基于模式控制和非均匀增益超大模场掺铥光纤放大器装置.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115483601A(43)申请公布日2022.12.16(21)申请号202211331101.8(22)申请日2022.10.28(71)申请人北京工业大学地址100124北京市朝阳区平乐园100号(72)发明人李平雪王凯旋王云朋姚传飞(74)专利代理机构北京市中闻律师事务所11388专利代理师冯梦洪(51)Int.Cl.H01S3/067(2006.01)H01S3/0941(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图1页(54)发明名称基于模式控制和非均匀增益超大模场掺铥光纤放大器装置(57)摘要基于模式控制和非均匀增益超大模场掺铥光纤放大器装置，采用非均匀泵浦的方式，第二、第三、第四、第五、第六、第七多模尾纤输出激光二极管为放大器提供充足的泵浦光功率，第二光纤合束器将第二、第三、第四、第五、第六、第七多模尾纤输出激光二极管输出的泵浦光和全光纤振荡器输出的信号光进行耦合；前段高掺杂大模场掺铥光纤为后段高掺杂大模场掺铥光纤提供足够的信号光，后段高掺杂大模场掺铥光纤保证充足的泵浦吸收和产生高功率；第二包层光滤除器滤除包层中的泵浦光，获得纯净的信号光；带光纤尾纤的端帽降低光纤端面的输出激光功率密度。CN115483601ACN115483601A权利要求书1/2页1.基于模式控制和非均匀增益超大模场掺铥光纤放大器装置，其特征在于：其包括：全光纤振荡器（10）、掺铥光纤放大器（20）；全光纤振荡器包括：第一多模尾纤输出激光二极管（11）、高反光纤布拉格光栅（12）、第一光纤合束器（13）、高掺杂单模掺铥光纤（14）、部分反射光纤布拉格光栅（15）、第一包层光滤除器（16）、第一光纤隔离器（17）；第一光纤合束器将第一多模尾纤输出激光二极管输出的泵浦光耦合进谐振腔，高反光纤布拉格光栅和部分反射光纤布拉格光栅作为谐振腔的两个腔镜，高掺杂单模掺铥光纤作为增益介质，吸收第一多模尾纤输出激光二极管输出的泵浦光，产生信号光；谐振腔产生的激光经过第一包层光滤除器获得纯净信号光，通过第一光纤隔离器保护全光纤振荡器来防止反馈光产生影响；掺铥光纤放大器包括：第二多模尾纤输出激光二极管（201）、第三多模尾纤输出激光二极管（202）、第四多模尾纤输出激光二极管（203）、第五多模尾纤输出激光二极管（204）、第六多模尾纤输出激光二极管（205）、第七多模尾纤输出激光二极管（206）、第二光纤合束器（207）、增益系数渐变的高掺杂大模场掺铥光纤、第二包层光滤除器（211）、带光纤尾纤的端帽（212）；第二、第三、第四、第五、第六、第七多模尾纤输出激光二极管为放大器提供充足的泵浦光功率，第二光纤合束器将第二、第三、第四、第五、第六、第七多模尾纤输出激光二极管输出的泵浦光和全光纤振荡器输出的信号光进行耦合；前段高掺杂大模场掺铥光纤为后段高掺杂大模场掺铥光纤提供足够的信号光，后段高掺杂大模场掺铥光纤保证充足的泵浦吸收和产生高功率；第二包层光滤除器滤除包层中的泵浦光，获得纯净的信号光；带光纤尾纤的端帽降低光纤端面的输出激光功率密度。2.根据权利要求1所述的基于模式控制和非均匀增益超大模场掺铥光纤放大器装置，其特征在于：所述高掺杂大模场掺铥光纤包括：第一高掺杂大模场掺铥光纤（208）、第二高掺杂大模场掺铥光纤（209）、第三高掺杂大模场掺铥光纤（210），它们具有不同增益系数。3.根据权利要求2所述的基于模式控制和非均匀增益超大模场掺铥光纤放大器装置，其特征在于：所述第一、第二、第三高掺杂大模场掺铥光纤为掺杂浓度不同、长短不同的增益光纤，为保偏光纤、非保偏光纤、超大模场光纤或者单模光纤。4.根据权利要求1所述的基于模式控制和非均匀增益超大模场掺铥光纤放大器装置，其特征在于：所述高掺杂大模场掺铥光纤为增益系数分布不同的光纤，该光纤的掺杂稀土离子浓度渐变，分布产生的增益吸收不同，在泵浦输入端处掺杂稀土离子浓度低，有效降低热效应，保证光纤放大；在光纤中间位置处掺杂稀土离子浓度高，进行有效增益提取；在光纤输出端处掺杂稀土离子浓度低，吸收残余泵浦光，从而实现增益可控放大。5.根据权利要求1所述的基于模式控制和非均匀增益超大模场掺铥光纤放大器装置，其特征在于：所述高掺杂大模场掺铥光纤为超大模场纤芯渐变光纤，纤芯直径在30µm~80µm之间；在超大模场光纤输出端处进行拉锥，缩小纤芯直径。6.根据权利要求1所述的基于模式控制和非均匀增益超大模场掺铥光纤放大器装置，其特征在于：所述高掺杂大模场掺铥光纤为变芯径直径增益光纤，包括：单锥形光纤、纺锤形光纤和马鞍形光纤；变芯径直径增益光纤是纤芯直径沿着光纤长度方向变化。7.根据权利要求1所述的基于模式控制和非均匀增益超大模场掺铥光纤放大器装置，其特征在于：所述高掺杂单模