[發明專利]一種提高SBS閾值的光纖放大器及方法

在審

• 申請號: 202211657487.1
• 申請日: 2022-12-22
• 公開（公告）號: CN116053902A
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發明（設計）人: 吳鵬;胡金萌;周志謀;武春風;李強;姜永亮;劉厚康;胡阿健;王牧
• 申請（專利權）人: 武漢光谷航天三江激光產業技術研究院有限公司
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067
• 代理公司: 武漢知伯樂知識產權代理有限公司 42282
• 代理人: 王福新

本發明涉及光纖及激光技術領域，具體公開了一種提高SBS閾值的光纖放大器及方法，其中，光纖放大器包括中間部位利用飛秒激光刻寫周期性三維結構的增益光纖，形成拓撲保護模式，對反向Stokes光在纖芯中的傳輸造成限制，抑制SBS效應，從而在沒有增加其它設備的情況下，阻礙了SBS的建立過程，進而提高了系統的SBS閾值，裝置簡單、集成度高，對光纖激光器進一步的功率提高有重要的應用價值。

技術領域

本發明屬于光纖及激光技術領域，尤其涉及一種提高SBS閾值的光纖放大器及方法。

背景技術

高功率窄線寬光纖激光器具有光束質量好、電光轉換效率高和結構緊湊等顯著優點，在科學研究、工業加工和軍事國防等領域具有重要的應用價值。但是隨著輸出功率的提高，激光器中的非線性現象愈加嚴重，對光纖激光器進一步的功率提高造成了極大限制。

在所有的非線性現象中，受激布里淵散射效應(SBS)具有最低的閾值，是最先出現的非線性效應，成為限制高功率窄線寬光纖激光器功率提高的主要因素。在增益光纖軸向施加溫度或者應力，利用布里淵頻移的溫度/應力依賴關系，可以避免Stokes波在單一頻率處持續累積，一定程度上提高SBS閾值，但是溫度或應力導致的頻移范圍較有限，因而SBS閾值提高效果較為受限，且該方案會增加額外的控溫系統，導致光源系統重量和體積的增加。相位調制技術是用以實現高功率窄線寬光纖激光輸出的一種主流技術手段，能夠較大程度地提高SBS閾值，但相位調制裝置將會極大地增加系統成本和復雜程度。因此目前光纖激光器抑制SBS的技術方案均是通過復雜繁瑣的外部設備，擾亂光纖中非線性效應的建立過程，使得系統的SBS閾值得到提高。

發明內容

針對以上問題，本發明提供一種提高SBS閾值的光纖放大器及方法，在不增加其它設備的情況下，提高光纖放大器SBS閾值，該方案能夠阻斷光纖中反向Stokes光在纖芯中的傳輸。

為實現上述目的，本發明實施例提供如下技術方案：

第一方面，提供一種提高SBS閾值的光纖放大器，包括增益光纖，所述增益光纖中間部位利用飛秒激光刻寫周期性三維結構，形成拓撲保護模式，纖芯只支持光的單向傳輸，阻斷了反向Stokes光在纖芯中的傳輸。

作為本發明實施例技術方案進一步的限定，增益光纖中間部位利用飛秒激光刻寫周期性三維結構具體為：在增益光纖中設計一個具有狄拉克簡并點的結構，利用飛秒激光在軸向對折射率施加周期性螺旋調制，打開能隙，形成拓撲保護模式。

作為本發明實施例技術方案進一步的限定，利用飛秒激光直寫工藝在軸向對折射率施加周期性螺旋調制。

作為本發明實施例技術方案進一步的限定，增益光纖為雙包層光纖。

作為本發明實施例技術方案進一步的限定，雙包層光纖的纖芯直徑為15～25μm，內包層直徑為380～420μm，光纖長度為8～15m。

作為本發明實施例技術方案進一步的限定，所述光纖放大器還包括窄線寬種子源，泵浦源，泵浦/信號合束器，輸出端帽。

作為本發明實施例技術方案進一步的限定，窄線寬種子源的輸出端與泵浦/信號合束器的信號輸入端連接；泵浦源的輸出端與泵浦/信號合束器的泵浦輸入端連接；泵浦/信號合束器的輸出端同增益光纖的一端連接；增益光纖的另一端同輸出端帽連接。

作為本發明實施例技術方案進一步的限定，所有連接均通過光纖熔接機自動完成。

作為本發明實施例技術方案進一步的限定，窄線寬種子源采用光纖振蕩器。

第二方面，提供一種提高SBS閾值的方法，在光纖放大器的增益光纖中間部位利用飛秒激光刻寫周期性三維結構，形成拓撲保護模式，纖芯只支持光的單向傳輸，阻斷了反向Stokes光在纖芯中的傳輸，從而提高了SBS閾值。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：