CN103378539B - 一种环形腔宽带随机光纤激光器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种环形腔宽带随机光纤激光器，由泵浦光源（1）、波分复用器WDM（3）、标准单模光纤（7）及分束器（5）组成，其中波分复用器WDM（3）一端口（2）连接泵浦光源（1）、波分复用器WDM二端口（4）与公共端（8）分别连接标准单模光纤（7）两端，构成闭合回路即环形谐振腔；同时，在波分复用器WDM二端口（4）与标准单模光纤（7）之间接入分束器（5）作为随机激光输出端口（6）。本发明提出的环形腔随机光纤激光器具有泵浦阈值低、相干性可调、频谱宽、输出稳定等优点，可作为一种结构简单的新型宽带光源而广泛应用于光传感及光通信等领域。
Description
技术领域
本发明涉及新型光纤激光器领域，具体涉及一种环形腔宽带随机光纤激光器。
背景技术
随机激光形成于随机增益介质中光波的多重散射放大。当光波在光纤中传输时，由于介质材料固有的不均匀性，光纤中将会产生分布式瑞利散射，即在空间上形成随机的光学反馈。这些微弱的散射光随着传输距离的增大而不断累积，并通过拉曼散射效应得到持续放大，当其增益大到足够可以抵消光纤的损耗时，即可形成出射激光。基于该原理的随机分布反馈光纤激光器具有输出连续稳定、传输距离长及宽带波长可调谐等优点，在光传感和光通信等领域具有广泛的应用前景。目前瑞利散射效应效率很低，且仅有背向瑞利散射部分可作为光学反馈，需较高的阈值泵浦功率，产生的一阶随机激光很容易引起二阶拉曼效应，从而降低了一阶拉曼激光的输出功率和带宽。
发明内容
针对上述现有技术，本发明要解决的技术问题是提供一种环形腔随机光纤激光器，其能克服传统瑞利散射效应效率很低，且仅有背向瑞利散射部分可作为光学反馈，需较高的阈值泵浦功率，以及产生的一阶随机激光很容易引起二阶拉曼效应，从而降低了一阶拉曼激光的输出功率和带宽的缺点，本发明结构简单，易于实现。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种环形腔宽带随机光纤激光器，包括泵浦光源（1）、波分复用器WDM（3）、标准单模光纤（6）及分束器（5），其特征在于：波分复用器WDM（3）一端口（2）连接泵浦光源（1），波分复用器WDM二端口（4）与公共端（8）分别连接标准单模光纤（7）两端构成闭合回路；分束器（5）作为随机激光输出端口（6）连接在波分复用器WDM二端口（4）与标准单模光纤（7）之间，波分复用器WDM（3）一端口（2）通过波长对应泵浦光波长，通过波分复用器WDM二端口（4）波长对应泵浦光的一阶拉曼斯托克斯光波长。
所述一种环形腔宽带随机光纤激光器，波分复用器WDM（3）与标准单模光纤（7）共同构成环形谐振腔，其谐振模式的形成来源于环形腔的谐振效应和随机分布式瑞利散射。
所述一种环形腔宽带随机光纤激光器，通过波分复用器WDM（3）的一阶斯托克斯光在环形腔中连续传输，累积放大，降低激射阈值；
所述一种环形腔宽带随机光纤激光器，环形腔中高阶斯托克斯光不能连续通过而被抑制，在高泵浦功率下获得宽带一阶随机激光输出。
所述一种环形腔宽带随机光纤激光器，通过改变环形腔中准单模光纤（7）的长度，改变环形腔的谐振效应和随机分布式瑞利散射两种反馈机制之间的比重，获得相干性可控的输出激光。
本发明与现有技术相比具有如下有益效果：泵浦阈值低、相干性可调、频谱宽、输出稳定等优点，可作为一种结构简单的新型宽带光源而广泛应用于光传感及光通信等领域。
附图说明
图1为环形腔随机光纤激光器结构示意图。
图2为环形腔随机光纤激光器一实施例的激光输出频谱图。
其中：（a）是泵浦功率在0.933W~1.318W间变化激光输出频谱图。
（b）是泵浦功率在1.413~3.631W之间变化激光输出频谱图。
