CN104112970A - 全光纤化受激拉曼散射光剥离器 - Google Patents

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赵纯
陈晓龙
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    • H01S2301/03—Suppression of nonlinear conversion, e.g. specific design to suppress for example stimulated brillouin scattering [SBS], mainly in optical fibres in combination with multimode pumping

Abstract

一种全光纤化受激拉曼散射光剥离器，结构包括闪耀光纤光栅或长周期光纤光栅、光学胶和散热金属块，将闪耀光纤光栅或长周期光纤光栅栅区部分的涂覆层去掉，放置于一个带直通槽的金属块下块中，用光学胶填充满整个直通槽并固化，盖上金属块上块完成封装。本发明具有结构简单，能承受的激光和受激拉曼散射光功率高，可剥离多阶受激拉曼散射光的特点，可用于高功率光纤激光器和高功率光纤放大器中。

Description

全光纤化受激拉曼散射光剥离器
技术领域
本发明涉及光纤激光器、光纤放大器，以及光纤中的受激拉曼散射效应，特别设计了一种全光纤化受激拉曼散射光剥离器。
背景技术
在高功率的光纤激光器和光纤放大器中，当腔内光功率密度达到受激拉曼散射光的阈值后，会首先激发前向一级拉曼斯托克斯(Stokes)光，若一级Stokes光的光强足够强，由于级联拉曼效应，会产生二级甚至更高级次的拉曼Stokes光，这种频率转换不仅会导致激光输出功率下降，限制激光器或放大器最终的输出激光功率，还会引起输出激光的光谱展宽，影响高功率光纤激光器的后续应用(如，高功率光纤激光相干合成等)。
目前常规的避免光纤激光器或放大器中出现受激拉曼散射的方法主要是通过增大纤芯面积和缩短光纤长度来提高受激拉曼散射阈值，从而避免光纤激光器或放大器功率进一步提升的同时过早的出现受激拉曼散射光。但是增大纤芯面积会降低输出激光的光束质量，缩短光纤长度又会影响光纤对泵浦光吸收的效率，因此通过这种提高受激拉曼散射阈值来抑制受激拉曼散射光产生的方法比较局限。
如何在已经产生受激拉曼散射光的高功率光纤激光器或放大器中最大限度的消除受激拉曼散射光对输出激光的影响，是一个有待解决的问题。
目前光纤光栅的刻写技术已经发展到可以实现在纤芯直径为4～60μm的光纤上刻写反射率为10％～99％的光纤光栅，波长覆盖范围为0.97～2μm，采用啁啾技术可以保证光纤光栅的光谱带宽大于20nm[参见MinaSpasojevic，Lawrence R.Chen，“Tunable optical delay line in SOIimplemented with step chirped Bragg gratings and serial grating arrays”，inSPIE,8915,89150S1-6.]。对于常规的均匀Bragg光纤光栅，只存在向前传输的纤芯模和向后传输的纤芯导模之间的模式耦合，不能起到滤波的作用。而对于一些特殊的光纤光栅，例如闪耀光纤光栅或长周期光纤光栅，具有与Bragg光纤光栅完全不同的模式耦合理论，可以将纤芯导模耦合到包层中成为包层导模，从而起到滤除或剥离纤芯中传输的某些特定波长的光的作用[参见Turan Erdogan，“Fiber Grating Spectra”，in Journal oflightwave technology,1997,15(8)：1277-1294.]。
发明内容
基于上述研究背景，本发明提供一种全光纤化受激拉曼散射光剥离器，利用闪耀光纤光栅或长周期光纤光栅将纤芯中传输的受激拉曼散射光耦合进包层中，然后利用包层光滤除技术将导入包层中的受激拉曼散射光滤除，从而可以极大的消除受激拉曼散射光对输出激光的影响。
本发明的技术解决方案如下：
一种全光纤化受激拉曼散射光剥离器，其特点在于其结构包括闪耀光纤光栅或长周期光纤光栅、光学胶和散热金属块，所述的散热金属块由上块和下块构成，所述的下块中间开有放置光纤的直通槽，将所述的闪耀光纤光栅或长周期光纤光栅的栅区部分的涂覆层去掉放置在所述的直通槽中，用折射率高于栅区包层折射率的光学胶填充满并固化，盖上上块并用螺丝固定。
所述的闪耀光纤光栅或长周期光纤光栅的带宽大于所述的待剥离的受激拉曼散射光的带宽。
所述的闪耀光纤光栅或长周期光纤光栅剥去涂覆层的长度比栅区长度长1～2cm。
所述的闪耀光纤光栅或长周期光纤光栅可由多个耦合比不同的闪耀光纤光栅或长周期光纤光栅串接构成。
所述的闪耀光纤光栅或长周期光纤光栅可由多个中心波长不同的闪耀光纤光栅或长周期光纤光栅串接构成。
本发明的技术效果如下：
当高功率光纤激光器或放大器中激发出受激拉曼散射光后，激光和受激拉曼散射光共同在纤芯中传输，经过闪耀光纤光栅或长周期光纤光栅时，激光可以无损耗通过，继续在纤芯中传输，而纤芯中的受激拉曼散射光被耦合进包层中，成为包层光，由于光学胶的折射率高于栅区包层的折射率，所以包层中的受激拉曼散射光会泄露到光学胶里，达到滤除的效果，产生的热由散热金属块带走。全光纤化受激拉曼散射光剥离器的剥离比由闪耀光纤光栅或长周期光纤光栅将纤芯导模耦合进包层模的耦合比决定，将多个耦合比不同的闪耀光纤光栅或长周期光纤光栅串接，可以实现对特定阶次受激拉曼散射光的分段剥离；而将多个中心波长分别对应一阶、二阶甚至更高阶次拉曼Stokes光的闪耀光纤光栅或长周期光纤光栅串接，可以实现多阶受激拉曼散射光的剥离。
附图说明
图1为本发明全光纤化受激拉曼散射光剥离器的结构示意图。
图2为本发明全光纤化受激拉曼散射光剥离器实施例图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。
请参阅图1，图1为本发明全光纤化受激拉曼散射光剥离器的结构示意图。由图可见，本发明全光纤化受激拉曼散射光剥离器，其结构包括闪耀光纤光栅或长周期光纤光栅1、光学胶3和散热金属块4，所述的散热金属块4由上块41和下块42构成，所述的下块42中间开有放置光纤的直通槽5，将所述的闪耀光纤光栅或长周期光纤光栅1栅区部分2的涂覆层去掉，放置在所述的直通槽5中，用折射率高于栅区包层折射率的光学胶3填充满并固化，盖上上块41并用螺丝固定，完成整个所述剥离器的制作及封装。
当高功率光纤激光器或放大器中激发出受激拉曼散射光后，激光和受激拉曼散射光共同在纤芯中传输，经过闪耀光纤光栅或长周期光纤光栅时，激光可以无损耗通过，继续在纤芯中传输，而纤芯中的受激拉曼散射光被耦合进包层中，成为包层光，由于光学胶的折射率高于栅区包层的折射率，所以包层中的受激拉曼散射光会泄露到光学胶里，达到滤除的效果，产生的热由散热金属块带走。
图2为本发明全光纤化受激拉曼散射光剥离器的应用实施例图，中心波长为1064nm的千瓦级高功率全光纤化放大器6的输出光纤使用纤芯直径为20μm、内包层直径为400μm的传能光纤作为输出光纤。由放大器的输出光谱图可以得知，该放大器中激发产生了中心波长为1115nm，半峰全宽为10nm的一阶受激拉曼散射光，总功率约为400W。全光纤化受激拉曼散射光剥离器7中的闪耀光纤光栅为倾斜角为20°、中心波长为1115nm的闪耀光纤光栅，其带宽为15nm(>10nm)，耦合比为100％，剥去涂覆层的长度为5cm。散热金属块封装尺寸为10cm*2cm*2cm。在输出光纤的末端安装上输出准直头8。放大器中产生的受激拉曼散射光经过全光纤化受激拉曼散射光剥离器7后全部被剥离出来。最终，准直头输出的激光全部来自于纤芯，光束质量良好，接近衍射极限。
实验表明，全光纤化受激拉曼散射光剥离器能有效剥离出纤芯中传输的受激拉曼散射光。本发明全光纤化受激拉曼散射光剥离器具有结构简单，可剥离多阶受激拉曼散射光的特点，可以用于高功率光纤激光器和光纤放大器中。

