本發(fā)明涉及激光，具體涉及一種雙邊帶諧振的光纖放大器及同帶ase抑制方法。

背景技術(shù)：

1、在窄線寬激光器的放大過程中ase(amplified?spontaneous?emission,自發(fā)輻射)，特別是同帶ase是一種非常嚴(yán)重的制約放大器功率提升的主要因素。具體來說，同帶ase使得光纖放大器的激光光譜對(duì)比度隨功率提升而迅速達(dá)到飽和。進(jìn)一步增加泵浦強(qiáng)度還可能導(dǎo)致時(shí)域上的寄生自激振蕩，這不僅會(huì)進(jìn)一步降低光譜對(duì)比度，使光譜輪廓更復(fù)雜和不穩(wěn)定，還極易引起增益光纖本身的損壞。

2、目前同帶ase的抑制，主要采用光譜濾波技術(shù)。除此之外幾乎沒有更多實(shí)用技術(shù)被用于其有效抑制。不過，全光纖的傳統(tǒng)光譜濾波器件一般僅能用于較低功率的預(yù)放大階段，在百瓦級(jí)甚至千瓦級(jí)更高功率的主放大階段目前仍然缺乏相關(guān)技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：為了解決目前高功率窄線寬光纖放大器中同帶ase所帶來的不利影響，提供一種雙邊帶諧振的光纖放大器及同帶ase抑制方法，實(shí)現(xiàn)高光譜對(duì)比度和低ase水平的激光放大。

2、為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、一種雙邊帶諧振的光纖放大器，包括：

4、窄線寬種子光源、窄線寬激光預(yù)放大系統(tǒng)、主放大系統(tǒng)、第七單模光纖、模場適配器、第一大模場光纖、激光準(zhǔn)直透鏡和透射式衍射光柵。

5、窄線寬激光預(yù)放大系統(tǒng)的輸出端通過第七單模光纖與模場適配器的一端連接，模場適配器另一端通過第一大模場光纖與主放大系統(tǒng)的輸入端連接。

6、輸入的窄線寬種子光源經(jīng)過窄線寬激光預(yù)放大系統(tǒng)、主放大系統(tǒng)和模場適配器的處理，輸出發(fā)散激光束，發(fā)散激光束傳輸?shù)郊す鉁?zhǔn)直透鏡中進(jìn)行準(zhǔn)直，得到準(zhǔn)直光束，準(zhǔn)直光束經(jīng)過透射式衍射光柵分離，得到放大的信號(hào)激光。

7、進(jìn)一步的，窄線寬種子光源為全光纖結(jié)構(gòu)窄線寬種子光源或單頻半導(dǎo)體激光二激光種子光源。

8、進(jìn)一步的，窄線寬激光預(yù)放大系統(tǒng)用于提供窄線寬光功率，該系統(tǒng)包括第一單模光纖、第二單模光纖、第三單模光纖、第四單模光纖、第五單模光纖、第六單模光纖、第一級(jí)預(yù)放大器、第二級(jí)預(yù)放大器、第三級(jí)預(yù)放大器、第一帶通濾波器、第二帶通濾波器和第三帶通濾波器。

9、窄線寬種子光源通過第一單模光纖與第一級(jí)預(yù)放大器的一端連接，第一級(jí)預(yù)放大器的另一端通過第二單模光纖與第一帶通濾波器的一端連接，第一帶通濾波器的另一端通過第三單模光纖與第二級(jí)預(yù)放大器的一端連接，第二級(jí)預(yù)放大器的另一端通過第四單模光纖與第二帶通濾波器的一端連接，第二帶通濾波器的另一端通過第五單模光纖與第三級(jí)預(yù)放大器的一端連接，第三級(jí)預(yù)放大器的另一端通過第六單模光纖與第三帶通濾波器的一端連接。

10、進(jìn)一步的，主放大系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)高功率激光輸出，該系統(tǒng)包括第二大模場光纖、第三大模場光纖、第四大模場光纖、第五大模場光纖、第六大模場光纖、第七大模場光纖、第八大模場光纖、第一lws(long-wave?sideband,長波邊帶)諧振腔的fbg(fiber?bragggrating,光纖布拉格光柵)、第二lws諧振腔的fbg、第一sws(short-wave?sideband,短波邊帶)諧振腔的fbg、第二sws諧振腔的fbg、正向泵浦ld(laser?diode,激光二極管)、反向泵浦ld、正向泵浦/信號(hào)合束器、反向泵浦/信號(hào)合束器、主放大器增益光纖和激光輸出端帽。

