[发明专利]大功率多波段多层掺稀土离子环芯光纤放大器

说明书

技术领域

本发明涉及大功率多波段多层掺稀土离子环芯光纤放大器，属于大功率宽 带光纤放大器、激光器、特种光纤领域。

背景技术

掺稀土光纤放大器以其卓越的性能和低廉的价格，在光纤通信、工业加工、 医疗、军事等领域取得了日益广泛的应用。掺稀土元素有Nd，Sm，Ho，Er， Pr，Tm，Yb等，由于掺稀土元素的光电学特性彼此之间都不相同，导致各掺稀 土元素工作波长范围也不一样。例如，掺钕光纤放大器工作波长范围为 900-950nm，1000-1150nm，1320-1400nm；掺铒光纤放大器工作波长范围为 550nm，850nm，980-1000nm，1500-1600nm，1660nm，1720nm，2700nm；掺 镱光纤放大器工作波长范围为970-1040nm；掺钍光纤放大器工作波长范围为 455nm，480nm，803-825nm，1460-1510nm，1700-2015nm，2250-2400nm；掺 镨光纤放大器工作波长范围为490nm，520nm，601-618nm，631-641nm， 707-725nm，880-886nm，902-916nm，1060-1110nm，1260-1350nm；掺钬光 纤放大器工作波长范围为550nm，753nm，1380nm，2040-2080nm，2900nm， 掺钐光纤放大器工作波长范围为651nm。掺不同的玻璃基质的稀土离子，其增 益带宽与性质也有差异，例如纯硅光纤玻璃基质的掺铒光纤，其波长1500nm时 增益半波谱宽为7.94nm，而铝磷硅光纤玻璃基质的掺铒光纤，其波长1500nm 时增益半波谱宽为43.3nm[W.J.Miniscalco.Optical and electronic properties of rare-earth ions in glasses in rare-earth doped fiber lasers and amplifier.New York：Marcel Dekker.2001，pp：17-112]。

2002年5月国际电信联盟ITU-T组织将光纤通信系统光波段划分如下：

O波段原始波段为1260-1360nm，E波段扩展波段为1360-1460nm；

S波段短波长波段为1460-1530nm，C波段常规波段为1530-1565nm； L波段长波长波段为1565-1625nm；U波段超长波长波段为1625-1675nm。

实现研究表明，制作C波段掺铒光纤放大器需要有源光纤长度为2.5米，而 制作L波段掺铒光纤放大器需要有源光纤长度为10米[傅永军 简伟 郑凯等. 铋镓铝共掺的高浓度掺铒光纤及放大器.光电子技术.2007，27(1)：17-19]。显然， 仅仅采用一个掺铒光纤放大器是无法实现C波段与L波段两波段的信号光放大。

现有的光纤放大器能放大的信号光仅仅为单波段的信号光，带宽通常只有 几十nm。现有实现多波段信号光的器件中，需要先将信号光分波处理为单个波 段信号光，然后对单个波段信号光分别配置对应的掺稀土离子类型的光纤放大 器，最后将放大的单个波段信号光进行合波处理，结构复杂、引入的插入损耗 大、分立元件多，可靠性差、对环境敏感且成本很高。

发明内容

为了克服现有的双包层光纤放大器仅仅只能放大单波段的信号光、现有实 现多波段信号光放大器件中由于需要对信号光分波、放大与合波处理而引起的 结构复杂、插入损耗大、分立元件多，可靠性差、对环境敏感且成本很高等缺 点，本发明提供一种大功率多波段多层掺稀土离子环芯光纤放大器。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种大功率多波段多层掺稀土离子环芯光纤放大器，该放大器包括：泵浦 光、信号光和有源光纤，有源光纤采用的是N层掺稀土离子环芯光纤，2≤N≤ 10，泵浦光耦合进有源光纤，实现对多波段信号光放大。

第一泵浦光对有源光纤进行端面泵浦或侧面泵浦，或第一泵浦光和第二泵 浦光同时端面泵浦与侧面泵浦。

第一泵浦光或第一泵浦光和第二泵浦光为N层掺稀土离子环芯光纤中掺稀 土离子吸收截面对应的波长范围内光源。

第一泵浦光或第一泵浦光和第二泵浦光，或由多个不同的波长范围的泵浦 光构成，其总的泵浦光波长范围对应N层掺稀土离子环芯光纤中掺稀土离子吸 收截面对应的波长范围内。