Claims (5)

1.一种全光纤化受激拉曼散射光剥离器，其特征在于其结构包括闪耀光纤光栅或长周期光纤光栅(1)、光学胶(3)和散热金属块(4)，所述的散热金属块(4)由上块(41)和下块(42)构成，所述的下块(42)中间开有放置光纤的直通槽(5)，将所述的闪耀光纤光栅或长周期光纤光栅(1)栅区部分(2)的涂覆层去掉，放置在所述的直通槽(5)中，用折射率高于栅区包层折射率的光学胶(3)填充满并固化，盖上上块(41)并用螺丝固定。
2.根据权利要求1所述的全光纤化受激拉曼散射光剥离器，其特征在于所述的闪耀光纤光栅或长周期光纤光栅(1)的带宽大于所述的待剥离的受激拉曼散射光的带宽。
3.根据权利要求1所述的全光纤化受激拉曼散射光剥离器，其特征在于所述的闪耀光纤光栅或长周期光纤光栅(1)剥去涂覆层的长度比栅区长度长1～2cm。
4.根据权利要求1至3任一项所述的全光纤化受激拉曼散射光剥离器，其特征在于所述的闪耀光纤光栅或长周期光纤光栅(1)可由多个耦合比不同的闪耀光纤光栅或长周期光纤光栅串接构成。
5.根据权利要求1至3任一项所述的全光纤化受激拉曼散射光剥离器，其特征在于所述的闪耀光纤光栅或长周期光纤光栅(1)可由多个中心波长不同的闪耀光纤光栅或长周期光纤光栅串接构成。
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