多程放大的光纤放大器.pdf

多程放大的光纤放大器的装置和方法包括：(a)第一次经过增益光纤，在光纤放大器的开始方向，激光束拥有第一偏振态，(b)旋转激光束的偏振态，由第一偏振态变到第二线偏振态，且第一与第二偏振态垂直，(c)第二次经过增益光纤，在光纤放大器的第二方向，激光束拥有第二线偏振态，且开始方向与第二方向相反，(d)第三次经过增益光纤，在光纤放大器的开始方向，拥有第二线偏振态的激光束被偏振分束器和镜片反射，(e)旋转激光束的第二线偏振态，变成第一线偏振态，和(f)第四次经过增益光纤，在光纤放大器的第二方向，激光束拥有第一线偏振态。

权利要求书1.  一种系统，包括：第一个子系统包括：第一个偏振分束器(PBS)可以将拥有第一偏振态的激光束通过，并反射拥有第二偏振态的激光束，且第一偏振态和第二偏振态互相垂直；第一个法拉第旋转器将激光束的偏振态旋转45°；半波片可以将开始方向传输的激光束偏振态旋转-45°，将向第二方向传输的激光束偏振态旋转45°，且开始方向与第二方向相反；第二个偏振分束器可以将拥有第一偏振态的激光束通过，并反射拥有第二偏振态的激光束；第一个反射镜的作用是反射被第二个偏振分束器反射和被自发辐射放大(ASE)过滤装置反射的激光束。第二个子系统包括：至少一个泵浦源提供泵浦光；双色向滤光片和光纤连接器其中之一用于连接泵浦光和激光束；90°偏振态旋转器用于反射入射光和旋转入射光的偏振态，旋转90°；增益光纤放置在第一子系统和第二子系统之间，利用泵浦光将激光束放大。2.  如权利要求1所述的系统里，其中90°偏振态旋转器由一个半波片和一个第二反射镜组成，用于反射激光束。3.  如权利要求1所述的系统里，其中90°偏振态旋转器由一个第二法拉第旋转器和一个第二反射镜组成，用于反射激光束。4.  如权利要求1所述的系统里，其中ASE过滤装置可以是一个陷波滤波器，一个空间滤波器和一个时间选通滤波器的其中之一。5.  如权利要求1所述的系统里，其中增益光纤是保偏光纤和常规光纤其中之一。6.  如权利要求1所述的系统里，其中第一个偏振分束器由一个普通接口光纤，一个S偏振接口光纤，一个P偏振接口光纤和一个沃尔斯顿棱镜对组成。7.  如权利要求1所述的系统里，其中双色向滤光镜由两种波分复用器的其中之一组成，一种由一个反射接口光纤，一个普通接口光纤，一个传输接口光纤构成，另一种由两根光纤组成。8.  如权利要求1所述的系统里，其中第一反射镜由光纤尾纤组成，而光纤尾纤由一根光纤和一透镜组构成。9.  如权利要求1所述的系统里，其中泵浦源是一个激光二极管或一个发光二极管。10.  如权利要求1所述的系统里，其中光纤连接器由一根主要的光纤组成，而这主要的光纤也至少与另一根光纤相熔接。11.  一种激光束在光纤内实现多程放大的方法由以下构成：第一次经过增益光纤，在光纤放大器的开始方向，拥有第一线偏振的激光束在进入光纤放大器前需通过一个偏振分束器；旋转激光束的第一线偏振态到第二线偏振态，第一与第二偏振态互相垂直；第二次经过增益光纤，在光纤放大器的第二方向，拥有第二线偏振态的激光束从第二方向到开始方向反射，且这两方向相反；第三次经过增益光纤，在光纤放大器的开始方向，拥有第二偏振态的激光束被PBS和镜片反射；旋转激光束的第二偏振态，变成第一偏振态；第四次经过增益光纤，在光纤放大器的第二方向，拥有第一线偏振的激光束从第二方向到开始方向反射。12.  如权利要求11所述的方法还由以下构成：在第四次经过增益光纤后，拥有第一线偏振的激光束通过偏振分束器；旋转激光束的第一偏振态，变成第二偏振态。13.  如权利要求11所述的方法还由以下构成：利用一个阻断ASE的装置过滤掉激光束中的ASE。14.  如权利要求13所述的方法里，其中ASE阻断装置可以是一个陷波滤波器，空间滤波器和一个时间选通滤波器。15.  如权利要求11所述的方法还由以下构成：利用双色向滤光镜和光纤连接器其中之一来连接激光束和泵浦光。