[發明專利]單頻相位調制高功率窄線寬光纖放大器弱反饋強弱評價系統及方法

在審

• 申請號: 202210588265.2
• 申請日: 2022-05-27
• 公開（公告）號: CN114937912A
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發明（設計）人: 馬鵬飛;劉偉;姚天甫;陳益沙;李魏;王廣建;任帥;陳子倫;馬閻星;周樸;司磊;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: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067;H01S3/13
• 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

本發明提出一種單頻相位調制高功率窄線寬光纖放大器弱反饋強弱評價系統及方法，產生單頻且經相位調制后的單頻相位調制激光并測量其平均功率，即主放大器輸入端平均功率；將單頻相位調制激光注入主放大器，同步采集工作在SBS閾值以下、不同泵浦功率下的放大器輸出功率和回光功率，計算得到功率提升過程中放大器輸出功率和回光功率的平均值，得到平均輸出激光功率和平均回光功率；基于主放大器輸入端平均功率、平均輸出激光功率和平均回光功率計算主放大器弱反饋的反饋率，反饋率越大，表明弱反饋越強。進一步，根據反饋率計算單頻相位調制高功率窄線寬光纖放大器弱反饋對SBS閾值特性的影響。本發明為通過抑制弱反饋提升SBS閾值提供重要參考依據。

技術領域

本發明涉及光纖激光技術領域，尤其是涉及一種單頻相位調制高功率窄線寬光纖放大器弱反饋強弱評價評價系統及方法。

背景技術

高功率窄線寬光纖放大器被廣泛應用于相干合成、光譜合成、非線性頻率變換等領域。受激布里淵散射(SBS)效應是限制高功率、窄線寬光纖激光功率提升和線寬壓窄的核心因素之一。針對SBS效應抑制，國內外研究人員提出了多種方法，包括增加主放大器增益光纖模場面積、減小主放大器增益光纖長度、在主放大器增益光纖上施加溫度/應力梯度、單頻相位調制技術等。在上述SBS抑制方法中，單頻相位調制技術是實現千瓦級以上高功率窄線寬光纖激光輸出的主流技術。值得注意的是，單頻相位調制技術將單頻激光光譜通過相位調制方法進行適當展寬，以犧牲光譜寬度保證高功率輸出。為了更好的為應用需求服務，如何有效控制單頻相位調制高功率窄線寬光纖激光的線寬，進而在同等線寬下實現更高功率的輸出是國內外研究者們持續關注的問題。為此，研究者們相繼提出了白噪聲調制、正弦調制、偽隨機相位編碼調制、多項調制等多種優化信號調制方式。盡管上述方法已成功應用到高功率窄線寬光纖激光系統中，但光譜線寬仍然遠遠超出了預期。目前千瓦級窄線寬光纖放大器的光譜線寬仍然還大于2GHz，而數千瓦級的窄線寬光纖放大器的光譜線寬則還停留在10GHz以上。

除了優化相位調制信號外，如何從SBS產生的物理過程中開發新的系統優化方法，實現更好的SBS效應抑制成為新的研究難點。在單頻相位調制窄線寬光纖激光系統中，由于信號光和布里淵頻移光之間存在光譜重疊，熔接點、增益光纖缺陷、輸出端面等引起的弱反饋將會等效為布里淵斯托克斯光的種子而被放大，從而導致單頻相位調制技術對SBS效應抑制效果出現顯著降低。因此，為了更好的實現SBS效應的抑制，急需相關的評價方法來表征弱反饋的強弱及其對受激布里淵散射閾值特性的影響，為單頻相位調制高功率窄線寬光纖激光系統中通過抑制弱反饋提升SBS閾值提供重要參考依據。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供一種單頻相位調制高功率窄線寬光纖放大器弱反饋強弱評價系統及方法。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一方面，本發明提供一種單頻相位調制高功率窄線寬光纖放大器弱反饋強弱評價系統，包括單頻相位調制激光產生單元、輸入端平均功率測量單元、環形器、主放大器、回光功率探測單元、放大器輸出功率探測單元和數據處理單元；

單頻相位調制激光產生單元，用于產生單頻且經相位調制后的單頻相位調制激光；

輸入端平均功率測量單元，用于預先測量單頻相位調制激光產生單元輸出激光的平均功率，測量到的平均功率即主放大器輸入端平均功率；

環形器，具有三個端口，由輸入端平均功率測量單元測量完單頻相位調制激光產生單元輸出激光的平均功率后，單頻相位調制激光產生單元的輸出端連接環形器的1#端口，環形器的2#端口連接主放大器的輸入端，環形器的3#端口連接回光功率探測單元，主放大器的輸出端連接放大器輸出功率探測單元，單頻相位調制激光產生單元輸出激光從環形器的1#端口進入后由環形器的2#端口輸入到主放大器，來自主放大器的反饋回光經環形器的2#端口進入后由環形器的3#端口輸入到回光功率探測單元；