一种小功率双程脉冲放大光路结构的制作方法

1.本发明涉及一种激光应用领域，尤其涉及一种小功率双程脉冲放大光路结构。


背景技术：

2.光纤激光器是以掺稀土元素的光纤为增益介质的激光器。与传统的固体和气体激光器相比，光纤激光器具有以下优点：结构简单、转换效率高、光束质量好；体积小、重量轻、散热效果好、使用寿命长等优点。目前小功率光纤激光器广泛应用于激光传感和激光通讯等行业。
3.mopa:主震荡功率放大，是光纤激光器尤其是脉冲光纤激光器能量提高的一种主要方法。双程放大：双，指的是两次的意思，程，指的是路程，故双程指的是信号光两次经过具有上能级离子数反转的增益介质，信号光被放大两次的过程。
4.而现有的双程放大激光器，在放大过程中，多采用反射镜用来反射第一程光，这种结构具有较高的反射率，当功率到达一定程度以后不可避免的会产生自激振荡的可能，而且多级放大会带来不确定性。因此，如何解决上述技术问题，是本领域技术人员需要努力的方向。


技术实现要素：

5.本发明目的是提供一种小功率双程脉冲放大光路结构，通过使用该结构，实现双程增益放大，在对信号光增益的同时，避免了自激振荡问题，提高了能量利用率。
6.为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种小功率双程脉冲放大光路结构，其特征在于：包括依次连接的种子源、第一环形器、多波长耦合器、增益光纤、第一滤波器、第二环形器及延时光纤，所述延时光纤的两端分别与所述第二环形器的第二脚及第三脚连接，所述第一环形器的第一脚与所述种子源相连，所述第一环形器的第二脚与所述多波长耦合器相连；还设有第二滤波器及输出镜，所述输出镜经所述第二滤波器与所述第一环形器的第三脚相连，所述多波长耦合器上连接有泵浦，
7.所述种子源用于发射特定波长特定带宽的小功率信号光；
8.所述第一环形器将种子源输出的小功率信号光经过所述多波长耦合器送入至所述增益光纤内；
9.所述增益光纤用于将信号光进行第一程增益放大；
10.所述第一滤波器用于滤除增益光纤第一程增益放大过程中产生的非信号光成份；
11.所述延时光纤用于增加光程，使得放大的光信号脉冲获得延时，然后经过所述第二环形器再次进入所述增益光纤进行第二程增益放大；
12.所述第二滤波器用于滤除增益光纤第二程增益放大过程中产生的非信号光成份；
13.所述输出镜将放大之后的信号光进行输出。
14.上述技术方案中，所述第二环形器的第一脚与所述第一滤波器相连及所述第二环形器的第三脚，构成环形回路。
15.上述技术方案中，所述泵浦为980nm光纤输出半导体激光器，所述种子源输出的信号光为1550nm的信号光，所述多波长耦合器将所述泵浦输出的980nm光信号及所述种子源输出的1550nm信号光耦合至所述增益光纤内进行增益。
16.上述技术方案中，所述增益光纤为掺有稀土元素er离子的增益光纤。
17.上述技术方案中，所述延时光纤为无源光纤。
18.由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
19.1.本发明中利用增益光纤对信号光进行第一程增益放大，再利用延时光纤对光信号延时获得脉冲光，并送回至增益光纤内，避免由于第一程放大光吸收的能量来不及补充导致的增益受限，利用增益光纤上能级存储的能量进行吸收进行第二程增益，对增益光纤中的脉冲序列进行平均，能够最大化的利用能量实现增益放大，提高能量的利用率，并且防止出现自激振荡现象，也简化了光路结构，避免多级放大带来的不确定性。
附图说明
20.图1是本发明实施例一中的结构示意图。
21.其中：1、种子源；2、第一环形器；3、多波长耦合器；4、增益光纤；5、第一滤波器；6、第二环形器；7、延时光纤；8、第二滤波器；9、输出镜；10、泵浦。
具体实施方式
22.下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