16.  如权利要求15所述的方法还由以下构成：利用泵浦光放大增益光纤中的激光束。17.  一种装置，包括：第一个用于传输拥有第一偏振态激光束和反射拥有第二偏振态激光束的偏振光分束器，第一偏振态和第二偏振态互相垂直；一个法拉第旋转器，用于将激光束偏振态旋转45°；一个用于旋转激光束偏振态的半波片，当激光束在开始方向经过半波片后，其偏振态旋转-45°，当激光束在与开始方向相反的方向传输时，激光束的偏振态应旋转45°；第二个用于传输拥有第一偏振态激光束和反射拥有第二偏振态激光束的偏振光分束器；第一反射镜，用于反射被第二个偏振光分束器反射的激光束；一个阻断ASE的装置；至少一个泵浦源提供泵浦光；双色向滤光片和光纤连接器其中之一用于连接泵浦光和激光束；90°偏振态旋转器用于反射入射光和旋转入射光的偏振态，旋转90°；利用泵浦光在增益光纤内放大激光束。18.  如权利要求17所述的装置里，其中90°偏振光旋转反射器由一个半波片和一个第二反射镜所构成，用于反射激光束并旋转激光束的偏振态。19.  如权利要求17所述的装置里，其中90°偏振光旋转反射器由一个第二法拉第旋转器和一个第二反射镜所组成，用于反射激光束并旋转激光束的偏振态。20.  如权利要求18所述的装置里，其中ASE阻断装置可以是一个陷波滤波器，一个空间滤波器和一个时间选通滤波器。

说明书多程放大的光纤放大器
技术领域
本发明涉及光纤激光器的光纤放大器，尤其涉及利用激光束多次通过增益光纤的方法进行多程放大的光纤放大器。
背景技术
光纤激光器被用来对五金和聚合物材料的激光切割，焊接和褶皱等。高峰值功率和纳秒脉冲能对其进行高效的打标和雕刻。光纤激光器的高功率和良好的光束质量能获得更干净的切边和更快的切割速度。典型的光纤激光器包括一个振荡器和多级光纤放大器。振荡器决定了激光器的波长，脉宽，和重复频率，然而光纤放大器将激光功率提高到所需的水平。
目前，光纤激光器利用的光纤放大系统由串联的多级放大所组成。每一放大级将功率提高到一定的范围，此范围典型值为几倍到几十倍。例如，光纤放大系统100如图1所示，由放大器102(一级放大)，放大器104(二级放大)，和放大器106(三级放大)组成。泵浦源激光二极管108，110和112分别耦合到放大器102，104和106。定向光隔离器114，116和118分别耦合到放大器102，104和106的输出端。从振荡器出来的激光束进入第一级放大102，被放大器102，104和106逐级放大，最后从第三级放大器106离开。
每一个放大级同样需要一个电路系统来控制泵浦激光二极管，激光冷却系统，泵浦光耦合光纤传输的跳线和泵浦光耦合的波分复用器(没有全部描述)。当然，成本会随着所需放大级数量的增加而增加。而且，光纤放大器的串联结构有着很长的光纤传输光路和很多连接放大器的光纤接头。长光纤光路和众多的光纤接头会导致光纤激光器的不稳定。因此，良好的性能和低成本的光纤放大器正是光纤激光器所需要的。
附图说明
本发明非限制和非详尽的表达通过以下图片来描述，其中参考编号指的是贯穿全文不同观点的各个部分，除非另有说明。
图1显示的是现有技术下的光纤放大器系统。
图2阐述的是一个多程放大的光纤放大器的典型特征。
图3阐述的是陷波滤波器的传输光谱。
图4阐述的是陷波滤波器传输光谱的细节。
图5阐述的是另一种多程放大的光纤放大器的典型特征。
图6阐述的是又一种多程放大的光纤放大器的典型特征。
图7阐述的是光纤准直器的一种典型特征。
图8阐述的是偏振光束分光器的一种典型特征。
图9阐述的是波分复用器(WDM)的一种典型特征。
图10阐述的是光纤尾纤镜的一种典型特征。
图11阐述的是再一种多程放大的光纤放大器的典型特征。
图12阐述的是光纤合束器的典型特征。
