[0023]此泵浦信號合波器，包括有泵浦信號合波器信號端用普通單模光纖，泵浦信號合波器泵浦端連接泵浦激光器尾纖，泵浦信號合波器公共端連接鉺鐿共摻雙包層光纖，所述的泵浦信號合波器泵浦端和公共端都使用雙包層光纖。
[0024]泵浦激光器尾纖纖芯中的光纖布拉格光柵對單模傳輸?shù)谋闷止馄鸬椒€(wěn)頻的作用，而內(nèi)包層的光纖布拉格光柵對多模傳輸?shù)谋闷止馄鸬椒€(wěn)頻的作用。
[0025]泵浦激光器尾纖纖芯中的單模泵浦光通過泵浦信號合波器泵浦端和公共端的雙包層光纖纖芯到達(dá)鉺鐿共摻雙包層光纖纖芯，泵浦摻雜離子到高能級，信號光通過此鉺鐿共摻雙包層光纖纖芯時，信號光即可得到放大。
[0026]泵浦激光器尾纖包層中的多模泵浦光通過泵浦信號合波器泵浦端和公共端的雙包層光纖內(nèi)包層到達(dá)鉺鐿共摻雙包層光纖內(nèi)包層，多模泵浦光在內(nèi)包層反射傳輸通過摻雜纖芯，泵浦摻雜離子到高能級，信號光通過此鉺鐿共摻雙包層光纖纖芯時，信號光即可得到放大。多模尾纖泵浦激光器泵浦光以多模傳播方式在內(nèi)包層反射經(jīng)過鉺鐿共摻雙包層光纖纖芯，本發(fā)明泵浦光在鉺鐿共摻雙包層光纖纖芯以單模方式傳輸，在內(nèi)包層以多模方式傳播，相比于現(xiàn)有的使用多模尾纖的多模泵浦激光器，使用此雙包層尾纖多模泵浦激光器及泵浦信號合波器，提高了單模泵浦光在整個泵浦光中所占有的比例。
[0027]如圖1所示，本發(fā)明的雙包層尾纖多模泵浦激光器，包括有多模泵浦激光器封裝模塊I，所述的多模泵浦激光器封裝模塊I具有:泵浦激光器封裝殼體1-4，位于殼體內(nèi)的泵浦激光器管芯1-1和耦合透鏡組1-2，位于殼體尾部的泵浦激光器管腳1-3 ;泵浦激光器封裝殼體1-4外部輸出尾纖2-1上設(shè)置有光纖布拉格光柵2-2,輸出尾纖2-1為雙包層光纖。所述的泵浦激光器管芯1-1是以圖形電極或金絲鍵合或引線連接的方式與激光器管殼的管腳1-3實(shí)現(xiàn)電氣連接。輸出尾纖2-1在泵浦激光器封裝模塊I的尾管內(nèi)與從激光器管芯輸出的光束緊密耦合并固定，為了避免FBG反射引起的干涉，F(xiàn)BG與激光器管芯的距離需要大于激光器本征輸出的相干長度。
[0028]所述的光纖布拉格光柵2-2的反射波長與激光器本征輸出波長在全工作電流范圍內(nèi)的差值小于等于失鎖極限，若超過該極限則可能導(dǎo)致激光器最終輸出光譜峰值不與FBG反射峰值波長重合而引起輸出不穩(wěn)定。通過優(yōu)化設(shè)計(jì)給出此雙包層尾纖多模泵浦激光器的設(shè)計(jì)參數(shù):泵浦激光器管芯后端面鍍膜發(fā)射率在97%以上，前端面反射率在1%左右。[0029]圖2所示的泵浦光在泵浦激光器尾纖、泵浦信號合波器泵浦端和公共端中多模泵浦光在內(nèi)包層中傳輸，單模泵浦光在纖芯中傳輸，從而提高泵浦效率和降低噪聲。
[0030]圖3所示，本發(fā)明的采用雙包層尾纖多模泵浦激光器的合波裝置前向泵浦結(jié)構(gòu)的光纖放大器，包括一個多模泵浦激光器和一個泵浦信號合波器，所述泵浦信號合波器采用第一泵浦信號合波器3-1。第一泵浦信號合波器3-1信號端連接輸入信號,第一泵浦信號合波器3-1泵浦端連接多模泵浦激光器5-1尾纖，第一泵浦信號合波器3-1公共端連接鉺鐿共摻雙包層光纖4,鉺鐿共摻雙包層光纖4輸出信號光。
[0031]圖4所示，本光纖放大器實(shí)施例的前向泵浦結(jié)構(gòu)中，單模泵浦光和信號光在鉺鐿共摻雙包層光纖4纖芯中同向傳輸,多模泵浦光在鉺鐿共摻雙包層光纖4內(nèi)包層中傳輸,單模泵浦光和經(jīng)過反射進(jìn)入纖芯的多模泵浦光同時泵浦纖芯中的摻雜離子達(dá)到放大輸入信號的目的。
[0032]圖5所示，本發(fā)明的采用雙包層尾纖多模泵浦激光器的合波裝置后向泵浦結(jié)構(gòu)的光纖放大器，包括一個多模泵浦激光器和一個泵浦信號合波器，所述泵浦信號合波器采用第一泵浦信號合波器3-1,第一泵浦信號合波器3-1公共端連接鉺鐿共摻雙包層光纖4,鉺鐿共摻雙包層光纖4連接輸入信號，第一泵浦信號合波器3-1泵浦端連接多模泵浦激光器5-1尾纖，第一泵浦信號合波器3-1信號端輸出信號光。
[0033]圖6所示，本光纖放大器實(shí)施例的后向泵浦結(jié)構(gòu)中，單模泵浦光和信號光在鉺鐿共摻雙包層光纖4纖芯中反向傳輸，多模泵浦光在鉺鐿共摻雙包層光纖4內(nèi)包層中傳輸，單模泵浦光和經(jīng)過反射進(jìn)入纖芯的多模泵浦光同時泵浦纖芯中的摻雜離子達(dá)到放大輸入信號的目的。
