[實用新型]一種隨機光纖激光產生系統

有效

• 申請號: 201920955111.6
• 申請日: 2019-06-24
• 公開（公告）號: CN209823099U
• 公開（公告）日: 2019-12-20
• 發明（設計）人: 馬鵬飛;來文昌;劉偉;宋家鑫;王濤;姜曼;許將明;粟榮濤;吳堅;馬閻星;周樸
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: H01S3/094
• 分類號: H01S3/094;H01S3/067
• 代理公司: 43225 長沙國科天河知識產權代理有限公司
• 代理人: 邱軼

本實用新型提供了一種隨機光纖激光產生系統，包括激勵光產生子系統以及隨機光纖激光器諧振腔；激勵光產生子系統產生兩路時域穩定的激勵光；兩路時域穩定的激勵光分別從前向和后向注入到隨機光纖激光器諧振腔中，隨機光纖激光器諧振腔在激勵光的抽運下，依賴于分布式拉曼增益和隨機瑞利散射反饋實現隨機光纖激光產生。本實用新型采用時域穩定激勵源泵浦隨機拉曼光纖激光器，抑制高階拉曼斯托克斯隨機光纖激光和輸出激光噪聲，實現大功率、低噪聲隨機光纖激光輸出，為多點探測、光纖傳感、光學成像等領域光纖光源設計提供新思路。

技術領域

本實用新型屬于強激光和非線性光纖光學技術領域，具體涉及一種大功率、低噪聲隨機光纖激光產生系統。

背景技術

激光器源于原子體系受激輻射過程產生大量同態、超高簡并度光子態，進而實現方向性好、單色性高的高相干性、高亮度激光輸出的系統。一般而言，激勵源、激光工作物質、諧振腔是構成激光器的三大要素。其中：激勵源作為抽運光抽運激光工作物質實現粒子數反轉，諧振腔實現自激振蕩和增益大于損耗條件，實現激光起振。針對光纖激光器而言，半導體激光器、固體激光器、光纖激光器等不同類型激光器均可作為光纖激光器的激勵源。諧振腔一般可由光纖光柵、Sagnac環等反饋器件構成，也可以由動態隨機光柵、隨機瑞利散射等隨機過程提供反饋。激光工作物質為提供放大增益的二維波導光纖，可以是包含實能級的摻鐿光纖、摻餌光纖、餌-鐿共摻光纖、摻銩光纖、摻鈥光纖等不同摻稀土離子增益光纖，也可以是包含虛能級的非線性增益光纖。利用上述產生機制，可以實現摻鐿光纖激光器、摻餌光纖激光器、餌-鐿共摻光纖激光器、摻銩光纖激光器、摻鈥光纖激光器、拉曼光纖激光器、布里淵光纖激光器、超熒光光源、隨機光纖激光器等不同類型的光纖光源。

與其他類型光纖激光器相比，隨機拉曼光纖激光器利用虛能級分布式拉曼增益和隨機反饋實現光放大，在輸出激光性能提升上具有特殊優勢。具體而言，隨機拉曼光纖激光器中的放大增益由分布式拉曼放大過程提供，激射波長無需受摻雜離子發射波長的約束，且不存在摻稀土離子光纖在放大過程中粒子數反轉導致的空間燒孔效應，具備向大功率、超寬波長范圍發展的巨大潛力。此外，在隨機拉曼光纖激光器中，輸出端無需固定的反饋器件，實現結構簡單，可有效避免輸出端反饋器件濾波特性導致的激光器時域起伏，是實現低噪聲光纖激光輸出的有效途徑。

在隨機拉曼光纖激光器中，為了抑制模間四波混頻對光譜純度的影響，提供足夠的分布式反饋和放大增益，一般需采用纖芯較小的光纖且光纖長度一般在百米量級以上。因此，高階拉曼斯托克斯隨機光纖激光會嚴重影響系統向大功率發展。為了克服上述問題，研究人員提出采用雙芯光纖、錐形光纖等新型光纖設計抑制隨機拉曼光纖激光器中的高階拉曼斯托克斯隨機光纖激光產生。然而，依賴于新型光纖設計的高階拉曼斯托克斯隨機光纖激光抑制方法技術復雜度高、實現難度大、成本高昂。此外，同時兼顧高階拉曼斯托克斯隨機光纖激光和輸出激光噪聲抑制的大功率隨機拉曼光纖激光器仍未見報道。因此，綜合兼顧高階拉曼斯托克斯隨機光纖激光和輸出激光噪聲抑制，提出實現大功率、低噪聲隨機光纖激光新的有效技術手段具有重要的科學意義和現實需要。

實用新型內容

針對現有強激光和非線性光纖光學技術領域中存在的不足，本實用新型基于隨機拉曼光纖激光器中激勵源噪聲傳遞特性，提出一種隨機光纖激光產生系統，本實用新型采用時域穩定激勵源泵浦隨機拉曼光纖激光器，抑制高階拉曼斯托克斯隨機光纖激光和輸出激光噪聲，實現大功率、低噪聲隨機光纖激光輸出，為多點探測、光纖傳感、光學成像等領域光纖光源設計提供新思路。

為實現上述技術目的，本實用新型的技術方案是：

一種隨機光纖激光產生系統，包括激勵光產生子系統以及隨機光纖激光器諧振腔；

激勵光產生子系統產生兩路時域穩定的激勵光；兩路時域穩定的激勵光分別從前向和后向注入到隨機光纖激光器諧振腔中，隨機光纖激光器諧振腔產生隨機光纖激光并輸出。

本實用新型中，激勵光產生子系統包括激勵源種子、全光纖分束器陣列、激勵源種子放大陣列、激勵光合束陣列和激勵-信號合束模塊；