在绘图里的多个视图中，相关的参考特点象征的是相关的部件。熟练的技术人员会明白图中所表达的简单而又清晰的原理，没有必要按比例画出来。例如，图中一些元件的尺寸可能为了更好地体现本发明的特征，相对于其他元件会有所夸大。
具体实施方式
为了让大家彻底地理解本发明，在以下的描述当中介绍了许多详细的细节。然而，本发明一些普通技术的细节显然没有必要详细介绍。例如，众所周知的材料或方法并没有详细介绍，以免造成本发明复杂难懂。
关于贯穿本说明的“一个特征”或者“一特征”指的是以特征这词来描述的其独有的功能、结构或特性，且本发明至少有一个特征拥有上述表现。因此， 本说明许多地方出现的短语“一个特征”或“一特征”并不全指代同样的特征。而且，这独有的功能、结构或特性的表达可以任意融合在一起来描述一个或多个特征。
采用多级放大的光纤激光器会强烈地受到光纤放大器固有的自发辐射放大(ASE)的影响。在基于自由空间的激光放大器中，如掺稀土离子的自由空间晶体放大器，ASE会被放大器有效地过滤掉。因为ASE会向所有方向发射，不像激光束一样，在很小的发散角内沿着光轴传输。然而，光纤激光器由于光被限制在光纤里传输，事实上，ASE信号也被限制在光纤里，其将比激光脉冲得到更有效的放大。原因有以下两点。
首先，泵浦激光二极管工作于连续波，而因调Q或锁模产生的激光束是纳秒、皮秒、飞秒脉冲。在MHz到几百MHz重复频率范围内，目前的激光脉冲都很短。换种说法就是激光束的占空比很小。因此，在大部分时间里，泵浦激光二极管都处于开启和泵浦状态，ASE信号是光纤里唯一存在的信号。
第二，在光纤放大器里，因增益饱和效应作用，小信号增益会比大信号增益高的多。当高功率激光脉冲出现在光纤里，它的增益会比一直出现的低功率ASE信号要低。
通过减少放大级的数量以减少光纤激光器系统成本这一特征，下文会详细的揭露描述出来。且配置该特征是为了滤掉ASE。
现有三种途径可以过滤掉ASE，分别是谱域，时域和空域。最典型的办法是利用陷波滤波器，其拥有很窄的频谱带宽，可以放在两放大级(如图1的放大器102和放大器104)的中间去阻塞ASE。滤波器的作用是使拥有窄带宽的激光束通过，而限制带宽在激光束之外的ASE信号。陷波滤波器可以是介质薄膜滤光片，光纤布拉格光栅，或者是波导布拉格光栅。
第二种典型办法是利用空间滤波器，其可以放在两放大级(如图1的放大器102和放大器104)的中间去阻塞ASE。空间滤波器的配置由聚焦激光束的透镜组所构成。一个小孔(空间滤波器)被放置在透镜组的焦平面上，让聚焦激光束通过小孔而ASE信号没有被聚焦而被阻断。通过小孔的激光束需要再一次 准直。
第三种典型办法是利用时间选通滤波器，其与激光脉冲时间同步，可以放在两放大级(如图1的放大器102和放大器104)的中间去阻塞ASE。时间滤波器可以是一个光开关，光调制器，或者是任一光器件，该器件的原理是激光脉冲出现的时候打开，激光脉冲消失的时候关闭。
根据现发明，图2阐述的是多程放大的光纤放大器200的典型特征。为了实现激光束的多程放大，光纤放大器200将放大的激光束注进一段增益光纤。从振荡器(没有显示)出来的P偏振激光束202进入第一个偏振光束分光器(PBS)204。第一个PBS 204要对齐，以致于P偏振激光束能通过第一个PBS 204。离开第一个PBS 204后，P偏振激光束进入一个法拉第旋转器206。法拉第旋转器206将P偏振激光束的偏振态旋转45°。离开法拉第旋转器206后，已旋转45°的P偏振激光束经过一个半波片(HWP)208。HWP 208要对齐，以至于HWP 208的光轴与已旋转45°的P偏振激光束成-22.5°。因此，离开半波片208后，激光束的偏振态被旋转-45°。于是，离开HWP 208的激光束的偏振态与进入第一个PBS 204前的P偏振激光束202一样。离开HWP 208后，P偏振激光束进入第二个PBS 210。与第一个PBS 204类似，第二个PBS 210要对齐，以致于P偏振激光束能通过第二个PBS 210。
