利用级联长周期光纤光栅抑制受激布里渊散射效应的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用级联长周期光纤光栅抑制受激布里渊散射效应的方法。由于级联长周期光纤光栅透射谱具有一系列梳状谐振峰，相邻的两个谐振峰视为一个通带和两个阻带，通过调整级联长周期光纤光栅参数改变通带带宽与谐振波长，使得透射谱相邻谐振峰构成的通带和阻带分别与信号光和受激布里渊散射效应产生的斯托克斯光相对应，从而在通过信号光的同时将非工作旁瓣激光从纤芯模耦合至包层模。利用基于水环流的降敏封装技术，提高级联长周期光纤光栅的性能稳定性，从而提升光纤激光器输出功率水平和光束质量，降低激光器毁伤的可能性。本发明专利技术具有成本低、灵活性高、适用性强等特点。点。点。

【技术实现步骤摘要】
利用级联长周期光纤光栅抑制受激布里渊散射效应的方法


[0001]本专利技术属于高功率光纤激光器领域，具体涉及一种利用级联长周期光纤光栅抑制受激布里渊散射效应的方法。

技术介绍

[0002]随着光纤激光器功率的不断提升，激光器中产生的非线性效应如受激布里渊散射效应严重制约了高功率光纤激光器的发展。受激布里渊散射效应会在信号光附近产生约10GHz的斯托克斯频移，形成非工作的旁瓣光谱成分。当光纤激光器输出功率超过受激布里渊散射效应阈值时，产生的后向斯托克斯光会吸收信号光的功率，且高功率的后向斯托克斯光对激光器核心器件有着巨大的威胁，易导致激光器的毁伤。
[0003]目前，多采用倾斜布拉格光纤光栅抑制受激布里渊散射效应。该光栅透射谱谱的短波区域存在许多带宽极窄的包层模谐振峰，可以用于抑制受激布里渊散射效应。但倾斜布拉格光纤光栅产生的回光易导致激光器核心器件的损坏，同时引入了无法消除的插入损耗。因此，需要一种安全性高、插入损耗低的方法抑制光纤激光器中的受激布里渊散射效应，提升光纤激光器输出功率水平和光束质量。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种利用级联长周期光纤光栅抑制光纤激光器中受激布里渊散射效应的方法，提高光纤激光器输出功率与光束质量，降低激光器毁伤的可能性。该方法具有成本低、灵活性高、适用性强等优点。
[0005]实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种利用级联长周期光纤光栅抑制受激布里渊散射效应的方法，其特征在于：
[0006]步骤1、利用紫外激光器与柱面镜的组合逐点刻写级联长周期光纤光栅：
[0007]利用柱面镜对紫外激光器发出的激光进行压缩，通过控制步进电机带动柱面镜以长周期光纤光栅的周期为步长逐点移动，利用光快门控制曝光时长，从而实现长周期光纤光栅的刻写；长周期光纤光栅的周期为Λ，长度为d，通过顺次刻写两根相同的长周期光纤光栅获得级联长周期光纤光栅，两根长周期光纤光栅之间的距离为L；调整级联长周期光纤光栅的参数改变其透射谱的通带带宽与谐振波长，实现抑制受激布里渊散射效应的目的。
[0008]步骤2、基于水环流的降敏封装技术对刻写好的级联长周期光纤光栅进行封装。
[0009]步骤3、将封装后的级联长周期光纤光栅连接于光纤激光器中抑制受激布里渊散射效应，存在以下两种接法：
[0010]第一种，接在种子源与放大级之间，通过滤除种子源信号光激发的受激布里渊散射效应产生的后向斯托克斯光，为放大级提高信号光功率、纯化光谱成分，同时避免回光入射光纤激光器，降低光纤激光器毁伤的可能性。
[0011]第二种，接在放大级与输出端之间，通过抑制放大级中产生的受激布里渊散射效应，提升光纤激光器的输出功率水平与光束质量。
[0012]本专利技术与现有技术相比，其显著优点在于：
[0013](1)现有技术(如利用倾斜布拉格光纤光栅抑制受激布里渊散射效应)中，使用倾斜布拉格光纤光栅，将前向传输的纤芯模耦合为后向传输的包层模与前向传输的纤芯模，其中后向传输的包层模打回激光器中，易导致激光器核心器件的损毁。而级联长周期光纤光栅将前向传输的纤芯模耦合至前向传输的包层模，不存在回光的问题，大大提升了光纤激光器系统的安全性。
[0014](2)现有技术(如利用倾斜布拉格光纤光栅抑制受激布里渊散射效应)中，倾斜布拉格光纤光栅的引入会带来无法消除的插入损耗，而级联长周期光纤光栅几乎不存在插入损耗，在相同的条件下，采用级联长周期光纤光栅的光纤激光器系统具有更高的输出功率。
[0015](3)本专利技术首次提出了级联长周期光纤光栅的两级长周期光纤光栅之间的距离L关于信号光附近谐振峰波峰和其长波方向的波谷之间的波长距离w的精确表达式，大大提高了设计级联长周期光纤光栅的效率。
[0016](4)所述级联长周期光纤光栅能够全兼容于光纤激光器，因此基于级联长周期光纤光栅的受激布里渊散射效应抑制方法可以应用于不同结构的高功率光纤激光器中，同时也能应用于通信领域和传感领域，适用范围广。
附图说明
[0017]图1为本专利技术所述的能够抑制光纤激光器中受激布里渊散射效应的级联长周期光纤光栅结构图。
