一种用于实现高性能O/E波段光放大器的布拉格掺铋光纤制造技术

技术编号：42719994 阅读：10 留言：0更新日期：2024-09-13 12:07

本发明专利技术公开了一种用于实现高性能O/E波段光放大器的布拉格掺铋光纤，属于特种光纤、光纤通信、信号处理领域。掺铋光纤中含有一个纤芯和两个环芯，分别为纤芯(1)，第一环芯(1‑1)和第二环芯(1‑2)，纤芯与第一环芯和第二环芯的厚度比为均匀或者非均匀，纤芯半径在4～6μm之间，第一环芯及第二环芯半径在6～10μm之间，纤芯与第一环芯和第二环芯的的折射率差沿半径逐次提高，依次为0.002，0.0025，0.0045，位于同一包层(2)内，铋离子在纤芯(1)、第一环芯(1‑1)及第二环芯(1‑2)中掺杂，在1‑2区域内，光纤支持基模以大模场面积传输，以实现高性能O/E波段掺铋光纤放大器。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及了一种用于实现高性能o/e波段光放大器的布拉格掺铋光纤，属于特种光纤、光纤通信、信号处理领域。

技术介绍

1、大模场面积(lma)光纤在工业激光器、放大器和高相干连续光源中具有重要应用，因为较高功率下的光束质量可能会受到非线性效应的严重影响，从而导致模式不稳定。lma光纤可以有效减少非线性效应对光束质量的影响，从而满足激光器和放大器的性能要求。因此，得益于lma光纤的特性，一系列掺有稀土元素的lma在相应的波段实现了高效的激光输出和放大。例如，在2007年，j.c.jasapara等人证明，有效模场面积为875μm2的掺铒光纤可以在单级中将波长为1.55μm的6ps脉冲放大33db，以实现25kw的峰值功率。2016年，j.w.nicholson等人展示了一种具有偏振维持特性和1100μm2有效模场面积的edfa。结果表明，在拉曼泵浦下，它可以产生能量为541μj、峰值功率为700w的单频1μs脉冲。2021年，oliviervanvincq等人报道了一种由溶胶-凝胶材料制备的掺镱芯双包层、大模面积、实心光子带隙光纤，该光纤在1.03μm时实现了超过90w的平均功率，斜率效率为75％。

2、另一方面，掺铋光纤放大器(bdfa)在过去五年中得到了快速发展，尤其是在其他低损耗通信窗口工作的o/e波段bdfa。近几年一系列具有高增益、低噪声和宽带宽的高性能bdfa已经被报道。例如，在2020年，y.wang等人展示了一种在o+e波段带宽为115nm的bdfa，它使具有-23dbm功率的信号能够在1345nm-

3、此外，尽管掺铋光纤是在o/e波段开发高效光纤放大器的一种很有前途的介质，但由于掺铋光纤中存在不必要的损耗，如不饱和损耗和esa，单位长度相对较低的增益目前是一个关键问题。其中一种解决方案是使用双通结构来提高增益，但这也不可避免地会带来nf的退化。因此，开发新型大模场掺铋光纤也可能是一个使得bdfa在实现高增益的同时也能保持低噪声的有效途径。

技术实现思路

1、本专利技术所要解决的问题是，针对目前o/e波段掺铋光纤放大器在获得高增益的同时难以保持低噪声系数的问题，提供一种用于实现高性能o/e波段光放大器的布拉格掺铋光纤，铋离子可通过选择性的掺杂于不同的芯层，灵活调控光基模模式场面积。

2、本专利技术的技术方案：

3、一种用于实现高性能o/e波段光放大器的布拉格掺铋光纤，该光纤包括：一个纤芯、两个环芯、包层以及有源掺杂区；具体结构为：

4、布拉格掺铋光纤中含有一个纤芯和两个环芯，分别为纤芯(1)，第一环芯(1-1)和第二环芯(1-2)，纤芯与第一环芯和第二环芯的厚度比为均匀或者非均匀，纤芯半径在4～6μm之间，第一环芯及第二环芯半径在6～10μm之间，纤芯与第一环芯和第二环芯的的折射率差沿半径逐次提高，依次为0.002，0.0025，0.0045，位于同一包层(2)内，铋离子在纤芯(1)、第一环芯(1-1)及第二环芯(1-2)中掺杂，在区域(1-2)内光纤支持基模以大模场面积传输，用于实现高性能o/e波段掺铋光纤放大器。本专利技术的有益效果具体如下：

5、本结构主要利用一个纤芯、两个环芯与包层形成沿光纤半径依次增高的折射率差来实现光基模模场面积扩增，再利用选择性的铋离子掺杂实现在o/e波段的高性能掺铋光纤放大器。

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【技术保护点】

1.一种用于实现高性能O/E波段光放大器的布拉格掺铋光纤，属于特种光纤、光纤通信、信号处理领域。掺铋光纤中含有一个纤芯和两个环芯，分别为纤芯(1)，第一环芯(1-1)和第二环芯(1-2)，纤芯与第一环芯和第二环芯的厚度比为均匀或者非均匀，纤芯半径在4～6μm之间，第一环芯及第二环芯半径在6～10μm之间，纤芯与第一环芯和第二环芯的的折射率差沿半径逐次提高，依次为0.002，0.0025，0.0045，位于同一包层(2)内，铋离子在纤芯(1)、第一环芯(1-1)及第二环芯(1-2)中掺杂，在1-2区域内，光纤支持基模以大模场面积传输，以实现高性能O/E波段掺铋光纤放大器。

2.根据权利要求1所述的一种用于实现高性能O/E波段光放大器的布拉格掺铋光纤，其特征在于：掺杂的基质可以为磷硅酸盐或者锗硅酸盐。

3.根据权利要求1所述的一用于实现高性能O/E波段光放大器的布拉格掺铋光纤，其特征在于：纤芯与第一环芯和第二环芯的厚度比可以相同也可以不同。

【技术特征摘要】

1.一种用于实现高性能o/e波段光放大器的布拉格掺铋光纤，属于特种光纤、光纤通信、信号处理领域。掺铋光纤中含有一个纤芯和两个环芯，分别为纤芯(1)，第一环芯(1-1)和第二环芯(1-2)，纤芯与第一环芯和第二环芯的厚度比为均匀或者非均匀，纤芯半径在4～6μm之间，第一环芯及第二环芯半径在6～10μm之间，纤芯与第一环芯和第二环芯的的折射率差沿半径逐次提高，依次为0.002，0.0025，0.0045，位于同一包层(2)内，铋离子在纤...

【专利技术属性】
技术研发人员：裴丽，王丁辰，郑晶晶，王建帅，王丽红，宁提纲，李晶，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：

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