[0034]圖7所示，本發(fā)明的采用雙包層尾纖多模泵浦激光器的合波裝置雙向泵浦結(jié)構(gòu)的光纖放大器，包括兩個多模泵浦激光器5-1、兩個泵浦信號合波器，所述泵浦信號合波器采用第一泵浦信號合波器3-1和第二泵浦信號合波器3-2串聯(lián),第一泵浦信號合波器3-1信號端連接輸入信號，第一泵浦信號合波器3-1泵浦端連接一個多模泵浦激光器5-1的尾纖，鉺鐿共摻雙包層光纖4兩端分別連接第一泵浦信號合波器3-1和第二泵浦信號合波器3-2的公共端，第二泵浦信號合波器3-2泵浦端連接另一個多模泵浦激光器5-1的尾纖，第二泵浦信號合波器3-2信號端輸出信號光。
[0035]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種多模泵浦激光器,其特征在于:包括多模泵浦激光器封裝模塊(I)、輸出尾纖(2-1),所述輸出尾纖(2-1)為雙包層光纖，多模泵浦激光器封裝模塊(I)包括泵浦激光器封裝殼體(1-4)及內(nèi)置其中的泵浦激光器管芯(1-1)，所述泵浦激光器封裝殼體(1-4)外部的輸出尾纖上設(shè)置有光纖布拉格光柵(2-2 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多模泵浦激光器，其特征在于:所述光纖布拉格光柵(2-2)與泵浦激光器管芯(1-1)的最短距離大于多模泵浦激光器本征輸出的相干長度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多模泵浦激光器，其特征在于:所述光纖布拉格光柵(2-2)的反射波長與多模泵浦激光器在全工作電流范圍內(nèi)和全工作溫度范圍內(nèi)的本征輸出波長的差值小于失鎖極限。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多模泵浦激光器，其特征在于:所述泵浦激光器封裝殼體(1-4)尾部設(shè)置有管腳(1-3)，所述泵浦激光器管芯(1-1)是以圖形電極或金絲鍵合或引線連接的方式與管腳(1-3)實(shí)現(xiàn)電氣連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多模泵浦激光器，其特征在于:所述光纖布拉格光柵(2-2)設(shè)置于輸出尾纖(2-1)的雙包層光纖纖芯和內(nèi)包層上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種多模泵浦激光器構(gòu)成的光纖放大器，其特征在于:包括多模泵浦激光器和泵浦信號合波器，所述輸出尾纖(2-1)同泵浦信號合波器的泵浦端相連接，泵浦信號合波器信號端采用普通單模光纖，泵浦信號合波器泵浦端和公共端都使用雙包層光纖。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光纖放大器，其特征在于:所述泵浦信號合波器的信號端連接輸入信號，泵浦信號合波器公共端連接鉺鐿共摻雙包層光纖。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光纖放大器，其特征在于:所述泵浦信號合波器公共端連接鉺鐿共摻雙包層光纖(4),鉺鐿共摻雙包層光纖(4)連接輸入信號。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光纖放大器，其特征在于:所述多模泵浦激光器為兩個、泵浦信號合波器為兩個，所述泵浦信號合波器采用第一泵浦信號合波器(3-1)和第二泵浦信號合波器(3-2)串聯(lián)，所述兩個多模泵浦激光器(5-1)的輸出尾纖分別連接第一泵浦信號合波器(3-1)和第二泵浦信號合波器(3-2 )泵浦端，第一泵浦信號合波器(3-1)公共端連接有鉺鐿共摻雙包層光纖(4 ),鉺鐿共摻雙包層光纖(4 )另一端連接第二泵浦信號合波器(3-2 )的公共端。
【文檔編號】H01S3/067GK103701024SQ201310707324
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月20日
【發(fā)明者】馬延峰, 卜勤練, 何文平, 王琨 申請人:武漢光迅科技股份有限公司