第一个反射镜224被用于反射S偏振的激光束，该S偏振的激光束被第二个PBS 210反射到第一个反射镜224上，这将会在稍后介绍。
离开第二个PBS 210后，P偏振激光束经过一个ASE阻塞器件213，其可以是一个陷波滤波器212，空间滤波器或者时间选通滤波器。例如，根据本发明，图3阐述的是陷波滤波器的传输光谱，图4阐述的是图3传输光谱的细节。如图例所示，显然只有波长以1064nm为中心，带宽在0.6nm以内的光才能通过陷波滤波器212。因此，包括ASE信号的激光束被陷波滤波器212阻断，以致不能通过增益光纤214。因为ASE信号是非相干的，且频谱带宽很大。通过陷波滤波器212的激光束第一次进入增益光纤214。当然，不同的陷波滤波器可能拥有不同的中心波长和不同的带宽。
第一次经过增益光纤214后，P偏振激光束进入双色向滤光片216，其可以是介质薄膜滤光片。双色向滤光片可以在很小的波长范围内准确选择传输某一波长的光，而反射其他波长的光。同样的，双色向滤光片可以在很小的波长范围内准确选择反射某一波长的光，而传输其他波长的光。如上文所述，双色向滤光片216选择性反射P偏振激光束，使其射向四分之一波片(QWP)218。
通过四分之一波片(QWP)218的P偏振激光束射向第二个反射镜220。QWP218改变P偏振激光束的偏振态，由线偏振变为正圆偏振。被第二个反射镜220反射后的激光束则变为负圆偏振，且第二次经过QWP 218。同理，QWP 218将激光束的偏振态由负圆偏振变为线偏振，而此线偏振态相比于原入射的P线偏振激光束旋转90°。因此，离开QWP 218的激光束由原入射的P偏振变成S偏振光。S偏振光射向双色向滤光片216，且被其反射。如多程放大的光纤放大器200的典型特征，双色向滤光片216选择性反射S偏振光，使其返回进增益光纤214，则激光束第二次进入增益光纤214。
值得注意的是，QWP 218和反射镜220可以由任意能将光束偏振态旋转90°的反射器所替代，其中包括一个第二法拉第旋转器219和反射镜220。第二法拉第旋转器219可以将入射光的偏振态旋转45°。因为法拉第旋转器并不会改变光束的传输方向，当光束经反射通过第二法拉第旋转器219时，其将光束的偏振态再一次旋转45°。90°偏振态旋转反射器可以反射入射光束，也可以将入射光的偏振态旋转90°。
一个泵浦源222发射出泵浦光，其可以是激光二极管或发光二极管。如图2所示，泵浦光从相反方向射出P偏振激光束，射向双色向滤光片216并进入增益光纤214。因为泵浦光的波长范围并不包括激光束波长，因此不会被双色向滤光片216反射。通常，泵浦光波长比激光束的波长要短。泵浦光通过双色向滤光片216，与被其反射的激光束结合。结合的激光束和泵浦光进入增益光纤214，激光束在增益光纤214中通过泵浦光得到放大。
在第二次通过增益光纤214后，泵浦光和ASE被陷波滤波器212阻断，而S偏振激光束通过陷波滤波器212并进入第二个PBS 210。S偏振光被第二个PBS 210反射，射向第一个反射镜224。S偏振激光束被第一个反射镜224反射回第二个PBS 210。第一个反射镜可以是一光纤尾纤。S偏振激光束被第二个PBS 210再次反射，通过陷波滤波器212，第三次进入增益光纤214。
第三次经过增益光纤214后，S偏振激光束被双色向滤光片216反射，通过QWP 218，接着被第二个反射镜220反射，第二次通过QWP 218。第二次通过QWP 218后，S偏振激光束变成P偏振激光束。P偏振激光束再一次被双色向滤光片216反射，并第四次进入增益光纤214。
