一種基于特殊相移光纖Bragg光柵控制環(huán)的低重頻短脈沖光纖放大器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光纖放大器置，特別涉及一種一種基于特殊相移光纖Bragg光柵控制環(huán)的低重頻短脈沖光纖放大器。
【背景技術(shù)】
[0002]在光纖分布式傳感日趨成熟、市場(chǎng)應(yīng)用越來越廣泛的背景下，如何提高傳感系統(tǒng)的測(cè)量精度和測(cè)量長(zhǎng)度是研究人員所關(guān)心的重點(diǎn)。而作為核心器件之一的光脈沖放大器，其技術(shù)指標(biāo)的好壞直接關(guān)系到系統(tǒng)性能是否能夠得到提升。m)FA是一種用在1550nm波段的全光纖結(jié)構(gòu)的寬帶放大器，由于其良好的耦合效率、高可靠性及結(jié)構(gòu)緊密等特性，在光脈沖放大中得到了廣泛的應(yīng)用。目前，在連續(xù)光和低速光脈沖放大的應(yīng)用中，H)FA的噪聲控制技術(shù)已較為成熟。但當(dāng)種子光脈沖的寬度達(dá)到百ps至幾ps數(shù)量級(jí)時(shí)，尤其是在占空比較小的情況下，即使脈沖的峰值功率很大，但整個(gè)周期的平均功率非常低，普通的H)FA如果用在這里將會(huì)產(chǎn)生諸多噪聲，包含了:(1)自發(fā)輻射的散彈噪聲；(2)自發(fā)輻射的不同頻率光波間的差拍噪聲；(3)信號(hào)光和自發(fā)輻射光之間的差拍噪聲；(4)信號(hào)光的散彈噪聲。其中，EDFA固有的放大自發(fā)輻射(ASE)噪聲的影響尤為明顯。一方面，小信號(hào)放大時(shí)栗浦效率較低，信號(hào)光并不足以使亞穩(wěn)態(tài)能級(jí)上的反轉(zhuǎn)粒子完全受激輻射躍迀從而產(chǎn)生信號(hào)增益；另一方面，在無信號(hào)光輸入的時(shí)間里，反轉(zhuǎn)粒子也會(huì)因壽命耗盡產(chǎn)生自發(fā)輻射，顯著擴(kuò)大了放大器的噪聲水平，不利于信號(hào)光的增益和栗浦效率的提升。因此如何對(duì)低重頻、窄脈寬的脈沖信號(hào)進(jìn)行低噪的高增益放大，是值得深入研究和探討的問題。
[0003]人們?yōu)榇艘蔡岢隽撕芏喾N方案用以解決超窄脈沖在大功率放大時(shí)的噪聲、非線性、色散等問題，比如有人采用同步栗浦的方式，在種子脈沖進(jìn)入放大器的時(shí)候才輸出栗浦激光，最大限度的減小無種子脈沖時(shí)候的ASE噪聲，但也存在電路復(fù)雜、增益介質(zhì)反轉(zhuǎn)粒子數(shù)積累少導(dǎo)致的增益倍數(shù)有限等問題；有人采用多級(jí)栗浦的方式，對(duì)不同能量的脈沖分級(jí)放大，并在各級(jí)之間插入隔離器以減小反向ASE噪聲的影響，雖然能使脈沖得到較大的功率放大，但并沒有從根本上解決噪聲問題；還有人在放大器中引入偏振控制器，通過偏振消光作用來降低ASE噪聲，但是偏振器件也會(huì)引入一定的噪聲，且偏振控制的穩(wěn)定性是否可靠還在兩可之間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種基于特殊相移光纖Bragg光柵控制環(huán)的低重頻短脈沖光纖放大器，主要用于光纖傳感領(lǐng)域中的1550nm波段的脈沖功率放大場(chǎng)合，如0TDR(光時(shí)域反射計(jì))、DTS (分布式光纖溫度傳感系統(tǒng))、B0TDA (布里淵光時(shí)域分析儀)等。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:提供一種基于特殊相移光纖Bragg光柵控制環(huán)的低重頻短脈沖光纖放大器，包括:種子脈沖、第一栗浦源、第二栗浦源、第一耦合器、第一波分復(fù)用器、第一摻餌光纖、第一濾波器、第二濾波器和激光控制環(huán)路；
[0006]所述激光控制環(huán)路由環(huán)形器、第一光纖光柵、第二光纖光柵、可調(diào)衰減器、第二耦合器、第三波分復(fù)用器、第二摻餌光纖和第二波分復(fù)用器一次相連構(gòu)成；
[0007]所述種子脈沖與第一波分復(fù)用器相連；所述第一栗浦源的輸出激光經(jīng)過第一耦合器分成兩束，第一束的激光通過第一波分復(fù)用器進(jìn)入第一摻鉺光纖對(duì)種子脈沖進(jìn)行第一次放大；第一次放大后的信號(hào)光經(jīng)過環(huán)形器和第二波分復(fù)用器在第二摻餌光纖進(jìn)行第二次放大后經(jīng)過第三波分復(fù)用器、第二耦合器和第二濾波器輸出，其中所述第二次放大由第一栗浦源和第二栗浦源共同作用形成雙向栗浦源，所述第一栗浦源通過第一耦合器與第二波分復(fù)用器相連，所述第二栗浦源與第三波分復(fù)用器相連；所述第一光纖光柵、第二光纖光柵分別選擇波長(zhǎng)在光纖放大器增益帶寬中兩側(cè)增益較低的區(qū)域，經(jīng)過選擇后的雙波長(zhǎng)激光沿激光控制環(huán)路逆時(shí)針方向運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0008]優(yōu)選的，所述種子脈沖與第一波分復(fù)用器之間連接有第一隔離器；所述第二耦合器與第二濾波器之間連接有第二隔離器。
