一种抑制受激拉曼散射效应的光纤及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种抑制受激拉曼散射效应的光纤及其应用，该抑制受激拉曼散射效应的光纤包括双包层光纤和多个拉曼滤除单元，多个拉曼滤除单元间隔地分布于双包层光纤中，拉曼滤除单元包括至少一个拉曼倾斜光栅。该抑制受激拉曼散射效应的光纤可应用于光纤激光器中。本发明专利技术通过在双包层光纤中分布式的加入拉曼滤除单元，从源头抑制拉曼光的产生，使得拉曼光的功率在光纤中维持在低功率噪声水平，避免信号光转换为拉曼光，达到提升受激拉曼散射效应阈值的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种抑制受激拉曼散射效应的光纤及其应用
本专利技术涉及光纤激光领域，具体涉及一种抑制受激拉曼散射效应的光纤及其应用。
技术介绍
光纤激光器具有光束质量高、热管理方便、环境适应性强等优点，被广泛应用于现代工业加工技术中。要进一步提升光纤激光器的输出功率受限于多种物理问题，包括：泵浦亮度、非线性效应、模式不稳定、热透镜效应等，其中，受激拉曼散射效应是限制连续宽谱高功率光纤激光输出功率提升的重要问题。为了抑制光纤振荡器和放大器中受激拉曼散射效应，通常采用加入一个或多个拉曼倾斜光栅的方法，将产生的拉曼光滤除。以公开号为CN109193337A的中国专利文献为例，该文献给出了一种抑制受激拉曼散射效应的光纤振荡器，其特点是在光纤振荡器谐振腔内加入一个或多个拉曼倾斜光栅，将产生的拉曼光滤除。该方案的技术特点是在光纤振荡器的某一特定位置，将前序光纤中已产生的拉曼光滤除，这导致了两个方面的缺陷。首先，这类方案仅适用于前序光纤中被激发的拉曼光功率较低情况，通常拉曼倾斜光栅的拉曼光承受能力在20W量级，而当拉曼光功率超过20W时，会导致拉曼倾斜光栅损坏。另一方面，这类方案只是将已经产生的拉曼光成分滤除，并没有抑制光纤振荡器中拉曼光的产生，因此上述专利文献中给出的包含拉曼倾斜光栅的光纤振荡器与传统的光纤振荡器(不包含拉曼倾斜光栅)相比，实际上并没有提升光纤振荡器的受激拉曼散射效应阈值或提升得不明显，而当光纤振荡器的输出激光功率达到受激拉曼散射效应阈值后，输出激光仍旧会转换为拉曼光，导致输出激光功率下降，因此现有技术并没有从根本上解决光纤振荡器的受激拉曼散射效应问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种抑制受激拉曼散射效应的光纤及其应用，通过在光纤中加入间隔分布的拉曼滤除单元，抑制拉曼光的产生，使得拉曼光的功率在光纤中全程维持在低功率噪声水平，避免信号光转换为拉曼光，达到提升受激拉曼散射效应阈值的效果。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案。一种抑制受激拉曼散射效应的光纤，包括双包层光纤和多个拉曼滤除单元，所述多个拉曼滤除单元间隔地分布于所述双包层光纤中，所述拉曼滤除单元包括至少一个拉曼倾斜光栅。上述的抑制受激拉曼散射效应的光纤，优选的，所述拉曼倾斜光栅为低反射率拉曼倾斜光栅，所述拉曼倾斜光栅的反射率为10％～50％，3dB带宽≥5nm。上述的抑制受激拉曼散射效应的光纤，优选的，所述多个拉曼滤除单元在所述双包层光纤中呈等间距分布。上述的抑制受激拉曼散射效应的光纤，优选的，相邻的所述拉曼滤除单元之间的间距为0.5m～1m。上述的抑制受激拉曼散射效应的光纤，优选的，所述拉曼滤除单元包括一个拉曼倾斜光栅，所述拉曼倾斜光栅的短周期端指向所述双包层光纤的信号光输入端，所述拉曼倾斜光栅的长周期端指向所述双包层光纤的信号光输出端。上述的抑制受激拉曼散射效应的光纤，优选的，所述拉曼滤除单元包括一对拉曼倾斜光栅，所述一对拉曼倾斜光栅的长周期端呈相对设置，所述一对拉曼倾斜光栅的栅区间隔为5mm～10mm。