23.实施例一：参见图1所示，一种小功率双程脉冲放大光路结构，包括依次连接的种子源1、第一环形器2、多波长耦合器3、增益光纤4、第一滤波器5、第二环形器6及延时光纤7，所述延时光纤的两端分别与所述第二环形器的第二脚及第三脚连接，所述第一环形器的第一脚与所述种子源相连，所述第一环形器的第二脚与所述多波长耦合器相连；还设有第二滤波器8及输出镜9，所述输出镜经所述第二滤波器与所述第一环形器的第三脚相连，所述多波长耦合器上连接有泵浦10，
24.所述种子源用于发射特定波长特定带宽的小功率信号光；
25.所述第一环形器将种子源输出的小功率信号光经过所述多波长耦合器送入至所述增益光纤内；
26.所述增益光纤用于将信号光进行第一程增益放大；
27.所述第一滤波器用于滤除增益光纤第一程增益放大过程中产生的非信号光成份；
28.所述延时光纤用于增加光程，使得放大的光信号脉冲获得延时，然后经过所述第二环形器再次进入所述增益光纤进行第二程增益放大；
29.所述第二滤波器用于滤除增益光纤第二程增益放大过程中产生的非信号光成份；
30.所述输出镜将放大之后的信号光进行输出。
31.所述第二环形器的第一脚与所述第一滤波器相连及所述第二环形器的第三脚，构成环形回路。
32.其中，第一程增益获得第一程放大光，第二程增益获得第二程放大光。第一环形器及第二环形器均为光单向传播器件，传播方向为第一脚至第二脚，第二脚至第三脚，第一环形器的第一脚与第二脚连接构成第一通道，第一环形器的第二脚与第三脚连接构成第二通
道，第一环形器的第一通槽及第二通道为信号光输入通道，第三脚为总放大光输出通道，直接输出至第二滤波器内，经过第二滤波器将增益放大光过滤后通过输出镜输出。第二环形器的第二脚与第三脚与延时光纤连接，构成第一程放大光的输出通道，也就是第二脚将第一程放大光经过延伸光纤之后，回到第三脚，而第二环形器的第三角与第一脚连接，也就是第一程放大光经过第三脚在合适的时间重新进入到增益光纤内进行第二程增益放大，这样而第二环形器的第三角与第一脚连接，构成第二程放大光输入通道。
33.其中，所述泵浦为980nm光纤输出半导体激光器，所述种子源输出的信号光为1550nm的信号光，所述多波长耦合器将所述泵浦输出的980nm光信号及所述种子源输出的1550nm信号光耦合至所述增益光纤内进行增益。
34.第一环形器将种子源输出的1550nm信号光送入到多波长耦合器内，同时结合泵浦输出的980nm信号光，直接耦合进入到增益光纤内进行第一程增益放大，然后经过延时光纤之后，再次回到增益光纤内，进行第二程增益放大。
35.其中，在本实施例中，由于第一程放大光吸收增益光纤的能量之后，如果再次回到增益光纤进行第二程增益放大的话，增益光纤的能量会来不及补充，会使得增益受限，或者说只能够加大能量的输出，导致能量损耗大，因此，经过设置延时光纤，给予第一程放大光进行延时，这样再次进入到增益光纤的时候，增益光纤的能量已经补充完毕，这样能够保证第一程放大光能够吸收充足的能量进行增益形成第二程放大光，而且能够对增益光纤的脉冲序列进行平均，提高能量的利用率。
36.所述增益光纤为掺有稀土元素er离子的增益光纤。用于对信号光进行增益。其中，不同长度的增益光纤可以起到不同的增益倍数，根据实际情况选择即可。
37.所述延时光纤为无源光纤。该延时光纤和光路上的增益光纤相匹配，用于增加光程，使得第一程放大光脉冲获得适当的延时二次进入增益光纤，提高能量利用率。
38.其中，在泵浦的尾纤处会设有一端光纤布拉格光栅，此波长处于增益光纤的吸收谱范围内，所以能量能够被增益光纤吸收，用于将泵浦与多波长耦合器连接。
39.其中，信号光在经过增益光纤放大过程中会产生的ase光(非信号光)，而为了防止ase光吸收过量的能量，通过设置第一滤波器及第二滤波器，均用于滤除在对应程信号光放大过程中产生的ase光成份，使得输出光成份更加纯净。