[發明專利]一種基于瑞利散射的高功率窄線寬光纖激光器及其工作方法

在審

• 申請號: 201811093271.0
• 申請日: 2018-09-19
• 公開（公告）號: CN108808432A
• 公開（公告）日: 2018-11-13
• 發明（設計）人: 劉兆軍;高悉寶;叢振華;謝永耀;王上;張行愚
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067;H01S3/0941;H01S3/30
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 葉亞林

1.一種基于瑞利散射的高功率窄線寬光纖激光器，其特征在于，包括沿光路設置的泵浦激光器、波分復用器、YAG-SiO₂摻雜光纖、第一光纖環形器、偏振控制器、第二光纖環形器、YAG-SiO₂光纖、可變光衰減器和法拉第旋轉鏡；所述第一光纖環形器還連接有高反射率光纖布拉格光柵；所述第二光纖環形器的輸出端還連接有光纖耦合器，光纖耦合器的一個輸出端與波分復用器連接，光纖耦合器的另一個輸出端為整個激光器的輸出端；所述波分復用器、YAG-SiO₂摻雜光纖、第一光纖環形器、偏振控制器、第二光纖環形器和光纖耦合器共同構成環形腔。

2.根據權利要求1所述的基于瑞利散射的高功率窄線寬光纖激光器，其特征在于，所述YAG-SiO₂摻雜光纖的纖芯為SiO₂與稀土離子摻雜的釔鋁石榴石YAG混合構成；摻雜的稀土離子為Yb³⁺、Cr³⁺、Er³⁺、Tm³⁺中任意一種或Er³⁺/Yb³⁺共摻雜離子；稀土離子在纖芯中為均勻摻雜，稀土離子摻雜濃度大于1×10²⁰ions/cm³；所述YAG-SiO₂光纖的纖芯為釔鋁石榴石YAG和SiO₂混合構成。

3.根據權利要求1所述的基于瑞利散射的高功率窄線寬光纖激光器，其特征在于，所述YAG-SiO₂摻雜光纖與第一光纖環形器的第一端口連接；高反射率光纖布拉格光柵與第一光纖環形器的第二端口連接；所述偏振控制器與第一光纖環形器的第三端口連接；所述偏振控制器與第二光纖環形器的第一端口連接，所述YAG-SiO2光纖與第二光纖環形器的第二端口連接，所述光纖耦合器與第二光纖環形器的第三端口連接。

4.根據權利要求3所述的基于瑞利散射的高功率窄線寬光纖激光器，其特征在于，所述第一光纖環形器與第二光纖環形器的工作波長均為1μm；第二光纖環形器第一端口到第二端口插入損耗為1.02dB；第二光纖環形器第二端口到第三端口插入損耗為1.16dB；第二光纖環形器第二端口到第一端口隔離度為20dB；第二光纖環形器第三端口到第二端口隔離度為20dB。

5.根據權利要求1所述的基于瑞利散射的高功率窄線寬光纖激光器，其特征在于，高反射率布拉格光纖光柵3dB帶寬為0.2nm，反射率為95％以上。

6.根據權利要求1所述的基于瑞利散射的高功率窄線寬光纖激光器，其特征在于，所述YAG-SiO₂摻雜光纖長度為1m，所述YAG-SiO₂光纖的長度為200m；YAG-SiO₂摻雜光纖和YAG-SiO₂光纖的光纖芯徑均為105μm。

7.根據權利要求1所述的基于瑞利散射的高功率窄線寬光纖激光器，其特征在于，所述光纖耦合器的工作波長為1μm，分光比為10:90。

8.根據權利要求1所述的基于瑞利散射的高功率窄線寬光纖激光器，其特征在于，所述泵浦激光器為單模半導體激光器，輸出泵浦光的中心波長為976nm。

9.一種如權利要求1-8任意一項所述高功率窄線寬光纖激光器的工作方法，其特征在于，包括步驟如下：

1)泵浦激光器發出泵浦光，泵浦光激發YAG-SiO₂光纖產生受激瑞利散射光；泵浦光和受激瑞利散射光在同一環形光路中傳播；

2)第二光纖環形器第二端口的泵浦光經過YAG-SiO₂光纖后被法拉第旋轉鏡反射，為受激瑞利散射光提供泵浦；

3)YAG-SiO₂光纖中的受激瑞利散射光通過第二光纖環形器的第三端口耦合回環形腔；

4)受激瑞利散射光再次經法拉第旋轉鏡反射后再次回到環形腔；受激瑞利散射光在回環形腔經過數次往返后從被泵浦的YAG-SiO₂摻雜光纖獲得增益，從而變成起振縱模并從光纖耦合器輸出。