[發(fā)明專利]能同時(shí)抑制光纖激光器中自相位調(diào)制和四波混頻的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010568471.8
• 申請(qǐng)日: 2020-06-19
• 公開（公告）號(hào): CN111725694B
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 沈華;楊飛燕;矯岢蓉;朱日宏;卞殷旭;韓志剛;孔慶慶
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H01S3/067
• 分類號(hào): H01S3/067;H01S3/10
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 朱沉雁

本發(fā)明公開了一種能同時(shí)抑制光纖激光器中自相位調(diào)制和四波混頻的方法，針對(duì)光纖激光器中由自相位調(diào)制和四波混頻激發(fā)的寄生激光引起的輸出光譜主瓣展寬，根據(jù)寄生激光光譜特性提出了一種相移長周期光纖光柵，該光柵具有兩個(gè)以信號(hào)激光中心波長為中心呈旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的諧振峰，且兩諧振峰波長與寄生激光波長相對(duì)應(yīng)，能夠?qū)⒓纳す鈴睦w芯模耦合至包層模。利用基于微波的熱處理方法，大幅度降低了光柵的溫度系數(shù)，同時(shí)結(jié)合飛秒激光制作的均勻性包層?空氣全耦合器件將寄生激光從包層模耦合至空氣中，從而提高光纖激光器的線寬水平。相比于現(xiàn)有方法，本發(fā)明提出的方法具有成本低、靈活性強(qiáng)、適用于不同結(jié)構(gòu)光纖激光器等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高功率光纖激光器領(lǐng)域，具體涉及一種能同時(shí)抑制光纖激光器中自相位調(diào)制和四波混頻的方法。

背景技術(shù)

隨著窄線寬光纖激光器功率的不斷提升，光纖中的非線性效應(yīng)如自相位調(diào)制和四波混頻嚴(yán)重惡化了激光器的線寬水平，阻礙了窄線寬激光器朝大功率方向發(fā)展的步伐?，F(xiàn)有的抑制非線性效應(yīng)的方法主要有光子晶體光纖和單頻激光相位調(diào)制等方法。其中，光子晶體光纖還處于實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和理論分析階段，且制作工藝復(fù)雜，實(shí)用性不佳；單頻激光相位調(diào)制大多利用極窄線寬的單頻激光器作為種子源，但隨著功率的不斷提升，放大級(jí)中仍會(huì)激發(fā)嚴(yán)重的非線性效應(yīng)，嚴(yán)重惡化激光器的線寬水平。且這兩種方法都存在抑制上限，當(dāng)超過一定功率時(shí)，上述兩種方法失效。因此目前高功率窄線寬光纖激光器領(lǐng)域急需一種廉價(jià)而簡單的方法實(shí)現(xiàn)來優(yōu)化高功率光纖激光器的線寬水平。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種能同時(shí)抑制光纖激光器中自相位調(diào)制和四波混頻的方法，抑制了高功率光纖激光器由于自相位調(diào)制和四波混頻引起的光譜展寬，實(shí)現(xiàn)了高功率光纖激光器的窄線寬輸出，具有成本低、體積小、靈活性強(qiáng)、適用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種能同時(shí)抑制光纖激光器中自相位調(diào)制和四波混頻的方法，針對(duì)光纖激光器中由自相位調(diào)制和四波混頻造成的在信號(hào)光主瓣周圍的展寬，提出了一種相移長周期光纖光柵，該相移長周期光柵具有兩個(gè)以信號(hào)激光中心波長為中心呈旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的諧振峰，且兩諧振峰波長與自相位調(diào)制和四波混頻激發(fā)的寄生激光的中心波長相對(duì)應(yīng)。所述相移長周期光纖光柵能夠?qū)⒓纳す鈴睦w芯模耦合至包層模，接著利用均勻性包層-空氣全耦合器件將寄生激光從包層模耦合至空氣中，最終有效抑制由自相位調(diào)制和四波混頻引起的光譜展寬，從而大幅度提高光纖激光器的線寬水平。

進(jìn)一步地，所述能同時(shí)抑制光纖激光器中自相位調(diào)制和四波混頻效應(yīng)的相移長周期光纖光柵具有兩個(gè)以信號(hào)激光中心波長為中心呈旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的諧振峰，且諧振峰的中心波長與自相位調(diào)制和四波混頻激發(fā)的寄生激光的中心波長相對(duì)應(yīng)，該種光纖光柵能夠?qū)⒓纳す鈴睦w芯模耦合至包層模。

進(jìn)一步地，采用微波退火技術(shù)對(duì)所述能同時(shí)抑制光纖激光器中自相位調(diào)制和四波混頻的相移長周期光纖光柵進(jìn)行熱處理從而降低光柵自身的溫度系數(shù)，使該種新型光纖光柵具備承載高功率激光的特性。

一種能同時(shí)抑制光纖激光器中自相位調(diào)制和四波混頻的相移長周期光纖光柵的刻寫方法，根據(jù)所應(yīng)用的光纖激光器的中心波長、帶寬和非線性效應(yīng)引起的寄生激光的中心波長、帶寬設(shè)計(jì)所需相移長周期光纖光柵的中心波長、帶寬，根據(jù)模式耦合理論對(duì)所需相移長周期光纖光柵的周期大小、周期個(gè)數(shù)、折射率調(diào)制深度以及相移位置進(jìn)行仿真。

進(jìn)一步地，根據(jù)所設(shè)計(jì)的參數(shù)利用紫外逐點(diǎn)寫入法刻寫能同時(shí)抑制自相位調(diào)制和四波混頻的相移長周期光纖光柵，從而將寄生激光從纖芯模耦合至包層模。

進(jìn)一步地，采用微波退火技術(shù)對(duì)所述光柵進(jìn)行熱處理，使該種新型光纖光柵具備承載高功率激光的特性。

進(jìn)一步地，利用飛秒激光光刻的方法制作均勻性包層-空氣全耦合器件，從而將寄生激光從包層模耦合到空氣中去。