[發明專利]超寬帶啁啾傾斜光纖光柵刻寫裝置、刻寫方法以及激光系統

在審

• 申請號: 202010736421.6
• 申請日: 2020-07-28
• 公開（公告）號: CN111856643A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 王澤鋒;王蒙;李宏業;田鑫;趙曉帆;饒斌裕;胡琪浩;奚小明;陳子倫;潘志勇;王小林;許曉軍;陳金寶
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G02B6/02
• 分類號: G02B6/02
• 代理公司: 長沙國科天河知識產權代理有限公司 43225
• 代理人: 周達

一種超寬帶啁啾傾斜光纖光柵刻寫裝置、刻寫方法以及激光系統，包括準分子激光器、平面反射鏡組、光闌、擴束透鏡組、聚焦柱透鏡、啁啾相位掩模板和光纖操作移動平臺；所述準分子激光器輸出激光的傳輸路徑上依次設有平面反射鏡組、光闌、擴束透鏡組、聚焦柱透鏡和啁啾相位掩模板，從聚焦柱透鏡聚焦出射的光束垂直打在啁啾相位掩模板柵區中央。光纖安裝在光纖操作移動平臺上且與啁啾相位掩模板平行，從啁啾相位掩模板出射的激光垂直入射到光纖上，同時通過控制光纖操作移動平臺實現超寬帶啁啾傾斜光纖光柵的刻寫。超寬帶啁啾傾斜光纖光柵制作簡便，可靈活調整參數，在大功率光纖激光系統中不會激發拉曼隨機激光，極大拓展了其應用范圍。

技術領域

本發明涉及光纖光柵的刻寫以及應用技術領域，具體涉及一種超寬帶啁啾傾斜光纖光柵刻寫裝置、刻寫方法以及激光系統。

背景技術

光纖激光器具有效率高、光束質量好、體積小、免維護、低運行成本、高光束質量、運轉壽命長、易于調制，結構緊湊等優點，在軍事、工業等領域應用廣泛。伴隨著LD亮度的提升和雙包層光纖的面世，光纖激光器的輸出功率得以大幅度攀升。但是，受激拉曼散射(SRS)是限制光纖激光器功率進一步提升的一個關鍵性因素。SRS效應在光纖激光器中產生的拉曼散射光是雙向傳輸的，一方面，前向傳輸的拉曼散射光會與信號光競爭，從而導致信號光功率的下降，影響放大器的正常工作；另一方面，后向傳輸的拉曼散射光經過放大器放大后進入振蕩器，會嚴重影響振蕩器的正常工作，導致振蕩器輸出下降。另外，激光器的泵浦合束器與LD能夠承受的功率都是有限的，后向拉曼散射光經放大后很容易對這些重要的光纖器件造成損壞。

目前，人們已經提出許多方法以抑制受激拉曼散射，各有特點，但也存在不足之處。利用大模場光纖或特殊波段高損耗光纖來抑制受激拉曼散射，取得了較好的效果，但受限于光纖的制作工藝，應用仍十分有限。有人提出了拉曼兼容的方法，即注入一個前向的拉曼種子光，允許前向拉曼激光與信號激光一起輸出，可以有效地將后向拉曼信號抑制在一定范圍內，但是輸出光譜特性變差，同時光束質量也會受到一定的影響。另有報道利用二氧化碳激光制作的長周期光纖光柵作為濾波器，通過將部分拉曼散射光耦合至包層中進而濾除達到抑制的目的，但是長周期光柵的交叉敏感問題是影響其穩定性的重要因素。此外，人們提出利用啁啾傾斜光纖光柵來抑制SRS效應的方法，其制作靈活、使用簡便、穩定性好，具有廣泛的應用前景，受到密切關注。但目前報道的啁啾傾斜光纖光柵帶寬僅在12nm量級，對于SRS效應抑制稍顯不足，且由于傾斜光纖光柵本身存在布拉格諧振反射，會對系統正常工作產生不利影響。

發明內容

針對現有技術中存在的缺陷，本發明提出了一種超寬帶啁啾傾斜光纖光柵刻寫裝置、刻寫方法以及激光系統。

為實現上述技術目的，本發明采用的具體技術方案如下：

本發明提供一種超寬帶啁啾傾斜光纖光柵刻寫裝置，包括準分子激光器、平面反射鏡組、光闌、擴束透鏡組、聚焦柱透鏡、啁啾相位掩模板和光纖操作移動平臺；所述準分子激光器輸出激光的傳輸路徑上依次設有平面反射鏡組、光闌、擴束透鏡組、聚焦柱透鏡和啁啾相位掩模板，從聚焦柱透鏡聚焦出射的光束垂直打在啁啾相位掩模板柵區中央，光纖安裝在光纖操作移動平臺上且與啁啾相位掩模板平行，從啁啾相位掩模板出射的激光垂直入射到光纖上，同時通過控制光纖操作移動平臺實現超寬帶啁啾傾斜光纖光柵的刻寫。其中啁啾相位掩模板在垂直于光束入射方向的平面內的傾斜角度可調，將啁啾相位掩模板在垂直于光束入射方向的豎直平面內旋轉一定角度以在光路中引入傾斜角度。

進一步地，本發明所述準分子激光器為248nm準分子激光器，準分子激光器的輸出功率和頻率由計算機控制。248nm準分子激光器的出射光斑為矩形，且能量分布不均勻，在光斑中心處能量均勻性較好。所述光闌用于選取出射光束中心光斑。所述擴束透鏡組設置于六維調節架上，可以通過六維調節架調節擴束透鏡組中各擴束條透鏡的位置，使得擴束透鏡組相對于平面反射鏡組反射的出射光束垂直放置，以得到較為均勻的放大光斑。