[发明专利]一种铒镱共掺光纤放大器

说明书

本发明公开了一种铒镱共掺光纤放大器，属于高功率铒镱共掺光纤激光器领域。与现有技术相比，本发明通过在铒镱共掺光纤及包层光滤除器前端连接一个高吸收的掺镱光纤，利用其在1μm附近的吸收特性，将系统中产生的后向1μm ASE储存在镱离子上能级当中，充当一个可饱和吸收体的作用，大大降低了系统内剩余的ASE强度，缓解了ASE的提升速度。该系统结构简便，成本偏低，同时掺镱光纤制备技术相对成熟，市场供应充分。

技术领域

本发明属于高功率铒镱共掺光纤激光器领域，更具体地，涉及一种铒镱共掺光纤放大器。

背景技术

随着光通信及激光雷达的不断发展，1.5μm波段激光由于其处于“人眼安全”范围，大气传输损耗低，以及是通信传输的第三窗口，开始备受人们关注。1.5μm激光通常由单掺铒光纤作为增益介质进行实现，但随着输出功率的不断提升，所要求的铒离子掺杂浓度也在不断提高，进而就会产生浓度淬灭效应。同时，铒离子在9xx nm处的吸收较小，难以实现高功率吸收及泵浦。研究人员发现，利用镱离子在9xx nm处的高吸收特性，对掺铒光纤共掺入镱离子之后，可提高光纤对泵浦光的吸收，同时由于铒镱共掺光纤中镱离子的含量远高于铒离子，进而每个铒离子被多个镱离子所包围，从而抑制铒离子的浓度淬灭效应。正是由于此特性，铒镱共掺光纤开始成为1.5μm波段高功率激光的主要工作物质。

但是，铒镱共掺光纤极易产生后向1μm放大自发辐射(amplified spontaneousemission，ASE)，过高的后向1μm ASE会使得泵浦光加大对1μm光放大，降低了镱离子向铒离子的能量传递效率，进而降低1.5μm的激光输出功率和效率，同时急剧增加的ASE也会产生自脉动和寄生激光，从而损坏系统器件。

现如今，主要是通过改良光路结构设计对1μm ASE进行优化改进：在系统中提供一个1μm的信号或者增加一对1μm的光纤布拉格光栅，主动提供一个1μm波段的激光，来抑制后向1μm ASE的产生；提供一个在1μm处具有高损耗的光纤或光栅将ASE滤除。为抑制系统内的1μm ASE，专利“一种抑制Yb-ASE的铒镱共掺光纤放大器(CN103311786)”提出一种利用光子带隙光纤高损耗的特性，将其损耗波段设计在1μm附近，来降低系统内产生的前后向1μmASE，该光子带隙光纤分别设置于铒镱共掺光纤的前后，以求对系统前后向1μm ASE进行最大程度的损耗。专利“辅腔泵浦铒镱共掺光纤激光器(CN106169689)”提出一种利用一对1μm波段的高反射率光纤布拉格光栅在谐振腔内产生1μm激光来抑制系统内的ASE，进而抑制寄生振荡和自脉冲的产生。但该两种方式均会产生极高的热效应，损坏器件和光纤，同时相对于普通的掺杂光纤而言，光子带隙光纤和光栅制作复杂，成本较高，市场相对较小，不利于产品化应用。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种铒镱共掺光纤放大器，其目的在于吸收铒镱共掺光纤放大器中产生的后向1μm ASE，抑制系统内1μm ASE的产生速率，进而提高放大器的安全及稳定性，实现1.5μm高功率激光输出。

为实现上述目的，本发明提供了一种铒镱共掺光纤放大器，包括：

种子光源，用于产生波长在1.5μm处的信号光作为种子光；

功率放大级，用于对种子光进行功率放大，所采用的增益介质为铒镱共掺光纤；

第一包层光滤除器，设置于功率放大级前端，用于滤除未被铒镱共掺光纤吸收的泵浦光；

掺镱光纤，设置于包层光滤除器前端，用于将ASE储存于镱离子的上能级当中，进而吸收铒镱共掺光纤中产生的后向1μm ASE。

进一步地，还包括隔离器，设置于种子光源后端，用于隔离放大器内的回返光，保护种子光源。

进一步地，还包括前向泵浦合束器，设置于隔离器后端，用于通过泵浦传能光纤将后向光导出，进而监测其光谱和后向功率，同时将种子光导入掺镱光纤。