[發(fā)明專利]波長可調(diào)諧的隨機光纖激光器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110396583.0
• 申請日: 2011-12-02
• 公開（公告）號: CN102437500A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發(fā)明（設計）人: 丁迎春;滕瑞新;陳露露;孟慶云;許海軍
• 申請（專利權(quán)）人: 北京化工大學
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067;H01S3/094;H01S3/30
• 代理公司: 北京思海天達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及一種在光纖中的分布式瑞利散射經(jīng)拉曼放大后形成激光的系統(tǒng)。特別地涉及通過產(chǎn)生可控的分布式拉曼增益而產(chǎn)生可調(diào)諧的隨機光纖激光。與傳統(tǒng)的光纖激光器相比，該系統(tǒng)沒有激光諧振腔，屬于新型激光器件領域。?

背景技術(shù)

在文獻中Sergei?K.Turitsyn，Sergey?A.Babin，Atalla?E.El-Taher，Paul?Harper，Dmitriy?V.Churkin，Sergey?I.Kablukov，Juan?Diego?Ania-Castanon，Vassilis?Karalekas?and?Evgenii?V.Podivilov.Random?distributed?feedback?fibre?laser.Nature?Photon.2010，4，231-235中介紹一種隨機光纖激光器系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中兩束等功率的1455nm的泵浦光從從光纖的中點處沿相反方向耦合進光纖(光纖的總長度是83km。在光纖中傳輸?shù)墓庾佑捎谡凵渎什痪鶆虬l(fā)生相干散射，形成了分布式的瑞利散射(RS，其中少數(shù)瑞利后向散射的光子沿著光纖傳輸。泵浦光沿著光纖提供了分布式拉曼增益。當總增益大于總損耗時瑞利后向散射的光被放大，形成隨機激光從光纖的兩端射出，出射激光的波長是1550nm。?

此技術(shù)的問題和不足是：?

1.波長問題。由于系統(tǒng)采用的波長為1455nm的泵浦源，所以瑞利后向散射光經(jīng)過一級拉曼放大后產(chǎn)生的隨機激光波長為固定的1550nm。?

2.激光器的斜率效率問題。該系統(tǒng)中拉曼泵浦光經(jīng)拉曼放大后剩余的光雖然有部分利用，但不是全部利用，不利于提高激光器的量子效率。?

3.拉曼增益譜的形狀固定不變問題。上述系統(tǒng)中拉曼增益譜形狀是固定的，一方面使得激光器的閾值較高，達到了1.6W，所以必須想辦法降低閾值。另一方面也不利于進一步研究這種新型的隨機激光的動力學特性。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述隨機激光器的不足，提出了基于對級聯(lián)的分布式拉曼放大的增益和增益譜形狀進行控制以實現(xiàn)波長可調(diào)諧的隨機光纖激光器的方法。采用高功率波長可調(diào)諧激光器作為泵浦源，低能量波長可?調(diào)諧激光器作為種子源，一方面可以在通信窗口內(nèi)獲得波長可連續(xù)調(diào)諧的隨機激光，另一方面可以動態(tài)的控制拉曼增益的幅度和拉曼增益譜的形狀等，對深入研究隨機激光的動力學特性具有更好的靈活性和可操作性。同時，可以降低隨機激光的閾值和提高激光的輸出功率。還通過附加反射器，對拉曼泵浦光和一級種子光的剩余能量重復利用，提高了隨機激光器的斜率效率。?

本發(fā)明的基本思想如下：?

本發(fā)明提供了一種以光纖作為增益介質(zhì)的隨機光纖激光器系統(tǒng)。采用級聯(lián)的分布式拉曼放大方案，由高功率波長可調(diào)諧激光器作為第一泵浦源通過級聯(lián)多級低能量的波長可調(diào)諧的種子源激光器，產(chǎn)生分布式拉曼放大光，光纖中產(chǎn)生的分布式瑞利后向散射光，經(jīng)過多級拉曼放大后產(chǎn)生隨機激光。第一種子源激光器的頻率比第一泵浦源激光器的頻率下移一個拉曼頻移，例如13THz(設為光纖中的拉曼頻移，一般與光纖種類有關，對于不同的光纖拉曼頻移會有變化，第二種子源激光器的頻率比第一種子源的激光頻率下移13THz，以此類推，最終輸出的隨機激光的頻率是最后一級種子源激光的頻率下移13THz以后的結(jié)果。這種泵浦方法中可以通過控制泵浦光和種子光的波長，達到動態(tài)控制隨機激光的波長的目的。還可以通過附加種子源，控制拉曼增益的大小和拉曼增益譜的形狀，增加了系統(tǒng)的靈活性。還可以通過反饋拉曼作用后剩余的泵浦能量或種子光能量，提高輸出隨機激光的斜率效率。?

泵浦源的波長短于最終期望得到的隨機激光的波長，第一泵浦源通過和一系列低能量、低成本的種子源級聯(lián)作用后，發(fā)生一系列拉曼變換，最終在光纖中的分布式瑞利后向散射光經(jīng)過連續(xù)拉曼頻移的高能量泵浦光的拉曼放大作用，形成隨機激光，從耦合器中輸出。?

在進一步的實驗方案中，提供了一種系統(tǒng)，這種系統(tǒng)通過在作為激光增益介質(zhì)的光纖的末端加上反射器，將第一次受激拉曼放大作用后第一泵浦光或第一種子光剩余的能量反饋回光纖中，經(jīng)過再次的拉曼放大作用，在光纖中產(chǎn)生的分布式瑞利后向散射光經(jīng)過拉曼放大后產(chǎn)生的隨機激光和之前產(chǎn)生的隨機激光一起從耦合器中輸出。這種方法提高了輸出隨機激光的斜率效率，使其高于30％，提高了能量利用率。?