[0009]優(yōu)選的，所述第一光纖光柵與第二光纖光柵選擇的波長(zhǎng)分別位于1525nm附近和1565nm 附近。
[0010]優(yōu)選的，所述第一摻餌光纖采用長(zhǎng)度較短的不同摻餌光纖，可將平均功率幾mW以下的輸入信號(hào)低噪聲放大至幾十至幾百mW的平均功率。
[0011]優(yōu)選的，所述第二摻餌光纖采用大模廠摻餌光纖，通過選用合適比例摻雜濃度和較長(zhǎng)的長(zhǎng)度實(shí)現(xiàn)光脈沖的低畸變、高增益的功率放大。
[0012]優(yōu)選的，所述第一濾波器采用以種子脈沖波長(zhǎng)為中心波長(zhǎng)的窄帶濾波器，帶寬小于 0.lnm0
[0013]優(yōu)選的，所述第一親合器的分光比為30:70，將激光分成兩束，其中30%的激光通過第一波分復(fù)用器。
[0014]優(yōu)選的，所述第一光纖光柵和第二光纖光柵米用相移光柵Bragg光柵(PS-FBG)。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:
[0016]1、采用雙波長(zhǎng)激光控制環(huán)路，有效降低放大自發(fā)輻射(ASE)噪聲，提高栗浦效率；
[0017]2、控制環(huán)路中采用了特殊設(shè)計(jì)的相移光纖Bragg光柵作為波長(zhǎng)選擇器件，使出光波長(zhǎng)穩(wěn)定，提尚控制效果；
[0018]3、第一級(jí)放大后端采用了窄帶濾波器，阻止了絕大部分ASE噪聲向第二級(jí)放大的傳輸；
[0019]4、采用大模場(chǎng)面積的摻餌光纖作為功率放大增益介質(zhì)，提高了栗浦效率，減小了光纖非線性效應(yīng)的影響。
[0020]以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明；但本發(fā)明的一種基于特殊相移光纖Bragg光柵控制環(huán)的低重頻短脈沖光纖放大器置不局限于實(shí)施例。
【附圖說明】
[0021]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]實(shí)施例1
[0023]參見圖1所示，本發(fā)明的一種基于特殊相移光纖Bragg光柵控制環(huán)的低重頻短脈沖光纖放大器置，包括:
[0024]種子脈沖1、第一栗浦源2、第二栗浦源3、第一耦合器4、第一波分復(fù)用器5、第一摻餌光纖6、第一濾波器7、第二濾波器8和激光控制環(huán)路9 ;
[0025]所述激光控制環(huán)路9由環(huán)形器91、第一光纖光柵92、第二光纖光柵93、可調(diào)衰減器94、第二親合器95、第三波分復(fù)用器96、第二摻t耳光纖97和第二波分復(fù)用器98 —次相連構(gòu)成；
[0026]所述種子脈沖1與第一波分復(fù)用器98相連；所述第一栗浦源2的輸出激光經(jīng)過第一耦合器4分成兩束，第一束的激光通過第一波分復(fù)用器5進(jìn)入第一摻鉺光纖6對(duì)種子脈沖1進(jìn)行第一次放大；第一次放大后的信號(hào)光經(jīng)過環(huán)形器91和第二波分復(fù)用器98在第二摻餌光纖97進(jìn)行第二次放大后經(jīng)過第三波分復(fù)用器96、第二耦合器95和第二濾波器8輸出，其中所述第二次放大由第一栗浦源2和第二栗浦源3共同作用形成雙向栗浦源，所述第一栗浦源2通過第一耦合器4與第二波分復(fù)用器98相連，所述第二栗浦源3與第三波分復(fù)用器96相連；所述第一光纖光柵92、第二光纖光柵93分別選擇波長(zhǎng)在光纖放大器增益帶寬中兩側(cè)增益較低的區(qū)域，經(jīng)過選擇后的雙波長(zhǎng)激光沿激光控制環(huán)路逆時(shí)針方向運(yùn)轉(zhuǎn)。采用兩個(gè)栗浦源分別在第一級(jí)和第二級(jí)進(jìn)行同向和雙向栗浦，調(diào)節(jié)合適的栗浦功率可以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的信噪比。
[0027]更進(jìn)一步，所述種子脈沖1與第一波分復(fù)用器5之間連接有第一隔離器01，用于防止第一次放大的放大自發(fā)輻射(ASE)噪聲對(duì)種子脈沖光源產(chǎn)生干擾；所述第二耦合器98與第二濾波器8之間連接有第二隔離器02。
[0028]更進(jìn)一步，所述第一光纖光柵92與第二光纖光柵93選擇的波長(zhǎng)分別位于1525nm附近和1565nm附近。
[0029]更進(jìn)一步，所述第一摻餌光纖6采用長(zhǎng)度較短的不同摻餌光纖，可將平均功率幾mff以下的輸入信號(hào)低噪聲放大至