[發(fā)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

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• 申請日: 2018-09-19
• 公開（公告）號: CN108808432A
• 公開（公告）日: 2018-11-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉兆軍;高悉寶;叢振華;謝永耀;王上;張行愚
• 申請（專利權(quán)）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(chǎn)權(quán)代理有限公司 37219
• 代理人: 葉亞林

本發(fā)明涉及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。本發(fā)明所述激光器包括沿光路設(shè)置的泵浦激光器、波分復用器、YAG?SiO₂摻雜光纖、第一光纖環(huán)形器、偏振控制器、第二光纖環(huán)形器、YAG?SiO₂光纖、可變光衰減器和法拉第旋轉(zhuǎn)鏡；所述第一光纖環(huán)形器還連接有高反射率光纖布拉格光柵；所述第二光纖環(huán)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(huán)形器、偏振控制器、第二光纖環(huán)形器和光纖耦合器共同構(gòu)成環(huán)形腔。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及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，屬于光纖激光器的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

高功率窄線寬單頻光纖激光器可以在實現(xiàn)高輸出功率的同時，保證激光具有良好的時間、空間相干性，噪聲低，結(jié)構(gòu)緊湊，光束質(zhì)量好等優(yōu)點，在工業(yè)生產(chǎn)、科學研究及國防等均有著重要的應(yīng)用。例如，高功率窄線寬單頻光纖激光器可應(yīng)用于光束合成、激光雷達、引力波探測、光纖通信、非線性頻率轉(zhuǎn)換、光電對抗等領(lǐng)域。

在高功率單頻光纖激光器的產(chǎn)生過程中，由于具有光纖的纖芯面積小、長度長的特點，使得激光在光纖中放大時容易產(chǎn)生受激布里淵散射等非線性效應(yīng)，其產(chǎn)生的斯托克斯光容易對激光器元件產(chǎn)生損傷，因而極大影響了激光器的輸出功率。利用受激瑞利反向散射作為線寬壓窄機制可以將單縱模光纖激光器的線寬壓縮到1kHz以下。而在高功率的光纖激光器中，受激布里淵增益因子比受激瑞利散射的增益因子大兩個數(shù)量級，且受激瑞利散射的增益帶寬較小，因而極易被掩埋在增益帶寬較寬的受激布里淵散射增益譜中。因此，要實現(xiàn)高功率窄線寬單頻光纖激光器需要有效提高光纖的受激布里淵散射散射閾值。

目前提高光纖的受激布里淵閾值，常采用的方法為在光纖上進行分段拉錐，減小增益光纖長度等。例如中國專利，公開號CN105958314A公開的單縱模窄線寬布里淵激光器就是利用拉錐的級聯(lián)形成受激瑞利散射，從而實現(xiàn)對激光器線寬的壓縮。分段拉錐的方法不僅制作工藝復雜，而且經(jīng)過拉錐后的非均勻光纖穩(wěn)定性下降，傳輸損耗增大。為了累積受激瑞利散射通常會使用百米量級的非均勻光纖，這極大地限制了激光器的性能。

而減小增益光纖長度的方法，雖然可以降低閾值，但是由于目前常用的石英基質(zhì)增益光纖受限于稀土離子的濃度淬滅效應(yīng)，其摻雜濃度水平無法進一步提升,因而泵浦吸收系數(shù)普遍偏低,減小增益光纖的長度也會減小激光的轉(zhuǎn)換效率，影響其輸出功率。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于瑞利散射的高功率窄線寬光纖激光器。

本發(fā)明還提供一種上述高功率窄線寬光纖激光器的工作方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種基于瑞利散射的高功率窄線寬光纖激光器，包括沿光路設(shè)置的泵浦激光器、波分復用器、YAG-SiO₂摻雜光纖、第一光纖環(huán)形器、偏振控制器、第二光纖環(huán)形器、YAG-SiO₂光纖、可變光衰減器和法拉第旋轉(zhuǎn)鏡；所述第一光纖環(huán)形器還連接有高反射率光纖布拉格光柵；所述第二光纖環(huán)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(huán)形器、偏振控制器、第二光纖環(huán)形器和光纖耦合器共同構(gòu)成環(huán)形腔。