[發明專利]一種抑制SBS實現高功率單頻光纖激光輸出的方法

有效

• 申請號: 202010733214.5
• 申請日: 2020-07-27
• 公開（公告）號: CN112018587B
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 徐善輝;楊昌盛
• 申請（專利權）人: 橫琴東輝科技有限公司
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067;H01S3/09;H01S3/10;H01S3/13
• 代理公司: 珠海飛拓知識產權代理事務所(普通合伙) 44650
• 代理人: 陳李青

本發明公開了一種抑制SBS實現高功率單頻光纖激光輸出的系統及方法，系統為：基于主振蕩器功率放大器(MOPA)結構的全光纖激光系統；該系統由種子光纖和主放大器組成；種子激光器通過模場適配器耦合到主放大級，主放大器級由合束器、半導體激光器、Nufern PLMA?YDF?25/400、包層功率剝離器(CPS)和輸出石英塊保持器(QBH)組成。方法包含以下步驟：1、對泵浦光進行篩選，2、對泵浦光進行光束整形提高光束質量，3、合束器進行選擇，4、改變信號光大小與泵浦光測試功率大?。槐景l明通過提高上能級與下能級轉移速率以提高輸出光功率，為提高泵浦光的使用率，對泵浦光光束進行整形提高其光束質量進一步增加泵浦光吸收。

【技術領域】

本發明涉及光纖激光技術領域，具體涉及到一種抑制SBS實現高功率單頻光纖激光輸出的系統及方法。

【背景技術】

單頻光纖激光器具有結構簡單、體積小、重量輕、散熱性好、環境影響小、免維護等優點。在很多應用領域，通常要求單頻光纖激光具有大功率或高能量輸出，如非線形頻率轉換、相干合束、激光雷達等。甚至，一些更為特殊的應用領域，對輸出激光的工作波長、偏振態、線寬、光束質量、運轉狀態等性能指標也提出了一定的要求。然而，基于單一振蕩器(或諧振腔) 形式的單頻光纖激光器，雖然可以實現穩定地單一縱模(單頻)激光運轉，但是一般都使用單模纖芯泵浦方式，強烈受制于單模泵浦源可提供的低泵浦功率和腔內熱效應等因素，其輸出功率被限制在百毫瓦量級水平。從上述的分析可知，依賴單一振蕩器或諧振腔直接輸出大功率單頻光纖激光存在困難。為了獲得大功率單頻光纖激光輸出，可以將小功率單頻激光器作為種子源，使用主振蕩功率放大(master oscillator power amplifier，MOPA)技術方案進行單頻激光的功率放大。在大功率MOPA單頻激光器中，由于雙包層光纖相對有限的纖芯尺寸、較長的作用長度以及線寬較窄，容易受到非線形效應的影響。對于連續單頻光纖激光器而言，存在的主要非線形效應有受激布里淵散射(SBS)、受激拉曼散射(SRS)和光克爾效應等。

窄線寬MOPA單頻激光輸出功率還是主要受限于SBS效應，當前進一步提升MOPA單頻激光輸出功率的關鍵問題就是如何抑制SBS效應。提高 SBS閾值的方式主要有：①增大雙包層光纖的模場面積(大芯徑)以降低信號激光的功率密度，即使用短長度(典型：1～3m)大模場面積光纖；②在沿雙包層光纖軸向施加溫度或應力分布等，以降低SBS的有效增益系數；③使用窄線寬或多波長種子源，信號功率分布在多個頻率成分上，使得每個頻率成分的譜功率密度降低；④使用特殊結構的光纖來抑制SBS。

抑制SBS最有效方式使用短長度大芯徑的高摻雜Yb3+增益光纖，但大芯徑影響激光器光束質量指標，同時高慘雜增益光纖市場難以購買。為解決上述問題，本發明在不增加芯徑與慘雜濃度采用(6+1)×1合數器增大泵浦光耦合進增益光纖以提高Yb3+上能級轉化率，同時提高注入信號光功率增加上能級粒子轉移至下能級。通過提高上能級與下能級轉移速率以提高輸出光功率。為提高泵浦光的使用率，對泵浦光光束進行整形提高其光束質量進一步增加泵浦光吸收。

【發明內容】

為解決上述問題，本發明提出了一種抑制SBS實現高功率單頻光纖激光輸出的系統及方法。

本發明的技術方案如下：

一種抑制SBS實現高功率單頻光纖激光輸出的方法：

所述抑制SBS實現高功率單頻光纖激光輸出的系統為基于主振蕩器功率放大器(MOPA)結構的全光纖激光系統；該系統由種子光纖和主放大器組成；種子激光器通過模場適配器耦合到主放大級；

所述主放大器級由(6+1)×1合束器、6個半導體激光器、Nufern PLMA-YDF-25/400、包層功率剝離器(CPS)和輸出石英塊保持器(QBH) 組成；

所述抑制SBS實現高功率單頻光纖激光輸出的方法包括如下步驟：

步驟1：對泵浦光進行篩選：