一种高功率双波长随机分布反馈拉曼光纤激光器制造技术

本申请涉及一种高功率双波长随机分布反馈拉曼光纤激光器。所述激光器包括：泵浦源、波分复用器、声致光纤光栅、光纤高反镜、拉曼光纤和端帽；波分复用器的一端与泵浦源相连和光纤高反镜相连；波分复用器的输出臂连接声致光纤光栅；声致光纤光栅的输出端连接拉曼光纤的一端；拉曼光纤的另一端与端帽相连，并通过端帽输出随机光纤激光；声致光纤光栅由射频信号源，压电陶瓷和剥除涂覆层的少模光纤组成，用于在高反射率端调节信号光模式进而调控输出光谱。采用本激光器能够输出高稳定性的双波长激光。激光。激光。

【技术实现步骤摘要】
一种高功率双波长随机分布反馈拉曼光纤激光器


[0001]本申请涉及光纤激光器
，特别是涉及一种高功率双波长随机分布反馈拉曼光纤激光器。

技术介绍

[0002]双波长光纤激光器在太赫兹产生、光学传感、生物医疗等领域应用广泛。
[0003]目前，基于掺镱、掺铒、和掺铥光纤的双波长激光器已被广泛报道，它们可以在较宽的波长范围内提供高增益。然而，均匀加宽增益介质中不可避免地存在激烈的模式竞争和模式跳变，使得激光不稳定性增加。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够输出高稳定性的双波长激光的高功率双波长随机分布反馈拉曼光纤激光器。
[0005]一种高功率双波长随机分布反馈拉曼光纤激光器，所述激光器包括：泵浦源、波分复用器、声致光纤光栅、光纤高反镜、拉曼光纤和端帽；波分复用器的输入端与泵浦源相连，同侧另一端连接光纤高反镜；波分复用器的输出臂连接声致光纤光栅；声致光纤光栅的输出端连接拉曼光纤的一端；拉曼光纤的另一端与端帽相连，并通过端帽输出随机光纤激光；声致光纤光栅由射频信号源，压电陶瓷和剥除涂覆层的少模光纤组成，用于调节信号光模式和光谱调控。
[0006]在其中一个实施例中，射频信号源包括信号发生器和电压放大器；电压放大器的一端与信号发生器相连，另一端与压电陶瓷相连；少模光纤为阶跃折射率光纤。
[0007]在其中一个实施例中，信号发生器用于提供特定频率和幅值的正弦信号；电压放大器用于将正弦信号放大50倍。
[0008]在其中一个实施例中，泵浦源为具有两级放大器的宽带放大自发辐射光源或高功率非窄线宽激光器，包括种子源、一级放大器和二级放大器；二级放大器包括激光二极管阵列、泵浦信号合束器和增益光纤；所述种子源为任意波长范围的宽带光源或任意非窄线宽激光器，泵浦源信号光波长位于所述泵浦源波长对应的拉曼增益谱内。
[0009]在其中一个实施例中，拉曼光纤为渐变折射率光纤；渐变折射率光纤的纤芯中基模所在区域的拉曼增益系数高于高阶模。
[0010]在其中一个实施例中，泵浦源与波分复用器之间增加高功率隔离器或环形器，用于隔离后向回光损伤，保护泵浦源。
[0011]在其中一个实施例中，二级放大器、波分复用器和环形器设置在水冷板上。
[0012]在其中一个实施例中，光纤高反镜为宽带光纤高反镜；宽带光纤高反镜的连接光纤为单模光纤，在1微米至2微米波长范围内的反射率均大于99.5%。
[0013]在其中一个实施例中，端帽的尾纤为渐变折射率光纤；渐变折射率光纤的渐变方向、渐变率、纤芯尺寸、折射率值以及折射率分布均相同；端帽镀有相应输出信号光波长的
增透膜。
[0014]在其中一个实施例中，泵浦源更换为非窄线宽光纤振荡器。
[0015]上述一种高功率双波长随机分布反馈拉曼光纤激光器，本专利技术激光器通过设置泵浦源、波分复用器、声致光纤光栅、光纤高反镜、拉曼光纤和端帽；波分复用器的输入端与泵浦源相连，同侧另一端连接光纤高反镜；波分复用器的输出臂连接声致光纤光栅；声致光纤光栅的输出端连接拉曼光纤的一端；拉曼光纤的另一端与端帽相连，并通过端帽输出随机光纤激光；声致光纤光栅由射频信号源，压电陶瓷和剥除涂覆层的少模光纤组成，通过调节射频信号频率和幅值，使声致光纤光栅在高反射率端将某一波长的基模LP01模转换为高阶模LP11模，使得此波长拉曼光增益降低，在光谱上形成凹陷，最终实现双波长随机拉曼激光输出。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术通过光纤中不同波长处的模式竞争实现输出波长调控，采用全光纤结构，输出波长可在单波长与双波长间切换，且切换速度低于1ms，响应速度快。本专利技术采用随机分布反馈拉曼光纤激光器结构，相比传统谐振腔激光器，这种结构更简单，时序稳定性更好，输出双波长稳定。相比于现有连续波双波长激光器，本专利技术首次提出基于模式竞争的双波长激光输出，且具有明显的功率提升，具有显著技术进步。
附图说明
