[实用新型]一种高增益全光纤激光放大器

说明书

技术领域

本实用新型属于激光器技术领域，尤其涉及一种可抑制ASE的增长，实现更高放大倍数并保持较高的放大效率的高增益全光纤激光放大器。

背景技术

传统上光纤激光放大器属于高增益放大器，早期许多文献均报道了光纤激光器可实现极高增益，可与固体激光器中的再生放大器或前级的指数放大(单级实现60dB甚至更高)相比。然而，在实际的光纤激光放大器中，特别是在脉冲光纤激光放大器中，设计人员非常小心地设计单级放大器的增益(通常为13-20dB)，为了实现高增益往往需要采用多级放大器的放大链方案。

这一普遍做法有其特定的理由，脉冲全光纤激光放大器中ASE和背景噪声是最大的限制之一。信号光和自发辐射在放大器中的竞争是个普遍问题，而这个问题在光纤放大器中特别突出；更高的放大倍数意味着ASE的增长更快，更容易出现；因此要求控制单级放大倍数，并在级间使用滤波器滤掉ASE成分。其次，对于放大器效率的考虑。基本的激光放大理论中，放大倍数越高，可实现的光转换效率就越低。有意识地控制单级放大器的放大倍数也是为了实现每级放大器较高的放大效率。

但多级的全光纤放大链会带来许多问题。除了增加系统的复杂性、增加激光器的成本、降低光纤激光器的稳定性和可靠性之外，还会因为光纤元器件的增加而累积更多的非线性，引起光谱变形、脉冲畸变，降低有效输出甚至破坏器件，破坏激光器系统。

发明内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种高增益全光纤激光放大器，以抑制了ASE的增长，实现更高放大倍数并保持较高的放大效率，减少放大器的级数，进而降低非线性的积累系统的复杂性以及激光器的成本。

为实现上述目的，本实用新型实施例提供一种高增益全光纤激光放大器，用于对输入的信号光进行放大，所述高增益全光纤激光放大器包括泵浦源和激光介质；所述泵浦源用于输出与所述信号光同步且脉宽低于激励所述激光介质得到的激光粒子的上能态寿命的泵浦激光脉冲，并用于在上一泵浦激光脉冲激励的激光粒子消耗完毕后输出下一泵浦激光脉冲。

优选的，所述泵浦功率极高从而大大缩短了激光粒子的上能态寿命其中τ₂₁为自发辐射上能态寿命，所述Pp是以阈值泵浦功率Pth为单位归一化的泵浦功率，所述P_th是增益为零时的泵浦功率。这使得激光粒子可通过受激发射的形式被更快消耗，提供更高增益；而且对上能态的补充更加充分迅捷。

优选的，所述信号光由种子激光器生成，所述泵浦源和所述种子激光器采用同步的脉冲电流源进行驱动。

优选的，所述的高增益全光纤激光放大器为单模全光纤激光放大器。

优选的，所述的高增益全光纤激光放大器包括预放大器和主放大器两级放大器；

所述预放大器的泵浦源为单模二极管激光器，所述主放大器的为多模单管半导体激光器，且所述主放大器包括双包层大模场光纤。

优选的，所述的高增益全光纤激光放大器也包括一级放大器。

优选的，所述泵浦源为大功率半导体激光器。

有益效果：

本实用新型使用了与信号光同步，脉宽低于激光粒子上能态寿命的泵浦激光脉冲，且泵浦频率较低，在上能态已经消耗完毕之后泵浦脉冲才重新出现。不仅信号光只接触新鲜的上能态粒子，而且这些粒子由新鲜的泵浦激光获得，这保证了信号光获得的增益最大。另外，脉冲泵浦的情况下，其峰值功率可以大大超越连续运转的平均功率，进一步增大了对激光介质的泵浦强度。而且因为信号光与泵浦同步，无信号则无泵浦，上能态粒子看到的是信号光的峰值功率而不是平均功率，不会因为平均功率太低而放大自发辐射，可以抑制ASE增长；脉冲泵浦只用于放大信号，能在实现更高放大倍数同时保持较高的放大效率；由于峰值功率更高，增大了对激光介质的泵浦强度，因而单级放大器可实现更高放大倍数，使用更少的放大器，可大大降低非线性的积累；除此之外，还可以更好地保持信号光的脉冲特性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型中不同激光介质的激光粒子的上能态寿命与泵浦率的关系图；

图2为本实用新型实施例中具有两级放大器时的结构图；

图3为本实用新型实施例中具有一级放大器时的结构图。

具体实施方式