11、模場適配器的另一端通過第一大模場光纖與第一lws諧振腔的fbg的一端連接，第一lws諧振腔的fbg的另一端通過第二大模場光纖與第一sws諧振腔的fbg的一端連接，第一sws諧振腔的fbg的另一端通過第三大模場光纖與正向泵浦/信號(hào)合束器的一端連接，正向泵浦/信號(hào)合束器的一端通過多模尾纖與正向泵浦ld的一端連接，正向泵浦/信號(hào)合束器的另一端通過第四大模場光纖與主放大器增益光纖的一端連接，主放大器增益光纖的另一端通過第五大模場光纖與反向泵浦/信號(hào)合束器的一端連接，反向泵浦/信號(hào)合束器的一端通過多模尾纖與反向泵浦ld連接，反向泵浦/信號(hào)合束器的另一端通過第六大模場光纖與第二sws諧振腔的fbg的一端連接，第二sws諧振腔的fbg的另一端通過第七大模場光纖與第二lws諧振腔的fbg的一端連接，第二lws諧振腔的fbg的另一端通過第八大模場光纖與激光輸出端帽的一端連接。

12、進(jìn)一步的，第一lws諧振腔的fbg、第二lws諧振腔的fbg、第一sws諧振腔的fbg和第二sws諧振腔的fbg均為反射率大于99％的fbg。

13、進(jìn)一步的，第一lws諧振腔的fbg和第一sws諧振腔的fbg均為反射率大于99％的fbg，第二lws諧振腔的fbg和第二sws諧振腔的fbg均為反射率大于10％的fbg。

14、進(jìn)一步的，單模光纖和大模場光纖均采用熔接的方式進(jìn)行連接。

15、進(jìn)一步的，本發(fā)明還提出了一種雙邊帶諧振的光纖放大器的同帶ase抑制方法，包括：

16、s1、將窄線寬種子光源輸入到窄線寬激光預(yù)放大系統(tǒng)中，在該系統(tǒng)中，信號(hào)光通過單模光纖以單模形式傳輸，依次經(jīng)過第一級(jí)預(yù)放大器、第二級(jí)預(yù)放大器和第三級(jí)預(yù)放大器，分別進(jìn)行一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)預(yù)放大，第一帶通濾波器對(duì)一級(jí)預(yù)放大后的信號(hào)光進(jìn)行同帶ase濾除，第二帶通濾波器對(duì)二級(jí)預(yù)放大后的信號(hào)光進(jìn)行同帶ase濾除，第三帶通濾波器對(duì)三級(jí)預(yù)放大后的信號(hào)光進(jìn)行同帶ase濾除，得到最終的預(yù)放大信號(hào)光。

17、s2、模場適配器將最終的預(yù)放大信號(hào)光由單模光纖低損耗地過渡至大模場光纖中，此時(shí)最終的預(yù)放大信號(hào)光進(jìn)入主放大系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，最終的預(yù)放大信號(hào)光通過大模場光纖以近單模和較大模場形式傳輸，最終的預(yù)放大信號(hào)光經(jīng)過第一lws諧振腔的fbg、第二lws諧振腔的fbg時(shí)，在長波邊帶處形成長波邊帶激光，經(jīng)過第一sws諧振腔的fbg、第二sws諧振腔的fbg時(shí)，在短波邊帶處形成短波邊帶激光，即lws和sws。

18、s3、正向泵浦ld提供正向泵浦光，反向泵浦ld提供反向泵浦光，正向泵浦/信號(hào)合束器將正向泵浦光合束至后續(xù)大模場面積光纖中，反向泵浦/信號(hào)合束器將反向泵浦光合束至前面的大模場面積光纖中，主放大器增益光纖吸收泵浦光，泵浦光和邊帶激光經(jīng)過激光輸出端帽的處理，得到發(fā)散激光束。

19、s4、利用激光準(zhǔn)直透鏡對(duì)發(fā)散激光束進(jìn)行準(zhǔn)直，得到準(zhǔn)直光束；準(zhǔn)直光束經(jīng)過透射式衍射光柵而分離，將lws和sws濾除后得到放大的sl(signal?laser,信號(hào)激光)，完成了同帶ase抑制。

20、進(jìn)一步的，激光輸出端帽處理的過程為：邊帶激光在石英柱中傳輸約3-5毫米，光束逐漸發(fā)散，到達(dá)石英/空氣界面時(shí)光束直徑由20-30微米變?yōu)?毫米以上，石英/空氣界面按8°角切割并鍍?cè)鐾改ぁ?/p>

21、本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果：

22、本發(fā)明的邊帶諧振可有效降低ase的比率，提高sl的光譜對(duì)比度，同時(shí)邊帶諧振的較小增益會(huì)在最大程度上減小對(duì)sl增益的影響。此外，本發(fā)明可應(yīng)用于更高功率的主放大階段，特別適用于高功率放大器中的ase抑制，并且本發(fā)明可推廣應(yīng)用于各個(gè)不同波長以及不同稀土摻雜光纖放大器，包括摻鉺、摻鐿、摻銩、摻鈥等光纖放大器。