申请/专利权人：中国人民解放军国防科技大学

申请日：2018-05-22

公开（公告）日：2024-04-02

公开（公告）号：CN108448372B

主分类号：H01S3/067

分类号：H01S3/067;G02B6/26

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.02#授权;2018.09.18#实质审查的生效;2018.08.24#公开

摘要：本发明公开了一种集成化光纤器件及其光纤放大器，包括：第一传能光纤、双色镜、第二传能光纤和第三传能光纤；第一传能光纤的第一端为信号激光入射端；第二传能光纤的第一端为泵浦激光入射端；泵浦激光经双色镜透射后与信号激光耦合后，信号激光经双色镜反射后从第三传能光纤的第一端传出集成化光纤器件。该光纤器件无需对尾纤进行盘绕固定，熔接点仅2个，整体可靠性得到提高，系统组装搭建方便快捷，搭建后的系统转运方便。该器件具有结构紧凑、性能稳定、使用方便等优点。本发明的又一方面还提供了上述集成化光纤器件搭建的光纤放大器。

主权项：1.一种集成化光纤器件，其特征在于，包括：准直器件、第一传能光纤、双色镜、第二传能光纤和第三传能光纤；所述第一传能光纤的第一端为信号激光入射端；所述第二传能光纤的第一端为泵浦激光入射端；所述泵浦激光经所述双色镜透射后与所述信号激光耦合后，所述信号激光经所述双色镜反射后从所述第三传能光纤的第一端传出所述集成化光纤器件；所述双色镜对向右传输激光的反射率99%；所述双色镜对向左传输激光的透射率99%；所述准直器件分别与所述第一传能光纤、第二传能光纤和第三传能光纤光学连接；所述双色镜与所述第三传能光纤的第二端通过下传光路连接，所述信号激光经过所述下传光路向所述第三传能光纤传输，通过设置下传光路，能避免激光的反向传输；所述下传光路包括：带通滤波片和空间光隔离器，所述带通滤波片与所述双色镜的出光端光路连接；所述带通滤波片的出光端与所述空间光隔离器光路连接；所述空间光隔离器的出光端与所述第三传能光纤光路连接，其中所述带通滤波片可通过激光的波长为λ0±Δλ，其中λ0为所述信号激光的中心波长，Δλ为1~10nm，带通滤波片能够滤出信号光中的放大自发辐射ASE光谱成分，空间光隔离器能够保证信号激光的单向传输，阻止后级系统的后向传输激光。

