[發明專利]一種基于纖芯尺寸縱向漸變增益光纖的全光纖激光振蕩器

在審

• 申請號: 201810801634.5
• 申請日: 2018-07-20
• 公開（公告）號: CN108683064A
• 公開（公告）日: 2018-10-19
• 發明（設計）人: 王小林;葉云;史塵;曾令筏;張漢偉;許曉軍;奚小明;韓凱;周樸;司磊;陳金寶
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067
• 代理公司: 長沙國科天河知識產權代理有限公司 43225
• 代理人: 邱軼

1.一種基于纖芯尺寸縱向漸變增益光纖的全光纖激光振蕩器，其特征在于，它包括纖芯尺寸縱向漸變的增益光纖(1)、高反射光纖光柵(2)、低反射光纖光柵(3)、光纖耦合半導體激光器(4)、泵浦合束器(5)、信號傳能光纖(6)、泵浦傳能光纖(7)、包層光濾除器(8)、光纖端帽(9)；

所述高反射光纖光柵(2)、纖芯尺寸縱向漸變增益光纖(1)、低反射光纖光柵(3)通過信號傳能光纖(6)依次連接，形成光纖激光諧振腔；

所述光纖耦合半導體激光器(4)輸出激光經過泵浦傳能光纖(7)注入泵浦合束器(5)，然后從泵浦合束器(5)傳出，通過信號傳能光纖(6)注入到所述光纖激光諧振腔中；

光纖激光諧振腔輸出激光經過包層光濾除器(8)后，由光纖端帽(9)擴束輸出；

所述纖芯尺寸縱向漸變的增益光纖(1)包括纖芯(1-1)、內包層(1-2)、外包層(1-3)，所述內包層(1-2)包裹住纖芯(1-1)，外包層(1-3)包在內包層(1-2)外，整體構成增益光纖，纖芯(1-1)和外包層(1-3)橫截面為圓形、內包層(1-2)橫截面為圓形或正八邊形，纖芯(1-1)的尺寸沿光纖長度方向先變大后變小，所述內包層(1-2)沿光纖長度方向的橫截面及橫截面的外接圓直徑沿光纖長度方向恒定不變，所述外包層(1-3)的直徑沿光纖長度方向恒定不變。

2.如權利要求1所述的基于纖芯尺寸縱向漸變增益光纖的全光纖激光振蕩器，其特征在于，所述纖芯(1-1)包括兩段小直徑區域(1-4、1-8)、一段大直徑區域(1-5)和兩段過渡直徑區域(1-6、1-7)，所述小直徑區域(1-4)、過渡直徑區域(1-6)、大直徑區域(1-5)、過渡直徑區域(1-7)、小直徑區域(1-8)依次連接形成直徑沿光纖方向先變大后變小的纖芯(1-1)。

3.如權利要求2所述的基于纖芯尺寸縱向漸變增益光纖的全光纖激光振蕩器，其特征在于，所述兩段小直徑區域(1-4、1-8)的直徑相同且沿光纖長度方向恒定，長度均在1～10米范圍內、歸一化頻率小于3.8；大直徑區域(1-5)的長度1～10米、直徑沿光纖長度方向為定值且不小于30微米；兩段過渡直徑區域(1-6、1-7)的長度均在0.01～1米范圍內，兩者的直徑漸變率相同且直徑和歸一化頻率沿光纖長度變化，其小端的尺寸和歸一化頻率不小于小直徑區域(1-4、1-8)的尺寸和歸一化頻率、大端的尺寸和歸一化頻率不大于大直徑區域(1-5)的尺寸和歸一化頻率。

4.根據權利要求3所述的基于纖芯尺寸縱向漸變增益光纖的全光纖激光振蕩器，其特征在于，還包括后向泵浦信號合束器(10)，所述后向泵浦信號合束器(10)設置在低反射光纖光柵(3)和包層光濾除器(8)之間；所述后向泵浦信號合束器(10)包括一個信號輸入臂、一個信號輸出臂，一個或多個泵浦輸入臂；所述后向泵浦信號合束器(10)的輸出信號臂與低反射光纖光柵(3)通過信號傳能光纖(6)連接，其信號輸入臂與包層光濾除器(8)通過信號傳能光纖(6)連接，其泵浦輸入臂與另外一組光纖耦合半導體激光器(4)通過泵浦傳能光纖(7)連接。

5.根據權利要求3所述的基于纖芯尺寸縱向漸變增益光纖的全光纖激光振蕩器，其特征在于，所述纖芯尺寸縱向漸變的增益光纖(1)為摻稀土離子的增益光纖，用于激光產生和傳輸的光纖；且光纖的橫截面結構選自雙包層或三包層結構的光纖橫截面結構中的一種；當所述纖芯尺寸縱向漸變增益光纖(1)的橫截面結構為雙包層結構時，內包層(1-2)直徑或外接圓直徑在100～1000微米之間；外包層(1-3)的直徑在250～2000微米之間。

6.根據權利要求3所述的基于纖芯尺寸縱向漸變增益光纖的全光纖激光振蕩器，其特征在于，所述高反射光纖光柵(2)是激光諧振腔的高反射器件，其反射率大于90％，反射中心波長與所述低反射光纖光柵(3)的中心波長匹配，高反射光纖光柵(2)的光纖纖芯直徑與信號傳能光纖(6)的直徑匹配，用于將信號激光的絕大部分反射會諧振腔內。