高功率光纖放大器是基于光纖介質實現光信號功率放大的設備,輸出功率通常達瓦級及以上,廣泛應用于激光加工、光通信、激光雷達等領域。
高功率光纖放大器主要基于種子源主振蕩放大技術(MOPA),采用高光束質量、小功率的固體或光纖激光器為種子光源,雙包層光纖為放大器。通過將信號光耦合進光纖纖芯,將抽運光耦合進光纖內包層,抽運光在光纖內傳輸過程中被摻雜離子吸收,形成粒子數反轉以實現增益。信號光通過纖芯時,激發態上的粒子在外來信號光的作用下產生受激輻射,這種輻射疊加到外來信號光上而得到放大,獲得高功率、光束質量好的放大激光輸出。
工作原理
采用稀土摻雜光纖(如摻鉺、摻鐿光纖)作為增益介質,通過泵浦光源(多為半導體激光器)向光纖注入能量,使摻雜離子從基態躍遷至激發態。
激發態離子受入射信號光激勵產生受激輻射,釋放與信號光同頻率、同相位的光子,實現信號光功率放大。
配備光隔離器、光耦合器等組件,避免反射光干擾,保障放大過程穩定。
核心結構
種子源:提供高光束質量、小功率的初始光信號,是放大過程的起點。
抽運源:為放大過程提供能量,通常采用高功率的激光二極管。
增益介質光纖:采用雙包層光纖結構,纖芯中摻雜稀土離子(如鉺、鐿等),是信號放大的核心區域。
光隔離器:防止放大系統中產生的反向自發輻射(ASE)光進入種子源,影響其正常工作。
耦合系統:將信號光和抽運光分別耦合進光纖纖芯和內包層,確保有效的光傳輸和放大。