上述的抑制受激拉曼散射效应的光纤，优选的，所述拉曼倾斜光栅为啁啾型双包层光纤光栅，所述拉曼倾斜光栅将由短周期端入射并沿所述双包层光纤的纤芯传输的拉曼光反射至所述双包层光纤的内包层中，形成的反射光的传输方向与所述拉曼光的传输方向相反，所述拉曼倾斜光栅的中心波长等于所述拉曼光的波长，所述拉曼光的波长等于所述双包层光纤中信号光的一级受激拉曼散射光的中心波长。上述的抑制受激拉曼散射效应的光纤，优选的，所述双包层光纤为单模双包层光纤或少模双包层光纤，所述双包层光纤的纤芯直径为10μm～20μm，所述双包层光纤的纤芯数值孔径为0.065～0.075，所述双包层光纤的内包层外径为125μm～400μm，所述双包层光纤的内包层数值孔径为0.45～0.47。上述的抑制受激拉曼散射效应的光纤，优选的，所述双包层光纤为双包层传能光纤或双包层增益光纤，当所述双包层光纤为双包层传能光纤时，所述抑制受激拉曼散射效应的光纤为抑制受激拉曼散射效应的传能光纤，当所述双包层光纤为双包层增益光纤时，所述抑制受激拉曼散射效应的光纤为抑制受激拉曼散射效应的增益光纤。作为一个总的技术构思，本专利技术还提供一种上述的抑制受激拉曼散射效应的光纤在光纤激光器中的应用。上述的应用，优选的，将所述抑制受激拉曼散射效应的光纤用于制备基于抑制受激拉曼散射效应光纤的光纤振荡器，所述光纤振荡器由依次熔接的指示激光器、高反光栅、抑制受激拉曼散射效应的增益光纤、低反光栅、泵浦/信号合束器、包层光滤除器、抑制受激拉曼散射效应的传能光纤和输出端帽组成，所述高反光栅、抑制受激拉曼散射效应的增益光纤和低反光栅构成光纤振荡器谐振腔；所述泵浦/信号合束器为反向泵浦/信号合束器，所述泵浦/信号合束器设有泵浦/信号合束器的泵浦光纤、泵浦/信号合束器的输出光纤和泵浦/信号合束器的信号光纤，所述泵浦/信号合束器的泵浦光纤与一泵浦LD模块的输出光纤连接，所述泵浦/信号合束器的输出光纤与所述低反光栅的输出光纤连接，所述泵浦/信号合束器的信号光纤与所述包层光滤除器的输入光纤连接。上述的应用，优选的，所述泵浦LD模块产生的泵浦光由所述泵浦/信号合束器反向耦合进入所述光纤振荡器谐振腔中，在所述抑制受激拉曼散射效应的增益光纤中转换为信号光，信号光沿纤芯依次经过低反光栅、泵浦/信号合束器、包层光滤除器、抑制受激拉曼散射效应的传能光纤，最终由输出端帽输出，所述信号光的波长、所述高反光栅的中心波长以及所述低反光栅的中心波长三者相等。上述的应用，优选的，所述高反光栅为双包层光纤光栅，反射率大于99％，3dB带宽为2nm～4nm，所述低反光栅为双包层光纤光栅，反射率为5％～10％，3dB带宽为1nm～2nm。上述的应用，优选的，所述高反光栅的双包层光纤、所述抑制受激拉曼散射效应的增益光纤、所述低反光栅的双包层光纤、所述泵浦/信号合束器的输出光纤、所述泵浦/信号合束器的信号光纤、所述包层光滤除器的输入光纤和输出光纤、所述抑制受激拉曼散射效应的传能光纤为单模双包层光纤或少模双包层光纤，且各双包层光纤分别在纤芯直径、纤芯数值孔径、内包层外径、内包层数值孔径上对应相等，所述纤芯直径为10μm～20μm，所述纤芯数值孔径为0.065～0.075，所述内包层外径为125μm～400μm，所述内包层数值孔径为0.45～0.47，所述抑制受激拉曼散射效应的增益光纤(7)的长度为3m～30m，所述抑制受激拉曼散射效应的传能光纤(15)的长度为3m～20m。也就是说，所述高反光栅的双包层光纤、所述抑制受激拉曼散射效应的增益光纤、所述低反光栅的双包层光纤、所述泵浦/信号合束器的输出光纤、所述泵浦/信号合束器的信号光纤、所述包层光滤除器的输入光纤和输出光纤、所述抑制受激拉曼散射效应的传能光纤的纤芯直径相等、纤芯数值孔径相等、内包层外径相等、内包层数值孔径相等。上述的应用，优选的，所述泵浦/信号合束器的泵浦光纤、所述泵浦LD模块的输出光纤均为单本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抑制受激拉曼散射效应的光纤，其特征在于，包括双包层光纤(1)和多个拉曼滤除单元(2)，所述多个拉曼滤除单元(2)间隔地分布于所述双包层光纤(1)中，所述拉曼滤除单元(2)包括至少一个拉曼倾斜光栅。/n

