[發明專利]一種低噪聲高功率單頻光纖激光器與方法

在審

• 申請號: 202010254857.1
• 申請日: 2020-04-02
• 公開（公告）號: CN111541137A
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發明（設計）人: 楊昌盛;汪威威;徐善輝;關先朝;趙齊來;楊中民
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067;H01S3/094;H01S3/10;H01S3/105
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 蔡克永

1.一種低噪聲高功率單頻光纖激光器，其特征在于包括如下部件：單頻激光諧振腔(1)、波分復用器(2)、單模半導體激光器(3)、第一光隔離器(4)、光纖預放大器(5)、光環行器(6)、雙包層增益光纖(7)、合束器(8)、多模半導體激光器(9)、激光反饋裝置(10)、光濾波器(11)和第二光隔離器(12)；各個部件之間連接關系為：

單頻激光諧振腔(1)、波分復用器(2)、第一光隔離器(4)、光纖預放大器(5)和光環行器(6)的a端順次連接；

光環行器(6)的b端、雙包層增益光纖(7)、合束器(8)的信號端和激光反饋裝置(10)順次相連；

光環行器(6)的c端、光濾波器(11)和第二光隔離器(12)順次連接；單模半導體激光器(3)與波分復用器(2)的泵浦端相連；

多模半導體激光器(9)與合束器(8)的泵浦端相連；

第二光隔離器(12)的輸出端作為單頻光纖激光輸出端口。

2.根據權利要求1所述低噪聲高功率單頻光纖激光器，其特征在于：所述單頻激光諧振腔(1)的結構類型為線性腔、環形腔或復合腔。

3.根據權利要求2所述低噪聲高功率單頻光纖激光器，其特征在于：所述單頻激光諧振腔(1)的激光工作介質為光纖纖芯均勻摻雜稀土發光離子，光纖纖芯和包層的基質材料均為磷酸鹽玻璃、鍺酸鹽玻璃、碲酸鹽玻璃、硅酸鹽玻璃中的一種或者兩種的組合。

4.根據權利要求1-3中任一項所述低噪聲高功率單頻光纖激光器，其特征在于：所述雙包層增益光纖(7)的長度為0.5-30m。

5.根據權利要求4所述低噪聲高功率單頻光纖激光器，其特征在于：所述合束器(8)為(n+1)x1類型合束器。

6.根據權利要求4所述低噪聲高功率單頻光纖激光器，其特征在于：所述多模半導體激光器(9)的輸出功率大于等于0.5W。

7.根據權利要求4所述低噪聲高功率單頻光纖激光器，其特征在于：所述激光反饋裝置(10)為光耦合器或者法拉第反射鏡和可調諧光衰減器組合而成。

8.根據權利要求4所述低噪聲高功率單頻光纖激光器，其特征在于：所述激光反饋裝置(10)由光耦合器構成時，光耦合器的小輸出端口和大輸出端口連接在一起，形成光纖環結構；由法拉第反射鏡和可調諧光衰減器組合構成時，可調諧光衰減器的衰減量為0-30dB。

9.根據權利要求2所述低噪聲高功率單頻光纖激光器，其特征在于：所述雙包層增益光纖(7)、多模半導體激光器(9)和合束器(8)組成激光飽和放大裝置，同時用于放大信號光的功率和抑制信號光的低頻段噪聲；所述第二光隔離器(12)的輸出端為高功率光纖準直器、高功率光纖端帽中的一種。

10.一種低噪聲高功率單頻光纖激光器的運行方法，其特征在由權利要求1～9中任一項所述低噪聲高功率單頻光纖激光器實現，包括如下步驟：

單模半導體激光器(3)對單頻激光諧振腔(1)進行纖芯泵浦，單頻激光諧振腔(1)輸出的信號光經過光纖預放大器(5)實現激光功率預放大；

然后進入光環行器(6)的a端，從光環行器(6)的b端輸出，并依次進入雙包層增益光纖(7)和合束器(8)，再由多模半導體激光器(9)對信號光進行包層泵浦，被放大的信號光進入激光反饋裝置(10)，通過調節激光反饋裝置(10)的反射率，使得信號光再依次注入合束器(8)和雙包層增益光纖(7)并工作在非線性飽和區域，進而降低激光功率波動，達到噪聲抑制的效果；經過噪聲抑制和功率放大的信號光再進入光環行器(6)的b端，并由光環行器(6)的c端輸出，最后單頻光纖激光再依次經過光濾波器(11)和第二光隔離器(12)的輸出端輸出。