[发明专利]线偏振激光输出高功率光纤放大器及输出控制方法

权利要求书

1.线偏振激光输出高功率光纤放大器，包括光隔离器、泵浦合束器、双包层有源光纤、光纤准直器、起偏器、泵浦激光器和泵浦激光器驱动控制电路，功率恒定的激光信号经光隔离器后进入泵浦合束器的信号输入端，泵浦激光器接入泵浦合束器的泵浦输入端，共同由泵浦合束器的输出端进入双包层有源光纤进行放大，双包层有源光纤的输出连接光纤准直器，光纤准直器的输出接入起偏器，泵浦激光器驱动控制电路连接泵浦激光器；其特征在于：

所述起偏器有主偏振态激光输出端口和与之正交的副偏振态激光输出端口，前者输出主偏振轴线偏振激光，后者输出副偏振轴线偏振激光；起偏器的副偏振态激光输出端口接有光电探测器；

所述泵浦激光器驱动控制电路包括泵浦驱动电路、电流检测器、光电探测器和微处理器，泵浦驱动电路的输出端连接泵浦激光器，起偏器的副偏振态激光输出端口连接光电探测器，泵浦驱动电路的输出端与泵浦激光器之间串联电流检测器，光电探测器和电流检测器的的信号输出端均与微处理器信号输入端连接，微处理器的信号输出端连接泵浦驱动电路的控制端。

2.根据权利要求1所述的线偏振激光输出高功率光纤放大器，其特征在于：

所述输入的激光信号是连续激光信号，或者是脉冲激光信号。

3.根据权利要求1所述的线偏振激光输出高功率光纤放大器，其特征在于：

所述光隔离器与光纤放大器的工作波长和输出功率相匹配；

所述光纤准直器与光纤放大器的输出光纤和工作波长相匹配；

所述起偏器与光纤放大器工作波长相匹配。

4.根据权利要求1所述的线偏振激光输出高功率光纤放大器，其特征在于：

所述泵浦合束器为(n+1)×1泵浦合束器，其工作波长与光纤放大器工作波长和泵浦功率相符合，其中n为泵浦合束器的泵浦输入端口，n大于等于2。

5.根据权利要求4所述的线偏振激光输出高功率光纤放大器，其特征在于：

所述泵浦激光器为N个大功率多模激光二极管阵列，N≤n。

6.根据权利要求1所述的线偏振激光输出高功率光纤放大器，其特征在于：

所述双包层有源光纤掺杂的有源增益介质是镱离子，铒离子，铒镱共掺，钕离子中的任一种。

7.根据权利要求1所述的线偏振激光输出高功率光纤放大器，其特征在于：

所述光隔离器、泵浦合束器、双包层有源光纤和光纤准直器均为保偏光器件，或者均为非保偏光器件。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的线偏振激光输出高功率光纤放大器的的输出控制方法，其特征在于包括如下工作步骤：

Ⅰ、系统初始化

线偏振激光输出高功率光纤放大器输入功率恒定的待放大激光信号，在线偏振激光输出高功率光纤放大器的光纤准直器输出端安装光功率计，启动线偏振激光输出高功率光纤放大器，调节泵浦激光器驱动控制电路，逐级改变泵浦激光器的驱动电流，光功率计测得每个驱动电流值下对应的光纤准直器输出的功率，获得总功率-电流函数P(I)，将总功率-电流函数P(I)存储在泵浦激光器驱动控制电路微处理器的存储器内；

将校准功率的稳定线偏振光源分别对准起偏器的主偏振轴和副偏振轴，分别在各偏振态激光输出端口连接光功率计测试输出光功率，计算出起偏器主偏振态激光输出端口的主偏振轴线偏振激光的插入损耗百分率m1和副偏振态激光输出端口的副偏振轴线偏振激光的插入损耗百分率m2；

本步骤只在线偏振激光输出高功率光纤放大器调试或校准时执行；

Ⅱ、开机启动

线偏振激光输出高功率光纤放大器输入与步骤Ⅰ相同的恒定激光信号，启动线偏振激光输出高功率光纤放大器，设定光纤放大器主偏振轴线偏振激光输出功率Pout=P_f，达到主偏振轴线偏振激光输出功率的计算公式如下：

Pout=（1-m₁）×[P-Pm/（1-m₂）]，

式中，光纤放大器输出总功率为P，副偏振轴线偏振激光输出功率Pm，m₁为步骤Ⅰ所得主偏振态激光输出端口的主偏振轴线偏振激光插入损耗百分率，m₂为步骤Ⅰ所得副偏振态激光输出端口的副偏振轴线偏振激光插入损耗百分率为m₂；

微处理器控制泵浦驱动电路逐渐增加泵浦激光器驱动电流，根据步骤Ⅰ得到的总功率-电流函数P(I)获取当前光纤放大器的输出总功率P，同时检测得到当前副偏振轴线偏振激光输出功率Pm，按上式计算出当前主偏振轴线偏振激光输出功率，判断是否达到设定值P_f；若未达到设定值P_f，则继续增加泵浦激光器驱动电流，直到光纤放大器主偏振轴线偏振激光输出功率达到设定值Pout=P_f；

Ⅲ、稳偏控制

为了使主偏振轴线偏振激光输出功率恒定，即满足下式

Pout=（1-m₁）×[P-Pm/（1-m₂）]=恒定值P_f

光电探测器检测的Pm值和电流检测器检测的驱动电流值均送入微处理器，微处理器据此及存储的计算程序完成保持Pout=P_f恒定的泵浦激光器驱动电流的计算，其结果送入泵浦激光器驱动控制电路。