引用本文:
陈峰,吕宏伟,韦佳天,等. 闭环反馈光纤放大器的设计[J]. 光通信技术,2020,44(6):29-31.
陈 峰,吕宏伟,韦佳天,杨小亮,伍 能,张新立
(中国电子科技集团公司 第三十四研究所,广西 桂林541004)
【下载PDF全文】 【下载Word】摘要:为了提高光纤前端系统输出能量的稳定性,设计了一种闭环反馈功率自动控制的光纤放大器,将放大器分束输出的一路光脉冲信号作为反馈信号,经光/电转换及高速峰值保持电路采样后,采用比例-积分-微分(PID)算法实现了对放大器泵浦电流的自动精确控制。实验结果表明:在注入光脉冲能量波动较大的情况下,该光纤放大器输出能量2 h稳定性P-V值小于8%,均方根(RMS)值小于1%,输出能量稳定性得到了有效提升。
关键词:光纤放大器;闭环反馈;峰值保持;比例-积分-微分算法;稳定性
中图分类号:TN248 文献标志码:A 文章编号:1002-5561(2020)06-0029-03
DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2020.06.007
0 引言
随着光纤技术的发展和制造水平的提高,光纤放大器中除了掺铒光纤放大器因光纤通信的发展受到人们的普遍重视外,其它波长(如1053 nm)的掺镱光纤放大器在功率放大、光传感器中的小信号放大、自由空间激光通信以及超短脉冲放大等领域的应用也越来越广泛[1]。特别是大型激光驱动装置对光纤前端输出激光稳定性提出了更高的要求,其输出的稳定性直接决定了后级系统是否能够正常工作。目前,国际上大型激光器驱动装置(如美国NIF、法国LMJ激光装置的前端系统)均采用了全光纤化主控振荡器的功率放大器(MOPA)结构多级放大的技术,因此光纤放大器输出的稳定性直接关系到整个光纤前端系统输出的稳定性。
对于单个光纤放大器而言,泵浦驱动电流、环境温度变化等因素均会使放大器稳定性恶化,通常的解决办法是针对放大器泵浦设计恒流源驱动及温度自动控制。而对于级联的系统级光纤放大传输系统,这种方法往往满足不了系统输出长期稳定性的需求,各设备自身不稳定因素的累计以及级联间功率损耗的不稳定性,将会导致整个系统长时间工作稳定性严重下降。基于此,在温度自动控制的基础上,本文设计一种闭环反馈光纤放大器,通过监测输出光脉冲能量的变化,闭环反馈自动控制泵浦驱动电流,保证光纤放大器长期高稳定输出,有效提升系统的输出稳定性。
3 结束语
本文设计了一种高稳定输出的闭环反馈光纤放大器,基于PID算法实现了泵浦电流自动跟踪反馈控制。实验结果表明:在注入信号能量波动较大的情况下,可有效提升输出能量的稳定性,其2 h能量输出稳定性P-V值为7.26%,RMS值为0.92%;连续10 h输出能量稳定性P-V值为7.95%,RMS值为0.94%,可以很好地满足大型激光驱动装置对光纤前端输出稳定性的需求。