[0017]图1为一个实施例中一种高功率双波长随机分布反馈拉曼光纤激光器的结构组成示意图；图2为一个实施例中将泵浦源更换为非窄线宽光纤振荡器的激光器的结构组成示意图；图3为一个实施例中声致光纤光栅及驱动射频信号源的结构示意图；图4为一个实施例中声致光纤光栅加载信号频率与波长关系图；图5为另一个实施例中渐变折射率拉曼光纤折射率分布示意图；图6为一个实施例中为本申请激光器输出单波长激光光谱示意图；图7为一个实施例中为本申请激光器输出双波长激光光谱示意图；图8为一个实施例中为本申请激光器输出功率与泵浦功率关系图。
具体实施方式
[0018]为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0019]在一个实施例中，如图1所示，提供了一种高功率双波长随机分布反馈拉曼光纤激光器，所述激光器包括：泵浦源1、波分复用器2、光纤高反镜3、声致光纤光栅4、拉曼光纤5和端帽6；波分复用器2的输入端与泵浦源1相连，同侧另一端连接光纤高反镜3；波分复用器2的输出臂连接声致光纤光栅4；声致光纤光栅4的输出端连接拉曼光纤5的一端；拉曼光纤5的另一端与端帽6相连，并通过端帽6输出随机光纤激光；声致光纤光栅4由射频信号源，压电陶瓷和剥除涂覆层的少模光纤组成，用于调节信号光模式和光谱调控。
[0020]在具体实施例中，声致光纤光栅损耗小于1dB。泵浦光经过波分复用器后到达激光腔内，光纤高反镜提供宽带高反射率，与拉曼光纤中的分布式瑞利散射形成半开腔结构。光纤高反镜可对较宽波长均提供反馈。基于拉曼光纤的受激拉曼散射效应产生信号光，信号光波长位于泵浦光波长对应的拉曼增益谱内。声致光纤光栅的信号发生器产生特定频率和幅值的正弦信号，经过电压放大器将此信号放大50倍，再将放大后的信号加载至压电陶瓷，压电陶瓷上的锥角将此信号传递至少模光纤，在光纤中形成声致振动。光栅周期可通过信号发生器的频率调控，通过调整光栅周期，使得光纤中的基模LP01与一阶标量高阶模LP11满足特定波长的相位匹配条件，即可实现光纤中某一特定波长处基模与高阶模激光的转换，实现模式调控。受激拉曼散射和分布式瑞利散射具有宽带特性，可产生宽带信号光。不同波长处不同模式的信号光在光纤内存在模式竞争，其中高阶LP11模比基模LP01模具有更低的拉曼增益，在模式竞争中处于劣势，因此宽带信号光中LP01模所在波长强度最终高于LP11模所在波长强度。通过光纤中不同波长处的模式竞争，最终在输出端实现随机分布反馈拉曼光纤激光器的光谱调控，通过调节射频信号频率，可使得LP11模波长恰好位于宽带信号光中间特定波长，此波长强度较低而两侧波长强度较高，即可产生双波长激光，双波长随机光纤激光经过端帽输出。
[0021]在其中一个实施例中，射频信号源包括信号发生器和电压放大器；电压放大器的一端与信号发生器相连，另一端与压电陶瓷相连；少模光纤为阶跃折射率光纤。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高功率双波长随机分布反馈拉曼光纤激光器，其特征在于，所述激光器包括：泵浦源、波分复用器、声致光纤光栅、光纤高反镜、拉曼光纤和端帽；所述波分复用器的输入端与泵浦源相连，同侧另一端连接光纤高反镜；所述波分复用器的输出臂连接声致光纤光栅；所述声致光纤光栅的输出端连接拉曼光纤的一端；所述拉曼光纤的另一端与端帽相连，并通过端帽输出随机光纤激光；所述声致光纤光栅由射频信号源，压电陶瓷和剥除涂覆层的少模光纤组成，用于调节信号光模式和光谱调控。2.根据权利要求1所述的高功率双波长随机分布反馈拉曼光纤激光器，其特征在于，所述射频信号源包括信号发生器和电压放大器；所述电压放大器的一端与所述信号发生器相连，另一端与所述压电陶瓷相连；所述少模光纤为阶跃折射率光纤。3.根据权利要求2所述的高功率双波长随机分布反馈拉曼光纤激光器，其特征在于，所述信号发生器用于提供特定频率和幅值的正弦信号；所述电压放大器用于将所述正弦信号放大50倍。4.根据权利要求1至3任意一项所述的高功率双波长随机分布反馈拉曼光纤激光器，其特征在于，所述泵浦源为具有两级放大器的宽带放大自发辐射光源或高功率非窄线宽激光器，包括种子源、一级放大器和二级放大器；所述二级放大器包括激光二极管阵列、泵浦信号合束器和增益光纤；所述种子源为任意波长范...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚天甫，李阳，范晨晨，郝修路，张扬，马小雅，许将明，冷进勇，肖虎，刘伟，周朴，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：