【技术特征摘要】
1.一种抑制受激拉曼散射效应的光纤，其特征在于，包括双包层光纤(1)和多个拉曼滤除单元(2)，所述多个拉曼滤除单元(2)间隔地分布于所述双包层光纤(1)中，所述拉曼滤除单元(2)包括至少一个拉曼倾斜光栅。


2.根据权利要求1所述的抑制受激拉曼散射效应的光纤，其特征在于，所述拉曼倾斜光栅为低反射率拉曼倾斜光栅，所述拉曼倾斜光栅的反射率为10％～50％，3dB带宽≥5nm；和/或，所述多个拉曼滤除单元(2)在所述双包层光纤(1)中呈等间距分布；和/或，相邻的所述拉曼滤除单元(2)之间的间距为0.5m～1m。


3.根据权利要求1或2所述的抑制受激拉曼散射效应的光纤，其特征在于，所述拉曼滤除单元(2)包括一个拉曼倾斜光栅，所述拉曼倾斜光栅的短周期端指向所述双包层光纤(1)的信号光输入端，所述拉曼倾斜光栅的长周期端指向所述双包层光纤(1)的信号光输出端；
或者，所述拉曼滤除单元(2)包括一对拉曼倾斜光栅，所述一对拉曼倾斜光栅的长周期端呈相对设置，所述一对拉曼倾斜光栅的栅区间隔为5mm～10mm。


4.根据权利要求1或2所述的抑制受激拉曼散射效应的光纤，其特征在于，所述拉曼倾斜光栅为啁啾型双包层光纤光栅，所述拉曼倾斜光栅将由短周期端入射并沿所述双包层光纤(1)的纤芯传输的拉曼光(3)反射至所述双包层光纤(1)的内包层中，形成的反射光(4)的传输方向与所述拉曼光(3)的传输方向相反，所述拉曼倾斜光栅的中心波长等于所述拉曼光(3)的波长，所述拉曼光(3)的波长等于所述双包层光纤(1)中信号光的一级受激拉曼散射光的中心波长；
和/或，所述双包层光纤(1)为单模双包层光纤或少模双包层光纤，所述双包层光纤(1)的纤芯直径为10μm～20μm，所述双包层光纤(1)的纤芯数值孔径为0.065～0.075，所述双包层光纤(1)的内包层外径为125μm～400μm，所述双包层光纤(1)的内包层数值孔径为0.45～0.47；
和/或，所述双包层光纤(1)为双包层传能光纤或双包层增益光纤，当所述双包层光纤(1)为双包层传能光纤时，所述抑制受激拉曼散射效应的光纤为抑制受激拉曼散射效应的传能光纤(15)，当所述双包层光纤(1)为双包层增益光纤时，所述抑制受激拉曼散射效应的光纤为抑制受激拉曼散射效应的增益光纤(7)。


5.一种如权利要求1～4中任一项所述的抑制受激拉曼散射效应的光纤在光纤激光器中的应用。


6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，将所述抑制受激拉曼散射效应的光纤用于制备基于抑制受激拉曼散射效应光纤的光纤振荡器，所述光纤振荡器由依次熔接的指示激光器(5)、高反光栅(6)、抑制受激拉曼散射效应的增益光纤(7)、低反光栅(8)、泵浦/信号合束器(9)、包层光滤除器(14)、抑制受激拉曼散射效应的传能光纤(15)和输出端帽(16)组成，所述高反光栅(6)、抑制受激拉曼散射效应的增益光纤(7)和低反...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭少锋，
申请(专利权)人：长沙大科激光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43