【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及窄线宽光纤激光器，尤其涉及一种监测受激布里渊散射效应的光学系统及监测方法。
技术介绍
1、窄线宽光纤激光器在引力波探测、激光雷达，非线性频率转换，相干合束、光谱合束和激光武器等领域有着广泛的应用价值。随着目前窄线宽光纤激光器输出功率的不断提升，由于其纤芯横截面积较小，纤芯能量密度增加，当输出功率达到一定的水平后，很容易产生各类非线性效应限制其输出性能进一步提升。在这些非线性效应中，受激布里渊散射效应的阈值功率相对较低，是目前限制窄线宽光纤激光器输出功率提升的主要因素，当输出功率提升到一定水平时，被放大的信号光大量耦合到反向传输的受激布里渊散射光中，并随机产生后向传输的自脉冲，其峰值功率远高于信号光平均功率，具有极大的破坏性，及时准确地监测受激布里渊散射效应保护窄线宽光纤激光器系统的安全尤为重要。
2、在现有的窄线宽光纤激光器系统中有四种监测受激布里渊散射效应的方案：第一种是监测反向回光功率，当反向回光功率超过输出功率的万分之一（有时也定义为输出功率的千分之一）时，受激布里渊散射效应发生，或者记录回光功率随着输出功率的增长曲线，当回光功率出现明显的非线性增长，则判定受激布里渊散射效应发生；第二种是光谱仪采集回光光谱成分，随着受激布里渊散射效应发生到超过阈值，反向光谱上首先会出现受激布里渊散射光，相对于信号光频移10mhz量级，随后在受激布里渊散射光周围出现脉冲尖峰，数量逐渐增多，光谱位置随机出现；第三种是示波器通过高频率光电探测器监测回光功率强度，示波器可以直面的观察高频脉冲，当高频脉冲出现，受激布里渊散
3、目前这四种方法中，第一种方法简单、设备要求低，但单一的判定有时会受到激光系统的干扰，例如回光中除了受激布里渊散射光之外还存在一定的剩余泵浦光，剩余泵浦光有时会占据回光的大部分，利用输出功率的万分之一有时会失之偏颇；第二种方法观测直接，效果明显，但若采用收集散射光的形式，会观测不到明显的受激布里渊散射光，同时光谱失真，若采用直接接入回光的形式，当回光功率过高时会损害光谱仪，系统安全性不高；第三种方法在时间灵敏度上好，但是单独使用容易受到噪声影响，脉冲在初始阶段容易被淹没，难以第一时间判断，系统可靠性差；第四种方法检测结果可靠性高，但是结构复杂，不易广泛推广使用。
4、因此，亟需一种监测受激布里渊散射效应的光学系统及监测方法以解决上述技术问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于，提供一种监测受激布里渊散射效应的光学系统及监测方法，用于改善现有的监测受激布里渊散射效应的系统存在监测单一、安全性不高、可靠性差和系统复杂等技术问题。
2、为解决上述技术问题，本专利技术首先提供了一种监测受激布里渊散射效应的光学系统，包括窄线宽种子源、第一光学器件、激光放大器以及回光监测模块，第一光学器件的第一输入端与窄线宽种子源的输出端连接，第一光学器件的第二输入端与回光监测模块的输入端连接，第一光学器件的第一输出端与激光放大器的输入端连接；
3、其中，第一光学器件用于将窄线宽种子源输送至激光放大器内进行窄线宽激光放大，并将激光放大器产生的受激布里渊散射光导出至回光监测模块；回光监测模块用于实时检测受激布里渊散射光的回光功率和光谱成分。
4、优选地，窄线宽种子源输出线偏振激光或非线偏振激光，窄线宽种子源的结构为线性腔振荡器或环形腔振荡器，窄线宽种子源的工作波段包括1.0µm波段、1.5µm波段或者2.0µm波段，窄线宽种子源的线宽小于0.1nm。
5、优选地，第一光学器件包括分光比为a:(100-a）的2×2第一耦合器、三端口隔离器以及环形器中的任意一种，a为大于0且小于100的任意数。
6、优选地，当第一光学器件为2×2第一耦合器时，第一光学器件的第一输入端的分光比为a，第一光学器件的第二输入端的分光比为100-a，第一光学器件的第一输出端的分光比为a，第一光学器件的第二输出端的分光比为100-a。
7、优选地，激光放大器为线偏振激光放大结构或非线偏振激光放大结构，激光放大器的泵浦结构为前向泵浦结构、反向泵浦结构或双端泵浦结构中的任意一种。
8、优选地，回光监测模块包括第二光学器件、功率计、激光衰减器和光谱仪，第二光学器件的输入端与第一光学器件的第二输入端连接，第二光学器件的第一输出端与功率计连接，第二光学器件的第二输出端与激光衰减器的输入端连接，激光衰减器的输出端与光谱仪连接。
9、优选地，第二光学器件包括分光比为b:(100-b）的1×2第二耦合器，b为大于0且小于100的任意数。
10、优选地，第二光学器件的第一输出端的分光比为b，第二光学器件的第二输出端的分光比为100-b。
11、相应地，本专利技术还提供一种监测方法，用于监测如上任一项的光学系统的受激布里渊散射效应，方法包括以下步骤：
12、s10，提供光学系统，并通过窄线宽种子源生成信号光；
13、s20，通过第一光学器件将信号光输入至激光放大器中进行窄线宽激光放大，并通过第一光学器件将激光放大器产生的受激布里渊散射光导出至回光监测模块；
14、s30，通过回光监测模块实时检测受激布里渊散射光的回光功率和光谱成分。
15、优选地，回光监测模块包括第二光学器件、功率计、激光衰减器和光谱仪，第二光学器件的输入端与第一光学器件的第二输入端连接，第二光学器件的第一输出端与功率计连接，第二光学器件的第二输出端与激光衰减器的输入端连接，激光衰减器的输出端与光谱仪连接。
