单纤双向保偏光纤放大器的制作方法

1.本发明涉及保偏光纤放大器，具体涉及单纤双向保偏光纤放大器。


背景技术：

2.在保偏光纤系统中，激光功率的提升通常都依赖于保偏光纤放大器。但是，目前常用的保偏光纤放大器基本都是单纤单向工作的，放大器带有输入端和输出端两个光纤口，即光信号只能从输入端向输出端传输，而无法逆向传输和放大。当需要在一根保偏光纤中对光信号进行双向传输和放大时，这样的单纤单向保偏光纤放大器则无法使用。


技术实现要素：

3.(一)解决的技术问题
4.针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了单纤双向保偏光纤放大器，能够有效克服现有技术所存在的无法在单纤中对光信号进行双向传输和放大的缺陷。
5.(二)技术方案
6.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
7.单纤双向保偏光纤放大器，包括第一偏振光束分束器pbs1、第二偏振光束分束器pbs2和增益放大单元，所述第一偏振光束分束器pbs1的端口3连接增益放大单元的输入端，所述增益放大单元的输出端连接第二偏振光束分束器pbs2的端口3，所述第二偏振光束分束器pbs2的端口1、端口2的保偏光纤的慢轴对齐连接，形成光纤环使得光信号在快轴、慢轴之间进行转换。
8.优选地，所述增益放大单元包括泵浦激光器、波分复用器wdm和增益光纤，所述波分复用器wdm的输入端接入泵浦激光器、第一偏振光束分束器pbs1的端口3，所述波分复用器wdm的输出端通过增益光纤连接第二偏振光束分束器pbs2的端口3。
9.优选地，所述第一偏振光束分束器pbs1、第二偏振光束分束器pbs2的每个端口均连接一根单模保偏光纤，所述单模保偏光纤采用熊猫型保偏光纤，所述熊猫型保偏光纤的熊猫眼连线方向为保偏光纤的慢轴，垂直于所述熊猫型保偏光纤的熊猫眼连线方向为保偏光纤的快轴。
10.优选地，所述第一偏振光束分束器pbs1、第二偏振光束分束器pbs2利用内部的偏振分光棱镜将端口3的输入光分为两束正交的线偏振光，端口3的慢轴光被分离并耦合至端口1，且偏振方向平行于与端口1连接单模保偏光纤的慢轴；端口3的快轴光被分离并耦合至端口2，且偏振方向平行于与端口2连接单模保偏光纤的慢轴；
11.当激光从端口1、端口2输入时，所述第一偏振光束分束器pbs1、第二偏振光束分束器pbs2将端口1、端口2的慢轴光分别耦合至与端口3连接单模保偏光纤的慢轴、快轴。
12.(三)有益效果
13.与现有技术相比，本发明所提供的单纤双向保偏光纤放大器，具有以下有益效果：
14.1)整个保偏光纤放大器全部使用保偏光纤和保偏器件，构成全保偏光纤系统，使
得光信号传输更加稳定；
15.2)整个放大过程中，光信号两次经过增益放大单元，从而能够获得更加充分的增益，相当于利用更短的增益光纤实现更好的增益效果；
16.3)巧妙地改造了偏振光束分束器pbs，使得光信号两次往返经过增益放大单元时的偏振态正交，避免正反向信号之间出现干扰和干涉；
17.4)可以进行双向工作，能够在单纤中实现对光信号的双向传输和放大。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本发明的结构示意图和工作原理示意图；
20.图2为本发明中偏振光束分束器的实物图；
21.图3为本发明中偏振光束分束器的工作原理示意图。
具体实施方式
22.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
23.单纤双向保偏光纤放大器，如图1所示，包括第一偏振光束分束器pbs1、第二偏振光束分束器pbs2和增益放大单元，第一偏振光束分束器pbs1的端口3连接增益放大单元的输入端，增益放大单元的输出端连接第二偏振光束分束器pbs2的端口3，第二偏振光束分束器pbs2的端口1、端口2的保偏光纤的慢轴对齐连接，形成光纤环使得光信号在快轴、慢轴之间进行转换(例如：从第二偏振光束分束器pbs2的端口3输入的慢轴光，会被耦合至端口1的慢轴，经过端口2返回时，会被耦合至端口3的快轴；从第二偏振光束分束器pbs2的端口3输入的快轴光，会被耦合至端口2的慢轴，经过端口1返回时，会被耦合至端口3的慢轴)。
24.增益放大单元包括泵浦激光器、波分复用器wdm和增益光纤，泵浦激光器通过波分复用器wdm向增益光纤提供激励能量，波分复用器wdm的输入端接入泵浦激光器、第一偏振光束分束器pbs1的端口3，波分复用器wdm的输出端通过增益光纤连接第二偏振光束分束器pbs2的端口3。
25.本技术技术方案中，第一偏振光束分束器pbs1、第二偏振光束分束器pbs2的每个端口均连接一根单模保偏光纤，单模保偏光纤采用熊猫型保偏光纤，熊猫型保偏光纤的熊猫眼连线方向为保偏光纤的慢轴，垂直于熊猫型保偏光纤的熊猫眼连线方向为保偏光纤的快轴。
