[发明专利]一种用于信号收发一体化的光纤放大器

说明书

本发明提供一种光纤放大器，包括通过环形器连接的正向支路和反向支路，环形器的第二端口用于光信号的收发，并连接有第一布拉格光栅，第一布拉格光栅对发射和接收的信号光分别具有高透过率；所述正向支路和反向支路分别包括至少一组用于信号光放大的波分复用器和掺铒光纤、以及至少一个泵浦源为所述波分复用器提供泵浦光。本发明能在保证小型化，低功耗的前提下，不用通过在光学系统中搭建复杂的分光光路，在光纤放大器中实现一个端口同时发射高功率信号并接收小信号，同时对两个信号进行有效隔离，简化了空间激光通信光学收发系统。

技术领域

本发明属于光纤放大器技术领域，具体涉及一种高隔离度收发一体化的光纤放大器。

背景技术

光纤放大器是广泛用于空间激光通信系统中的一种专用设备，其利用半导体激光器泵浦掺稀土离子的增益光纤，输入的光信号经过增益光纤时，由于受激辐射效应而得到光放大，功率得到提升。

在空间激光通信领域，为了节约成本，经常采用两个光纤放大器分别对收发光路进行光放大。如果通过一个光纤端口进行传输激励光信号和被测对象返回光信号，这对EDFA(掺铒光纤放大器，Erbium Doped Fiber Amplifier，EDFA)提出了新的要求：EDFA具有双向放大功能；光路设计考虑到小型化的问题。此时，若简单地将多路输出的光纤放大器简单地组合在一起使用，会出现热量汇集，功耗上升，进而导致输出功率下降，甚至影响光纤放大器使用寿命等问题，同时简单组合的话，易造成效率低。另外空间激光通信(星间、星地或地基之间激光通信链路)是一种远距离弱能量探测系统，通信接收到的信号光强度非常微弱，而发射光束的能量很强，两者功率相差可达90dB以上，发射光功率超过36dB,而接收光是微弱信号通常在-50dB以下，因此发射和接收之间必须进行高度隔离，否则发射光经过光学元件的后向反射或者散射后会到达通信或捕获接收器上，对信号产生严重影响，甚至会直接湮没接收信号，导致系统不能正常工作这就造成了发射光路对接收光路的影响，这个问题也制约着信号收发一体化的光纤放大器在空间激光通信系统中狭小空间的大规模应用，如中国专利，公告号为：CN212162322U专利名称为《双向光纤放大器》，设计了一个双向使用的光纤放大器，从设计看只是解决了双向放大的问题，而没有解决两个光功率像差太大时，强的信号串扰噪声对系统产生的严重影响会导致系统失效的问题。

目前能够解决收发隔离问题的方案主要有两种，分别是波长分光方案和偏振分光方案，这两种方案都是在光学系统中用复杂的光路完成。波长分光方案是通过收发光束波长的不同，通过干涉分光片将收发两束光隔离，某些调制解调技术要求在特定频段进行通信，而该频段的波长间隔很窄，很难使用波长分光进行隔离，难以使用波长分光。偏振分光方案，发射和接收光束偏振态正交，可利用偏振分光镜完成收发光束分离。但是目前偏振分光方案难以实现较高的收发隔离度(一般低于60dB)，如中国专利，公开号为：CN107124228A专利名称为《一种将空间激光通信信号光收发同频率的光束进行高精度分离的方法》，但在远距离通信时收发能量相差可达100dB以上，杂光能量比信号能量高40dB，无法满足远距离通信需求。另外，目前的收发同频激光通信光路在组网通信时因为其收发光束偏振态不同还存在需在轨切换工作模式的问题。

发明内容

为了解决上述现有技术中的不足，本发明提出了一种高隔离度收发一体化的光纤放大器，其能在保证小型化，低功耗的前提下，不用通过在光学系统中搭建复杂的分光光路，在光纤放大器中实现一个端口同时发射高功率信号并接收小信号，同时对两个信号进行有效隔离，简化了空间激光通信光学收发系统。

本发明的光纤放放大器，包括用于信号发射的正向支路和用于信号接收的反向支路，两条支路通过环形器连接，正向支路连接环形器的第一端口，反向支路连接环形器的第三端口，环形器的第二端口用于光信号的收发，环形器的第二端口还连接有第一布拉格光栅FBG1，第一布拉格光栅FBG1对发射和接收的信号光分别具有高透过率；所述正向支路和反向支路分别包括至少一组用于信号光放大的波分复用器和掺铒光纤、以及至少一个泵浦源为所述波分复用器提供泵浦光。