16、本专利技术的有益效果是：区别于现有技术的情况，本专利技术提供了一种监测受激布里渊散射效应的光学系统及监测方法，上述监测受激布里渊散射效应的光学系统首先通过第一光学器件首先将窄线宽种子源输送至激光放大器内进行窄线宽激光放大，并将激光放大器产生的受激布里渊散射光导出至回光监测模块，以通过回光监测模块实时检测受激布里渊散射光的回光功率和光谱成分，从而实现了同时精准测量受激布里渊散射光功率和观测激光成分的目的，更有利于判断受激布里渊散射效应是否发生；进一步地，上述监测受激布里渊散射效应的光学系统通过调节第一光学器件和回光监测模块的分光比例，可以最大程度地保护窄线宽种子源和回光监测模块中的光谱仪不受回光的损害，达到准确判断受激布里渊散射效应和保护系统安全的目的。
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1.一种监测受激布里渊散射效应的光学系统，其特征在于，包括窄线宽种子源、第一光学器件、激光放大器以及回光监测模块，所述第一光学器件的第一输入端与所述窄线宽种子源的输出端连接，所述第一光学器件的第二输入端与所述回光监测模块的输入端连接，所述第一光学器件的第一输出端与所述激光放大器的输入端连接；
2.根据权利要求1所述的监测受激布里渊散射效应的光学系统，其特征在于，所述窄线宽种子源输出线偏振激光或非线偏振激光，所述窄线宽种子源的结构为线性腔振荡器或环形腔振荡器，所述窄线宽种子源的工作波段包括1.0µm波段、1.5µm波段或者2.0µm波段，所述窄线宽种子源的线宽小于0.1nm。
3.根据权利要求1所述的监测受激布里渊散射效应的光学系统，其特征在于，所述第一光学器件包括分光比为a:(100-a）的2×2第一耦合器、三端口隔离器以及环形器中的任意一种，a为大于0且小于100的任意数。
4.根据权利要求3所述的监测受激布里渊散射效应的光学系统，其特征在于，当所述第一光学器件为所述2×2第一耦合器时，所述第一光学器件的第一输入端的分光比为a，所述第一光学器
5.根据权利要求1所述的监测受激布里渊散射效应的光学系统，其特征在于，所述激光放大器为线偏振激光放大结构或非线偏振激光放大结构，所述激光放大器的泵浦结构为前向泵浦结构、反向泵浦结构或双端泵浦结构中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的监测受激布里渊散射效应的光学系统，其特征在于，所述回光监测模块包括第二光学器件、功率计、激光衰减器和光谱仪，所述第二光学器件的输入端与所述第一光学器件的第二输入端连接，所述第二光学器件的第一输出端与所述功率计连接，所述第二光学器件的第二输出端与所述激光衰减器的输入端连接，所述激光衰减器的输出端与所述光谱仪连接。
7.根据权利要求6所述的监测受激布里渊散射效应的光学系统，其特征在于，所述第二光学器件包括分光比为b:(100-b）的1×2第二耦合器，b为大于0且小于100的任意数。
8.根据权利要求7所述的监测受激布里渊散射效应的光学系统，其特征在于，所述第二光学器件的第一输出端的分光比为b，所述第二光学器件的第二输出端的分光比为100-b。
9.一种监测方法，用于监测如权利要求1~8任一项所述的光学系统的受激布里渊散射效应，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的监测方法，其特征在于，所述回光监测模块包括第二光学器件、功率计、激光衰减器和光谱仪，所述第二光学器件的输入端与所述第一光学器件的第二输入端连接，所述第二光学器件的第一输出端与所述功率计连接，所述第二光学器件的第二输出端与所述激光衰减器的输入端连接，所述激光衰减器的输出端与所述光谱仪连接。
...【技术特征摘要】
1.一种监测受激布里渊散射效应的光学系统，其特征在于，包括窄线宽种子源、第一光学器件、激光放大器以及回光监测模块，所述第一光学器件的第一输入端与所述窄线宽种子源的输出端连接，所述第一光学器件的第二输入端与所述回光监测模块的输入端连接，所述第一光学器件的第一输出端与所述激光放大器的输入端连接；
2.根据权利要求1所述的监测受激布里渊散射效应的光学系统，其特征在于，所述窄线宽种子源输出线偏振激光或非线偏振激光，所述窄线宽种子源的结构为线性腔振荡器或环形腔振荡器，所述窄线宽种子源的工作波段包括1.0µm波段、1.5µm波段或者2.0µm波段，所述窄线宽种子源的线宽小于0.1nm。
3.根据权利要求1所述的监测受激布里渊散射效应的光学系统，其特征在于，所述第一光学器件包括分光比为a:(100-a）的2×2第一耦合器、三端口隔离器以及环形器中的任意一种，a为大于0且小于100的任意数。
4.根据权利要求3所述的监测受激布里渊散射效应的光学系统，其特征在于，当所述第一光学器件为所述2×2第一耦合器时，所述第一光学器件的第一输入端的分光比为a，所述第一光学器件的第二输入端的分光比为100-a，所述第一光学器件的第一输出端的分光比为a，所述第一光学器件的第二输出端的分光比为100-a。
5.根据权利要求1所述的监测受激布里渊散射效应的光学系统，其特征在于，所述激光放大器为线偏振激光放大结构或非线偏振激光放...
【专利技术属性】
技术研发人员：廖世彪，徐中巍，王晓亮，刘韦志，
申请(专利权)人：武汉长进光子技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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