[發明專利]一種反饋增強型摻鉺光纖光柵隨機激光器

在審

• 申請號: 201810257611.2
• 申請日: 2018-03-27
• 公開（公告）號: CN108565667A
• 公開（公告）日: 2018-09-21
• 發明（設計）人: 劉昭鑫;董新永;楊晶
• 申請（專利權）人: 中國計量大學
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067;H01S3/30
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種反饋增強型摻鉺光纖光柵隨機激光器，包括泵浦激光器，波分復用器，高反射光纖光柵，弱反射摻鉺光纖光柵串。本發明所述光纖激光器具有低閾值，轉換效率高等優點，屬于激光器技術領域。本發明利用在摻鉺光纖上刻寫弱反射光纖光柵串提供弱分布反饋。本發明利用兩個高反射光纖光柵增加腔內反饋，提高激光轉換效率以及輸出功率。本發明所述光纖激光器，在光通信等領域有著巨大的應用潛力。

技術領域

本發明屬于激光器技術領域，具體涉及一種反饋增強型摻鉺光纖光柵隨機激光器。

背景技術

隨機光纖激光器是一種基于無序介質中的散射光在傳輸過程中不斷被增益放大的新型無腔結構激光器，它具有穩定性好、結構小巧簡單（無需腔鏡）、以及空間不相干優點，這些特點使得其在許多應用方面有著廣闊的發展前景，如長距離光纖通信、光子晶體光源、生物醫學成像、遙感等。

2010年，實驗證實了完全利用光纖中的微弱后向瑞利散射光作為反饋機制的隨機分布反饋光纖激光器，雖然后向散射系數很小，但是在超長距離光纖中可以得到積累并被持續放大，當增益大于損耗時，便會形成隨機激光輸出。因此開辟了光纖激光器研究的新方向，帶動了持續的開發及應用研究。它特殊的光學機制使其在很多領域具有極大的優勢，顯示了很強的競爭力，成為目前研究發展的主流。但是由于光纖中引起的瑞利散射很弱等原因，導致了這類光纖激光器具有高閾值、低輸出功率以及低功率轉換效率等不足。

光纖光柵是通過一定的方法在光纖纖芯形成永久性折射率周期性變化的光纖器件。由于具有選擇性反射的特點，可用于光纖激光器中。這樣的激光器具有成本低、便于和光纖耦合、穩定性高、波長易調諧等優點。隨著科研的不斷深入，有科研人員提出將光纖光柵刻寫于特種光纖并用于光纖激光器中，這樣不僅可以縮短光纖激光器的腔長，更具有降低閾值等優點。

本發明在上述的基礎上，在摻鉺光纖上刻寫弱反射光纖光柵串并與兩個高反射光纖光柵相結合，提出一種結構新型、高轉換效率、輸出穩定的隨機光纖激光器。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提出了一種反饋增強型摻鉺光纖光柵隨機激光器，通過在摻鉺光纖上刻寫弱反射光纖光柵串提供弱分布反饋，利用兩個高反射光纖光柵增加腔內反饋，提高激光轉換效率以及輸出功率。

本發明解決技術問題所采取的技術方案如下：

一種反饋增強型摻鉺光纖光柵隨機激光器，其特征在于由泵浦激光器1，波分復用器2，第一高反射光纖光柵3，弱反射摻鉺光纖光柵串4，第二高反射光纖光柵5組成；泵浦激光器1與波分復用器2的輸入端相連，波分復用器2的輸出一端連接第一高反射光纖光柵3，波分復用器2的輸出另一端依次連接弱反射摻鉺光纖光柵串4和第二高反射光纖光柵5，第二高反射光纖光柵5的另一端輸出激光；其中，第一高反射光纖光柵3保持與泵浦激光器1同側，或其與弱反射摻鉺光纖光柵串4、第二高反射光纖光柵5保持同側。

根據權利要求1所述的一種反饋增強型摻鉺光纖光柵隨機激光器，其特征在于，所述弱反射摻鉺光纖光柵串4中的各光纖光柵間距在1-100mm內隨機分布；所述第一高反射光纖光柵3、第二高反射光纖光柵5與弱反射摻鉺光纖光柵串4的中心波長以及帶寬一致。

本發明的工作原理為：

開啟泵浦激光器1，泵浦光通過波分復用器2耦合進入線形腔，在弱反射摻鉺光纖光柵串4中，Er3+吸收泵浦光能量后，從基態躍遷到高能級態，并以無輻射方式躍遷到亞穩態能級，Er3+不斷吸收泵浦光能量在上能級聚集，最終實現能級間粒子數反轉，從而產生受激輻射，對C波段的光進行光增益放大。同時，由于弱反射摻鉺光纖光柵串4中的安德森局域化現象，使得光在弱反射摻鉺光纖光柵串4中發生多次弱反射，產生類似于諧振腔的閉合環形腔，光在弱反射串中不斷被增益放大。其中，后向和前向的光從弱反射摻鉺光纖光柵串4出射后分別進入第一高反射光纖光柵3和第二高反射光纖光柵5，并分別被反射進入弱反射摻鉺光纖光柵串4中再次增益放大。因此，當腔內的增益大于損耗時，產生激光。