全文数据：集成化光纤器件及其光纤放大器技术领域[0001]本发明涉及一种集成化光纤器件及其光纤放大器,属于集成化光纤器件领域。背景技术[0002]光纤激光器具有散热性能好、系统结构紧凑、光束质量高等特点，近年来在工业加工、医疗卫生和科学研究等领域得到了广泛应用。早期的光纤激光大多采用空间光路结构，存在耦合光路复杂、稳定性差的问题。为了实现光纤放大器的全光纤化，研究人员设计了多种带尾纤的被动光纤器件，利用这些光纤器件，通过光纤熔接的方式就能完成激光器放大器的搭建，无需光路调节。但是，由于这些针对光纤激光器放大器的光纤器件集成度较低，在系统搭建过程中，需要将多个被动光学器件进行熔接，熔接点较多，需要对各被动光纤器件的尾纤进行缠绕和固定，搭建过程较为复杂。发明内容[0003]根据本发明的一个方面，提供了一种集成化光纤器件。使用该器件能进行光纤放大器搭建，熔接点仅2个，整体可靠性得到提高，系统组装搭建方便快捷。该器件具有结构紧凑、性能稳定、使用方便等优点。[0004]集成化光纤器件，包括:准直器件、第一传能光纤、双色镜、第二传能光纤和第三传能光纤；[0005]第一传能光纤的第一端为信号激光入射端；[0006]第二传能光纤的第一端为泵浦激光入射端；[0007]栗浦激光经双色镜透射后与信号激光耦合后，信号激光经双色镜反射后从第三传能光纤的第一端传出集成化光纤器件；[0008]准直器件分别与第一传能光纤、第二传能光纤和第三传能光纤光学连接；[0009]双色镜与第三传能光纤的第二端通过下传光路连接，信号激光经过下传光路向第三传能光纤传输；[0010]下传光路包括：带通滤波片和空间光隔离器，带通滤波片与双色镜的出光端光路连接;带通滤波片的出光端与空间光隔离器光路连接;空间光隔离器的出光端与第三传能光纤光路连接。[0011]可选的，准直器件包括:第一光纤准直器、第二光纤准直器和第三光纤准直器，第一光纤准直器与第一传能光纤的第二端光学连接；[0012]第二光纤准直器与第二传能光纤的第二端光学连接；[0013]第三光纤准直器与第三传能光纤的第二端光学连接。[0014]可选的，集成化光纤器件还包括第三光纤准直器，第三光纤准直器与第三传能光纤的第二端光学连接;空间光隔离器的出光端与第三光纤准直器光路连接。[0015]可选的，带通滤波片可通过激光的波长为AQ±A人，其中为信号激光的中心波长，AX为定值。L0016」町选的，A入为1〜l〇nm。[0017]可选的，双色镜对向右传输激光的反射率"%;双色镜对向左传输激光的透射率99%。[0018]本发明的另一方面还提供了一种光纤放大器，包括如上述的集成化光纤器件、掺杂光纤、信^激光源和栗浦激光器;信号激光源与掺杂光纤光路连接，掺杂光纤与集成化光纤器件的信号激光入射端熔接连接;泵浦激光器与集成化光纤器件的栗浦激光入射端熔接连接。[0019]优选的，光纤放大器还包括第一熔接点和第二熔接点，集成化光纤器件的信号激光入射端为掺杂光纤，掺杂光纤与第一传能光纤通过第一熔接点光学连接;集成化光纤器件的泵浦激光入射端为第二传能光纤，泵浦激光器与第二传能光纤通过第二熔接卢光学连接。[0020]本发明能产生的有益效果包括：[0021]D本发明所提供的集成化光纤器件，该器件具有栗浦信号激光耦合、放大自发辐射ASE光谱滤出和输出信号激光隔离的功能，通过一个该被动器件就能实现一台光纤放大器的搭建。避免采用多个光纤器件搭建光纤放大器，减小了光纤熔接点，无需对各器件的尾纤进行整理和缠绕，搭建过程简便快捷。[0022]2本发明所提供的光纤放大器，结构简单，搭建程序简便，仅需设置2个熔接占，即可完成搭建，同时无需盘绕固定大量尾纤。'附图说明[0023]图1为本发明一种实施方式中集成化光纤器件结构示意图；[0024]图2为本发明一种实施方式中集成化光纤器件搭建的光纤放大器的结构示意图[0025]图例说明：'[0026]11、第一传能光纤；I2、第二传能光纤；13、第三传能光纤;21、第一光纤准直器;22、第二光纤准直器;23、第三光纤准直器;30、双色镜;40、带通滤波片;5〇、空间光隔离器;’㈤、掺杂光纤;7〇、栗浦激光器;81、第一熔接点;82、第二熔接点。具体实施方式[0027]下面结合实施例详述本发明，但本发明并不局限于这些实施例。[0028]参见图丨，本发明提供的集成化光纤器件，包括:第一传能光纤11、双色镜30第二传能光纤I2和第三传能光纤13;第一传能光纤丨丨的第一端为信号激光入射端;第二传能光纤I2的第一端为栗浦激光入射端;泵浦激光经双色镜30透射后与信号激光耦合后，信号激光经双色镜30反射后从第三传能光纤13的第一端传出集成化光纤器件。，〇[0029]，还包讎直器件，准件侧与第—碰光纤讎光纤u和第一传Hb光纤13光导连接。通过增加准直器件，能提尚第一传能光纤11、第二传能光纤12和第二传能光纤I3的激光親合效率，同时提高第一传能光纤11、第二传能光纤丨2和第二传能|纤13与空间光路的连接精度。^^[0030]可选的，准直器件包括:第~光纤准直器21、第二光纤准直器22和第三光纤准直器23,第一光纤准直器21与第一传能光纤^的第二端光学连接;第二光纤准直^22与第二传能光纤I2的第二端光学连接;第三光纤准直器23与第三传能光纤13的第二端光学连接。