26.如图3所示，第一偏振光束分束器pbs1、第二偏振光束分束器pbs2利用内部的偏振分光棱镜将端口3的输入光分为两束正交的线偏振光，端口3的慢轴光被分离并耦合至端口1，且偏振方向平行于与端口1连接单模保偏光纤的慢轴；端口3的快轴光被分离并耦合至端
口2，且偏振方向平行于与端口2连接单模保偏光纤的慢轴；
27.当激光从端口1、端口2输入时，第一偏振光束分束器pbs1、第二偏振光束分束器pbs2将端口1、端口2的慢轴光分别耦合至与端口3连接单模保偏光纤的慢轴、快轴。
28.本技术技术方案的工作原理如下：
29.1)光信号从第一偏振光束分束器pbs1的端口1进入放大器
30.第一偏振光束分束器pbs1的端口1、端口2分别作为放大器的输入端口、输出端口，当光信号从第一偏振光束分束器pbs1的端口1进入时，将沿端口3的慢轴进入增益放大单元，并在经过第二偏振光束分束器pbs2时被耦合至端口1的慢轴，顺时针经过光纤环后沿端口2的慢轴返回第二偏振光束分束器pbs2，然后耦合至端口3的快轴，保持偏振方向沿端口3再次经过增益放大单元进入第一偏振光束分束器pbs1的端口3，由于快轴光会在第一偏振光束分束器pbs1内部耦合至端口2的慢轴，因此光信号将从第一偏振光束分束器pbs1的端口2输出，偏振方向仍然沿慢轴，整个放大过程完成；
31.2)光信号从第一偏振光束分束器pbs1的端口2进入放大器
32.第一偏振光束分束器pbs1的端口2、端口1分别作为放大器的输入端口、输出端口，当光信号从第一偏振光束分束器pbs1的端口2进入时，将沿端口3的快轴进入增益放大单元，并在经过第二偏振光束分束器pbs2时被耦合至端口2的慢轴，逆时针经过光纤环后沿端口1的慢轴返回第二偏振光束分束器pbs2，然后耦合至端口3的慢轴，保持偏振方向沿端口3的慢轴再次经过增益放大单元进入第一偏振光束分束器pbs1的端口3，并在第一偏振光束分束器pbs1内部耦合至端口1的慢轴，整个放大过程完成。
33.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.单纤双向保偏光纤放大器，其特征在于：包括第一偏振光束分束器pbs1、第二偏振光束分束器pbs2和增益放大单元，所述第一偏振光束分束器pbs1的端口3连接增益放大单元的输入端，所述增益放大单元的输出端连接第二偏振光束分束器pbs2的端口3，所述第二偏振光束分束器pbs2的端口1、端口2的保偏光纤的慢轴对齐连接，形成光纤环使得光信号在快轴、慢轴之间进行转换。2.根据权利要求1所述的单纤双向保偏光纤放大器，其特征在于：所述增益放大单元包括泵浦激光器、波分复用器wdm和增益光纤，所述波分复用器wdm的输入端接入泵浦激光器、第一偏振光束分束器pbs1的端口3，所述波分复用器wdm的输出端通过增益光纤连接第二偏振光束分束器pbs2的端口3。3.根据权利要求1或2所述的单纤双向保偏光纤放大器，其特征在于：所述第一偏振光束分束器pbs1、第二偏振光束分束器pbs2的每个端口均连接一根单模保偏光纤，所述单模保偏光纤采用熊猫型保偏光纤，所述熊猫型保偏光纤的熊猫眼连线方向为保偏光纤的慢轴，垂直于所述熊猫型保偏光纤的熊猫眼连线方向为保偏光纤的快轴。4.根据权利要求3所述的单纤双向保偏光纤放大器，其特征在于：所述第一偏振光束分束器pbs1、第二偏振光束分束器pbs2利用内部的偏振分光棱镜将端口3的输入光分为两束正交的线偏振光，端口3的慢轴光被分离并耦合至端口1，且偏振方向平行于与端口1连接单模保偏光纤的慢轴；端口3的快轴光被分离并耦合至端口2，且偏振方向平行于与端口2连接单模保偏光纤的慢轴；当激光从端口1、端口2输入时，所述第一偏振光束分束器pbs1、第二偏振光束分束器pbs2将端口1、端口2的慢轴光分别耦合至与端口3连接单模保偏光纤的慢轴、快轴。

技术总结
本发明涉及保偏光纤放大器，具体涉及单纤双向保偏光纤放大器，包括第一偏振光束分束器PBS1、第二偏振光束分束器PBS2和增益放大单元，第一偏振光束分束器PBS1的端口3连接增益放大单元的输入端，增益放大单元的输出端连接第二偏振光束分束器PBS2的端口3，第二偏振光束分束器PBS2的端口1、端口2的保偏光纤的慢轴对齐连接，形成光纤环使得光信号在快轴、慢轴之间进行转换；本发明提供的技术方案能够有效克服现有技术所存在的无法在单纤中对光信号进行双向传输和放大的缺陷。进行双向传输和放大的缺陷。进行双向传输和放大的缺陷。


技术研发人员：陈国梁 王文洲
受保护的技术使用者：合肥脉锐光电技术有限公司
技术研发日：2023.07.26
技术公布日：2023/9/20