在第四次进入增益光纤214后，P偏振激光束通过陷波滤波器212和第二个PBS 210，到达HWP 208。相比于首次经过HWP 208(如从左到右)，P偏振激光束从反方向进入(如从右到左)，因此，P偏振激光束的偏振态被HWP 208旋转45°。如果激光束与首次通过HWP 208的传输方向相同(如从左到右)，其偏振态会被HWP 208旋转-45°。离开HWP 208后，45°偏振的激光束进入法拉第旋转器206。因为法拉第旋转器206的作用与光的传输方向无关，其将P偏振激光束的偏振态旋转45°，变成S偏振激光束。放大后的S偏振激光束226被第一个PBS 204反射，可与输出光纤(没有画出)耦合输出。
根据现发明，图5阐述的是另一个多程放大的光纤放大器500的典型特征。为了实现激光束的多程放大，同样的，光纤放大器500将放大的激光束注进一段增益光纤。图5与图2本质上一样，它们之间的区别如下。第一次经过增益光纤214后，P偏振激光束经过双色向滤光片216和QWP 218，QWP 218将P偏振激光束变成正圆偏振激光束。如多程放大的光纤放大器500的典型特征，双色向滤光片216反射P偏振激光束进入QWP 218。经过QWP 218后，正圆偏振激光束到达第二个反射镜220，被其反射并变成负圆偏振光。负圆偏振光第二次经过QWP 218，同样，QWP 218将其偏振态由负圆偏振变成线偏振。然而，相比于原入射的P偏振激光束，偏振态旋转90°。因此，离开QWP 218后，进入的P偏振激光束变成反射的S偏振激光束。经过双色向滤光片216后，激光束第二次进入增益光纤214。
一个泵浦源222发射出泵浦光，其可以是激光二极管或发光二极管。泵浦 光倾斜地射向双色向滤光片216。如多程放大的光纤放大器500的典型特征，双色向滤光片216选择性反射泵浦光，使其进入增益光纤214。被双色向滤光片216反射的泵浦光，与通过216的激光束结合。结合的激光束和泵浦光进入增益光纤214，激光束在增益光纤214中通过泵浦光得到放大。
根据现发明，图6阐述的是又一个多程放大的光纤放大器600的典型特征。为了实现激光束的多程放大，同样的，光纤放大器600将放大的激光束注进一段增益光纤。图6与图2本质上一样，它们之间的区别如下。在第一次经过增益光纤214后，P偏振激光束经过QWP 218，其将P偏振激光束的偏振态变成正圆偏振，并射向双色向滤光片216。如多程放大的光纤放大器600的典型特征，双色向滤光片216正常地选择性反射正圆偏振激光束，使其返回到QWP 218。反射的激光束变成负圆偏振激光束，并第二次经过QWP 218。同理，QWP 218将负圆偏振激光束变成线偏振光。然而，相比于原入射的P偏振激光束，偏振态旋转90°。因此，离开QWP 218后，进入的P偏振激光束变成反射的S偏振激光束，并第二次进入增益光纤214。
值得注意的是，QWP 218可以由第二法拉第旋转器219所替代。P偏振激光束在第一次经过增益光纤214后，通过第二法拉第旋转器219，其可以将P偏振激光束的偏振态旋转45°，接着射向双色向滤光片216。双色向滤光片216选择性反射已偏转45°的激光束，使其向第二法拉第旋转器219传输，其偏振态再一次被旋转45°，因此其偏振态与入射时的P偏振激光束的偏振态相比旋转了90°。因此，离开第二法拉第旋转器219后，入射的P偏振激光束变成S偏振激光束，并第二次进入增益光纤214。
一个泵浦源222发射出泵浦光，其可以是激光二极管或发光二极管。如图6所示，泵浦光从相反方向射出P偏振激光束，射向双色向滤光片216并进入增益光纤214。因为泵浦光的波长范围并不包括激光束波长，因此不会被双色向滤光片216反射。泵浦光通过双色向滤光片216，与被其反射的激光束结合。结合的激光束和泵浦光进入增益光纤214，激光束在增益光纤214中通过泵浦光得到放大。
于是，激光束经过同样的增益光纤214四次。每次通过增益光纤214，激光束都会通过陷波滤波器212，过滤掉ASE。如前文所述，陷波滤波器212可以被空间滤波器或时间选通滤波器所代替。