[0031]可选的，第一传能光纤11的第一端为公共端;第二传能光纤12的第一端为泵浦激光入射端;第三传能光纤13的第一端为出射端。此处的公共端是指可以同时传输信号激光与栗浦激光的端口。[0032]优选的，双色镜30与第三传能光纤13的第二端通过下传光路连接，信号激光经过下传光路只向第三传能光纤13传输。通过设置下传光路，能避免激光的反向传输，当然也可以通过采用其他光路实现相同的效果。[0033]参见图2，可选的，下传光路包括:带通滤波片40和空间光隔离器50，带通滤波片40与双色镜30的出光端光路连接;带通滤波片40的出光端与空间光隔离器50光路连接;空间光隔离器50的出光端与第三传能光纤13光路连接。[0034]可选的，空间光隔离器50的出光端与第三光纤准直器23光路连接。[0035]可选的，带通滤波片40可通过激光的波长为A〇土AA，其中入〇为信号激光的中心波长，AA为定值。AA可根据所搭建系统的需要进行调整，以实现从双色镜30反射的激光仅向第三传能光纤I3传输，而不会发生反向传输即可。可选的AA为1〜l〇nm。此时即可实现该效果。[0036]可选的，双色镜3〇对向右传输激光的反射率99%;双色镜30对向左传输激光的透射率99%。本文中的方位具体所指，请参见附图2中的坐标表示。双色镜30向右传输的激光为信号激光;向左传输的激光为栗浦激光。[0037]本发明的另一方面还提供了一种光纤放大器，包括如上述的集成化光纤器件、掺杂光纤60、信号激光源和栗浦激光器70;信号激光源与掺杂光纤60光路连接，掺杂光纤60与集成化光纤器件的信号激光入射端熔接连接;栗浦激光器70与集成化光纤器件的泵浦激光入射端熔接连接。[0038]优选的，光纤放大器还包括第一熔接点81和第二熔接点82,集成化光纤器件的信号激光入射端为第一传能光纤11，掺杂光纤60与第一传能光纤11通过第一熔接点81光学连接;集成化光纤器件的泵浦激光入射端为第二传能光纤12,泵浦激光器70与第二传能光纤12通过第二熔接点82光学连接。[0039]参见图2,在一具体实施例中，信号激光通过光纤传输，传输信号激光的掺杂光纤60通过第一熔接点81与集成化光纤器件光学连接;泵浦激光器70与集成化光纤器件通过第二熔接点82光学连接。通过采用上述集成化光纤器件，仅需随着2个熔接点，即可完成放大器的搭建，同时避免使用大量尾纤，简化放大器结构。[0040]优选的，第三传能光纤13为光纤放大器的出射端。[0041]在一具体实施例中，参见图2,一种集成化光纤器件，包括第一传能光纤11、第一光纤准直器21、第二传能光纤12、第二光纤准直器22、第三传能光纤13、第三光纤准直器23、双色镜30、带通滤波片40、空间光隔离器50。[0042]第一传能光纤11的左端为公共端，右端与第一光纤准直器21光学连接；[0043]第一光纤准直器21将第一传能光纤11向右传输的信号激光准直后向右发射;将向左传输的栗浦激光親合进第一传能光纤11;[0044]第二传能光纤I2的右端为泵浦激光输入端，左端与第二光纤准直器22光学连接；[0045]第二光纤准直器22将第二传能光纤12向左传输的泵浦激光准直后向左发射；[0046]第三传能光纤13的下端为信号激光输出端，上端与第三光纤准直器23光学连接；[0047]第三光纤准直器23将向下传输的信号激光耦合进第三传能光纤13;[0048]双色镜30置于第一光纤准直器21和第二光纤准直器22之间，对于向左传输的泵浦激光透过率99%，对于向右传输的信号激光反射率99%;[0049]带通滤波片40置于从双色镜30反射出来的信号激光的光路上，通光范围满足:入〇土AA，其中为信号激光的中心波长，为定值。此实施例中A入为5nm;[0050]空间光隔离器50与通滤波片40光路连接，对于从上往下传输的激光通光；对于从下往上的激光不通光。[0051]以下仅举例说明，采用该器件搭建放大器的工作过程：[0052]如图2，放大器包括集成化光纤器件、掺杂光纤60和带尾纤的栗浦激光器70构成一个光纤放大器系统。[0053]掺杂光纤60的右端与第一传能光纤11的左端通过第一熔接点81光路连接;信号激光和泵浦激光分别从掺杂光纤60的左端和右端输入，掺杂光纤吸收泵浦激光并使信号激光得到放大；[0054]栗浦激光器70的尾纤与第二传能光纤12的右端通过第二熔接点82光路连接；[0055]泵浦激光经过第二传能光纤12输入，经过第二光纤准直器22准直发射，然后以〉的％的透过率从右向左透射过双色镜3〇,再由第一光纤准直器21耦合进第一传能光纤11，最终传输到掺杂光纤60;[0056]信号激光从掺杂光纤60的左端输入，向右传输并得到功率放大，信号激光经过放大后传输到第一传能光纤11，经过第一光纤准直器21准直发射,然后以99%的反射率由双色镜30反射后入射到带通滤波片40,带通滤波片40可以滤出信号光中可能存在的放大自发辐射ASE光谱成分，空间光隔离器50可以保证信号激光的单向传输，阻止后级系统可能存在的后向传输激光。[0057]栗浦激光泵浦掺杂光纤，使信号激光得到放大，放大后的激光从出光端出射。[0058]以上所述，仅是本发明的几个实施例，并非对本发明做任何形式的限制，虽然本发明以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。