图中：1、泵浦光源，2、波分复用器WDM一端口，3、波分复用器WDM，4、波分复用器WDM二端口，5、分束器，6、激光输出端口，7、标准单模光纤，8、WDM公共端。
具体实施方式
下面将结合附图及具体实施方式对本发明作进一步的描述。
本发明提出的环形腔随机光纤激光器包括泵浦光源（1）、波分复用器WDM（3）、标准单模光纤（7）及分束器（5）。其中，泵浦光从波分复用器WDM（3）一端口（2）注入，用以提供增益；波分复用器WDM（3）二端口（4）通过频率为泵浦光频率下移约13THz，它与波分复用器WDM（3）公共端（8）分别连接标准单模光纤两端，构成闭合回路即环形谐振腔。同时在波分复用器WDM（3）二端口（4）与标准单模光纤（7）之间接入一分束器（5），引出环形腔的部分作为随机激光输出端口（6）。该激光器的反馈机制来源于环形腔的谐振效应和随机分布式瑞利散射；泵浦功率大于阈值后，如果环形谐振腔长度足够大，随机分布瑞利反馈将逐渐占据主导地位，输出随机激光；环形腔中只有一阶斯托克斯光被波分复用器WDM（3）选择性地通过，获得累积放大，从而降低激光器的阈值泵浦功率；而高阶随机激光在环形腔中不能连续通过，被抑制。因此可在强泵浦条件下获得高带宽的一阶随机激光输出。
在图1中，波分复用器WDM（3）一端口（2）连接泵浦光源（1），波分复用器WDM（3）二端口（4）与公共端（8）分别连接标准单模光纤（7）两端，从而构成闭合回路即环形谐振腔，同时在波分复用器WDM二端口（4）与标准单模光纤（7）之间接入一分束器（5）作为随机激光输出端口（6）。
实施例一
图2为环形腔随机光纤激光器一实施例的激光输出频谱图，其对应光纤激光器结构如图1所示。此时，泵浦光源（1）波长为1366nm，通过一1365/1461nm的波分复用器WDM（3）耦合到标准单模光纤（7）中，其功率在0.933W~3.631W之间变化。标准单模光纤（7）两端分别连接波分复用器WDM（3）公共端（8）及1461nm波分复用器WDM（3）二端口（4），长度为125km，波分复用器WDM1461nm波分复用器WDM（3）二端口（4）与标准单模光纤（7）之间接入一1:99的分束器，由1%端口可得一阶随机激光稳定输出,其阈值约为0.7W。同时，增大泵浦（1）的输入功率，输出的随机激光的带宽也不断增大。
Claims (4)
1.一种环形腔宽带随机光纤激光器，包括泵浦光源(1)、波分复用器WDM(3)、标准单模光纤(6)及分束器(5)，其特征在于：波分复用器WDM(3)一端口(2)连接泵浦光源(1)，波分复用器WDM二端口(4)与公共端(8)分别连接标准单模光纤(7)两端构成闭合回路；分束器(5)作为随机激光输出端口(6)连接在波分复用器WDM二端口(4)与标准单模光纤(7)之间，波分复用器WDM(3)一端口(2)通过波长对应泵浦光波长，通过波分复用器WDM二端口(4)波长对应泵浦光的一阶拉曼斯托克斯光波长；波分复用器WDM(3)与标准单模光纤(7)共同构成环形谐振腔，其谐振模式的形成来源于环形腔的谐振效应和随机分布式瑞利散射。
2.根据权利要求1所述一种环形腔宽带随机光纤激光器，其特征是：通过波分复用器WDM(3)的一阶斯托克斯光在环形腔中连续传输，累积放大，降低激射阈值。
3.根据权利要求1所述一种环形腔宽带随机光纤激光器，其特征是：环形腔中高阶斯托克斯光不能连续通过而被抑制，在高泵浦功率下获得宽带一阶随机激光输出。
4.根据权利要求1所述一种环形腔宽带随机光纤激光器，其特征在于：通过改变环形腔中标准单模光纤(7)的长度，改变环形腔的谐振效应和随机分布式瑞利散射两种反馈机制之间的比重，获得相干性可控的输出激光。
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