增益光纤214的两端可分别包括两光纤准直器。根据现发明，图7阐述的是光纤准直器700的典型特征。增益光纤214的一端耦合进光纤准直器700。一束光进入装在毛细管704的光纤702。光纤702可以与增益光纤214耦合。激光束通过透镜组706准直，并离开光纤准直器700。毛细管704和透镜组706可以封装在柱形管708内。相反，准直光可以从透镜组706进入，并被其聚焦，且通过光纤702。
光纤准直器700可以放置在泵浦源222和双色向滤光片216之间。如光纤准直器700的典型特征，与光纤702耦合的泵浦光222，经过透镜组706准直后，向双色向滤光片216发射平行光。
根据现发明，图8阐述的是PBS 800的典型特征，其可以是图2中的第一个PBS 204或第二个PBS 210。PBS 800由普通接口光纤，S偏振接口光纤，P偏振接口光纤和一个沃尔斯顿棱镜对806所组成。入射光从安装在第一个毛细管802的普通接口光纤进入。入射光被第一个透镜组804准直。被准直的光入射到沃尔斯顿棱镜对806，其可以将入射的准直光分成准直的S偏振光和P偏振光。准直的S偏振光和P偏振光被第二个透镜组808聚焦，并分别耦合到安装在第二个毛细管810的S偏振接口光纤和P偏振接口光纤。第一个毛细管802，第一个透镜组804，沃尔斯顿棱镜对806，第二个透镜组808，第二个毛细管810都封装在柱形管812。
图2中的双色向滤光片216可以由一个波分复用器(WDM)所组成。根据现发明，图9阐述的是包含双色向滤光片910的WDM典型特征。例如，如图2所示，从增益光纤214射出的激光束进入普通接口光纤902。普通接口光纤902和反射接口光纤904被封装在第一个毛细管906。激光束由第一个透镜组908准直。准直后的激光束射向双色向滤光片910，其可以是介质薄膜滤光片。配置的双色向滤光片910选择性反射拥有特定波长范围的入射准直光。反射的准直激 光束被第一个透镜组908聚焦，并耦合到反射接口光纤904。如图2所示，离开反射接口光纤904的激光束经过QWP 218，被第二个反射镜220反射后再次进入反射接口光纤904。再次进入反射接口光纤904的激光束被双色向滤光片910反射，进入普通接口光纤902。
泵浦光进入由第二个毛细管914封装的传输接口光纤912。泵浦光由第二个透镜组916准直，准直的泵浦光射向双色向滤光片910。因为泵浦光的波长并不在特定的反射波长范围内，双色向滤光片910传输入射的准直泵浦光。令传输的泵浦光与被反射的准直激光束结合，由第一个透镜组208聚焦并耦合到普通接口光纤902，接着离开普通接口光纤902。第一个毛细管906和第一个透镜组封装在第一个柱形管918。第二个毛细管914和第二个透镜组916封装在第二个柱形管920。第一个柱形管918和第二个柱形管920可以变成单独一个柱形管，且该柱形管应包含双色向滤光片910。
在图2和图5的特征中，WDM的三根光纤都在使用，分别是普通接口光纤、反射接口光纤和传输接口光纤。然而，在图6的特征中，双色向滤光片910正常地反射激光束，以至于只有一根光纤同时被用于普通接口光纤和反射接口光纤。普通接口光纤和反射接口光纤合并成一根光纤。因此，拥有两根光纤的WDM被用于图6的特征当中。
根据本发明，图10阐述的是光纤尾纤镜1000的典型特征。光纤尾纤镜1000由一段光纤1002和准直透镜组1006所组成，也可以包括图2中的第一个反射镜224。一束线偏振光进入由毛线管1004所封装的光纤1002，被透镜组1006所准直，接着被反射镜1008反射，类似于图2中的第一个反射镜224。线偏振光被反射镜1008反射后，其偏振态并不会改变。反射的线偏振光由透镜组1006聚焦后，进入光纤1002并离开。毛细管1004和聚焦镜1006可以封装在一个柱形管1010。在本特征中，反射镜1008可以包括在柱形管1010中。