权利要求：1.一种集成化光纤器件，其特征在于，包括:准直器件、第一传能光纤、双色镜、第二传能光纤和第三传能光纤；所述第一传能光纤的第一端为信号激光入射端；所述第二传能光纤的第一端为栗浦激光入射端；所述泵浦激光经所述双色镜透射后与所述信号激光耦合后，所述信号激光经所述双色镜反射后从所述第三传能光纤的第一端传出所述集成化光纤器件；所述准直器件分别与所述第一传能光纤、第二传能光纤和第三传能光纤光学连接；所述双色镜与所述第三传能光纤的第二端通过下传光路连接，所述信号激光经过所述下传光路向所述第三传能光纤传输；所述下传光路包括:带通滤波片和空间光隔离器，所述带通滤波片与所述双色镜的出光端光路连接;所述带通滤波片的出光端与所述空间光隔离器光路连接;所述空间光隔离器的出光端与所述第三传能光纤光路连接。2.根据权利要求1所述的集成化光纤器件，其特征在于，所述准直器件包括:第一光纤准直器、第二光纤准直器和第三光纤准直器，所述第一光纤准直器与所述第一传能光纤的第二端光学连接；所述第二光纤准直器与所述第二传能光纤的第二端光学连接；所述第三光纤准直器与所述第三传能光纤的第二端光学连接。3.根据权利要求1所述的集成化光纤器件，其特征在于，所述集成化光纤器件还包括第三光纤准直器，所述第三光纤准直器与所述第三传能光纤的第二端光学连接;所述空间光隔离器的出光端与所述第三光纤准直器光路连接。4.根据权利要求1所述的集成化光纤器件，其特征在于，所述带通滤波片可通过激光的波长为h土AA，其中为所述信号激光的中心波长，AA为定值。5.根据权利要求4所述的集成化光纤器件，其特征在于，所述AA为1〜10nm。6.根据权利要求1所述的集成化光纤器件，其特征在于，所述双色镜对向右传输激光的反射率99%;所述双色镜对向左传输激光的透射率99%。7.—种光纤放大器，其特征在于，包括如权利要求1〜6中任一项所述的集成化光纤器件、掺杂光纤、信号激光源和泵浦激光器;所述信号激光源与所述掺杂光纤光路连接，所述掺杂光纤与所述集成化光纤器件的信号激光入射端熔接连接;所述泵浦激光器与所述集成化光纤器件的泵浦激光入射端熔接连接。8.根据权利要求7所述的光纤放大器，其特征在于，所述光纤放大器还包括第一熔接点和第二熔接点，所述集成化光纤器件的信号激光入射端为掺杂光纤，所述掺杂光纤与所述第一传能光纤通过所述第一熔接点光学连接;所述集成化光纤器件的栗浦激光入射端为第二传能光纤，所述栗浦激光器与所述第二传能光纤通过所述第二熔接点光学连接。

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