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1掺镱双包层光纤放大器

2018/06/19111 作者:佚名
导读: 20 世纪 80 年代中期,光通信迅猛发展、光纤制造工艺以及半导体激光器生产技术日益成熟。特别是在 S.B.Poole 等人用改进的化学汽相沉积法制成了低损耗的掺铒光纤后,掺杂光纤放大器和激光进入了一个快速发展的阶段。与其他掺杂光纤相比,掺镱光纤能级结构简单,不存在对泵浦光或信号光的激发态吸收,转换效率高,不存在浓度淬灭;且有较宽的吸收光谱和辐射光谱。因此掺镱光纤放大器/激光器具有独特的优势

20 世纪 80 年代中期,光通信迅猛发展、光纤制造工艺以及半导体激光器生产技术日益成熟。特别是在 S.B.Poole 等人用改进的化学汽相沉积法制成了低损耗的掺铒光纤后,掺杂光纤放大器和激光进入了一个快速发展的阶段。与其他掺杂光纤相比,掺镱光纤能级结构简单,不存在对泵浦光或信号光的激发态吸收,转换效率高,不存在浓度淬灭;且有较宽的吸收光谱和辐射光谱。因此掺镱光纤放大器/激光器具有独特的优势。但当时采用的掺杂稀土光纤是由纤芯和单一包层构成,要求泵浦光必须直接耦合进直径仅仅为几微米的单模纤芯中,所以对泵浦源的激光模式要求很高,且耦合效率很低。所以传统的掺稀土元素的光纤激光器与放大器被认为只能是一种低功率的光子器件。

80 年代末,美国宝丽来提出了以双包层光纤为基础的包层泵浦技术,改变了光纤放大器只能作为一种小功率光子器件的历史,为瓦级甚至更高功率的光纤放大器的实现提供了坚实的基础。双包层光纤的研制成功以及包层泵浦技术的运用打破了光纤激光器/放大器输出功率低的"瓶颈",成为制作高功率光纤激光器与放大器的首选。

1999 年 Lew Goldberg 等人采用"V"形槽耦合泵浦技术在 1060nm 处将100mW 的种子光放大到 4W 输出;放大系统小信号增益为 53dB。2003 年Dennis Hammons 等人利用 NGST(Northrop Grumman Space Technology)技术获得了单模以及近线偏的 150W 激光输出。德国 Jena 大学 A. Liem 等人,以纤芯直径 23μm 的大模场面积双包层掺镱光纤为增益光纤,利用注入种子光的功率放大结构,实现了波长 1064nm、线宽 1kHz、功率 118W 的激光输出,相对注入抽运光功率的斜率效率达 70%。2005 年 Adrian Carter 等人利用与 20/400 双包层大模面积(LMA)掺镱光纤相匹配的(6+1)*1 合束器实现了 200W 单频放大输出的全光纤化。2006 年南开大学郭占城等人利用 Nufern 生产的长度约为11m 的大模面积(LMA)掺镱双包层光纤(其芯径 20μm ,数值孔径为 0.06),将 16mW 的种子光放大到 1.61W,放大后的 3dB 线宽为 0.027nm,保持了输入信号光的优良光谱特性。实验中为了消除端面的菲涅尔反射,LMA 光纤的两端磨制了约 13°的倾角。

2006 年 Albert seifert 报道了一种波长为 1014.8nm 的窄线宽,毫瓦级的双包层掺镱光纤放大器。种子源经过一个隔离器和二向色镱后,有65mw的功率被耦合到6.2米的掺镱双包层光纤。D 型内包层的数值孔径随温度变化,室温下为 0.35,液氮中为 0.22。光纤端面抛8 度角,第一级放大器输出经过一个窄的带通滤波器以减小 ASE,然后耦合到第二级的冷却的镱纤。第一级的最大输出功率为 2.8W,且信噪比达到 30dB。为达到更高的输出功率,将第一级功率为 1.7W 的输出作第二级放大,得到了 5W 的输出功率,且仍有很高的信噪比。

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