根据现发明，图11阐述的是再一个多程放大的光纤放大器1100的典型特征。为了实现激光束的多程放大，同样的，光纤放大器1100将放大的激光束注进一段增益光纤。图11与图5本质上一样，它们之间的区别如下。双色向滤光 镜由光纤耦合器1200代替。例如，由加拿大ITF公司生产的商业光纤耦合器。
根据现发明，图12阐述的是光纤耦合器1200的典型特征。光纤耦合器1200主要由光纤1202组成，光纤1202分别于光纤1204和1206相熔接。毋庸置疑，光纤1202可以与多种光纤相熔接。光纤1202可以是双包层光纤(DCF)。激光束1212从信号端接口输入，泵浦光1208和1210从泵浦端接口输入。相结合的激光束和泵浦光从结合端输出。至少有一个泵浦源提供泵浦光。
在图11的特征中，P偏振激光束第一次经过增益光纤214后，从结合端接口进入并从信号端接口离开，射向QWP 218。QWP 218将P偏振激光束变成正圆偏振光。经过QWP 218后，正圆偏振光到达第二个反射镜220。激光束被第二个反射镜220反射，变成负圆偏振光。反射的负圆偏振光第二次通过QWP 218，同样，将负圆偏振光的偏振态变成线偏振。然而，相比于原入射的P偏振激光束，偏振态旋转90°。因此，离开QWP 218后，进入的P偏振激光束变成反射的S偏振激光束。
S偏振激光束从信号端接口进入光纤耦合器1200，泵浦光222A和222B从泵浦光端口进入。耦合的激光束和泵浦光从结合端接口输出，并第二次进入增益光纤214。泵浦源数目不会限制两个。例如，ITF公司生产6个泵浦端接口，一个信号端接口的光纤耦合器。因此，如前文所述，激光束将会四次经过同样的增益光纤214。
每个特征里的所有光纤，包括增益光纤214都是保偏光纤，正常的光纤或其他类型的光纤。
由第一个子系统，第二个子系统和一段增益光纤所组成的系统被详细公开。第一个子系统包括：(a)第一个用于传输拥有第一偏振态激光束和反射拥有第二偏振态激光束的PBS，第一偏振态和第二偏振态互相垂直；(b)一个法拉第旋转器，用于将激光束偏振态旋转-45°；(c)一个用于旋转激光束偏振态的半波片，当激光束在开始方向经过半波片后，其偏振态旋转-45°，当激光束在与开始方向相反的方向传输，激光束的偏振态应旋转45°；(d)第二个用于传输拥有第一偏振态激光束和反射拥有第二次态的激光束的PBS；(e)一个反射镜，用于反射 被第二个PBS反射的激光束；和(f)一个阻断ASE的装置。
第二个子系统包括：(a)至少有一个泵浦源发射泵浦光；(b)一个双色向滤光镜或光纤耦合器，用于耦合泵浦光和激光束；和(c)一个四分之一波片，用于将线偏振的激光束变成圆偏振。一段增益光纤放置在第一个子系统和第二个子系统中间，利用泵浦光将信号光放大。
因此，用于激光束多程放大的光纤放大的方法包括：(a)第一次经过增益光纤，在光纤放大器的开始方向，拥有第一线偏振的激光束在进入光纤放大器前需通过一个PBS；(b)旋转激光束的第一线偏振态到第二线偏振态，第一与第二偏振态垂直；(c)第二次经过增益光纤，在光纤放大器的第二方向，拥有第二线偏振态的激光束从第二方向到开始方向反射，且这两方向相反；(d)第三次经过增益光纤，在光纤放大器的开始方向，拥有第二偏振态的激光束被PBS和镜片反射；(e)旋转激光束的第二偏振态，变成第一偏振态；(f)第四次经过增益光纤，在光纤放大器的第二方向，拥有第一线偏振的激光束从第二方向到开始方向反射；(g)拥有第一线偏振的激光束通过PBS；(h)旋转激光束的第一偏振态，变成第二偏振态；和(i)利用ASE阻塞器过滤掉ASE。
令人欣赏的是，通过增加器件改变和旋转激光束的偏振态，该多程放大的光纤放大器，激光束有多于四次的通过增益光纤。
虽然本发明的典型特征和最好的实现方法已经被一一描述，本发明其中一些普通的技术显然需要修改，提高和组合。文中许多特征，改编和变化在没有违背本发明精神和其中的适应范围情况下，是允许的。对于公开的方法，没有必要循序地表达。对于公开的装置，若工作原理是一样的话可以按序号更换。