[0018]图2为本专利技术仿真测量得到的级联长周期光纤光栅的两级长周期光纤光栅之间的距离L与信号光附近谐振峰波峰和其长波方向的波谷之间的波长距离w的一系列数据及拟合获得的L关于w的函数曲线。
[0019]图3为本专利技术所述的基于水环流的降敏封装结构示意图。
[0020]图4为一例能够抑制光纤激光器中受激布里渊散射效应的级联长周期光纤光栅透射谱，其中左图为级联长周期光纤光栅透射谱图，右图为左图的局部放大图。
具体实施方式
[0021]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施案例方法仅用于说明和解释本专利技术案例，并不用于限制本专利技术实施例。
[0022]结合图1～图2，一种利用级联长周期光纤光栅抑制受激布里渊散射效应的方法，步骤如下：
[0023]步骤1、利用紫外激光器与柱面镜的组合逐点刻写级联长周期光纤光栅：
[0024]利用柱面镜对紫外激光器发出的激光进行压缩，通过控制步进电机带动柱面镜以长周期光纤光栅的周期为步长逐点移动，利用光快门控制曝光时长，从而实现长周期光纤光栅的刻写；长周期光纤光栅的周期为Λ，长度为d，通过顺次刻写两根相同的长周期光纤光栅获得级联长周期光纤光栅，两根长周期光纤光栅之间的距离为L；调整级联长周期光纤光栅的参数改变其透射谱的通带带宽与谐振波长，实现抑制受激布里渊散射效应的目的。
[0025]所述级联长周期光纤光栅透射谱具有一系列梳状谐振峰，相邻的两个谐振峰视为一个通带和两个阻带，通过调整级联长周期光纤光栅参数改变通带带宽与谐振波长，使得
光栅相邻谐振峰构成的通带和阻带分别与信号光和受激布里渊散射产生的斯托克斯光相对应，将非工作旁瓣激光从纤芯模耦合至包层模，实现在通过信号光的同时抑制受激布里渊散射效应，从而提高光纤激光器的输出功率与光束质量。
[0026]所述级联长周期光纤光栅由顺次刻写的两根结构相同的长周期光纤光栅构成，自前向后依次为第一级长周期光纤光栅和第二级长周期光纤光栅；当信号光进入第一级长周期光纤光栅时，一部分纤芯模被耦合到包层中，并沿光纤包层传播；当经过第二级长周期光纤光栅时，包层模又耦合回纤芯成为纤芯模，并与经过第一级长周期光纤光栅未耦合的纤芯模相遇而发生马赫
‑
曾德干涉，形成周期性的干涉条纹；这一干涉表示为：
[0027][0028]其中，I表示干涉条纹的光强，I
co
表示纤芯模的光强，I
cl
表示包层模的光强，为纤芯模与包层模之间的相位差。
[0029]根据式仿真级联长周期光纤光栅透射谱，选取最接近信号光中心波长的谐振峰，计算此谐振峰波峰与其长波方向的波谷之间的波长距离w，获得两级长周期光纤光栅之间的距离L与w的一系列数据，利用最小二乘法拟合获得L关于w的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用级联长周期光纤光栅抑制受激布里渊散射效应的方法，其特征在于，步骤如下：步骤1、利用紫外激光器与柱面镜的组合逐点刻写级联长周期光纤光栅：利用柱面镜对紫外激光器发出的激光进行压缩，通过控制步进电机带动柱面镜以长周期光纤光栅的周期为步长逐点移动，利用光快门控制曝光时长，从而实现长周期光纤光栅的刻写；长周期光纤光栅的周期为Λ，长度为d，通过顺次刻写两根相同的长周期光纤光栅获得级联长周期光纤光栅，两根长周期光纤光栅之间的距离为L；调整级联长周期光纤光栅的参数改变其透射谱的通带带宽与谐振波长，实现抑制受激布里渊散射效应的目的；步骤2、基于水环流的降敏封装技术对刻写好的级联长周期光纤光栅进行封装；步骤3、将封装后的级联长周期光纤光栅连接于光纤激光器中抑制受激布里渊散射效应，存在以下两种接法：第一种，接在种子源与放大级之间，通过滤除种子源信号光激发的受激布里渊散射效应产生的后向斯托克斯光，为放大级提高信号光功率、纯化光谱成分，同时避免回光入射光纤激光器，降低光纤激光器毁伤的可能性；第二种，接在放大级与输出端之间，通过抑制放大级中产生的受激布里渊散射效应，提升光纤激光器的输出功率水平与光束质量。2.根据权利要求1所述的利用级联长周期光纤光栅抑制受激布里渊散射效应的方法，其特征在于：级联长周期光纤光栅透射谱具有一系列梳状谐振峰，相邻的两个谐振峰视为一个通带和两个阻带，通过调整级联长周期光纤光栅参数改变通带带宽与谐振波长，使得光栅相邻谐振峰构成的通带和阻带分别与信号光和受激布里渊散射产生的斯托克斯光相对应，将非工作旁瓣激光从纤芯模耦合至包层模，实现在通过信号光的同时抑制受激布里渊散射效应，从而提高光纤激光器的输出功率与光束质量。3.根据权利要求2所述的利用级联长周期光纤光栅抑制受激布里渊散射效应的方法，其特征在于：所述级联长...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹任盈，沈华，矫岢蓉，李静玮，吴晨，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：