CN105244739B - 超窄线宽光纤激光器 - Google Patents

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一种超窄线宽光纤激光器，由光源、第一布拉格光纤光栅、偏振控制器、散射光纤、三端口环行器和第二布拉格光纤光栅组成；第一布拉格光纤光栅设置在第一传输光纤上，第二布拉格光纤光栅设置在第二传输光纤上；所述光源发出的激光束的中心波长与第一布拉格光纤光栅的中心波长相差一个布里渊频移；所述第二布拉格光纤光栅的中心波长与光源发出的激光束的中心波长相同。本发明的有益技术效果是：提供了一种新型超窄线宽光纤激光器，该激光器能利用自身激光束激发出的瑞利散射来对其自身的线宽进行压缩，最终使激光器的结构被大大简化。

Description

超窄线宽光纤激光器
技术领域
本发明涉及一种激光器，尤其涉及一种超窄线宽光纤激光器。
背景技术
超窄线宽的单纵模激光束是一种具有极低相位噪声和超长相干长度的优质光源，在光纤传感、光纤通信、激光雷达、分布式石油管道检测等领域中具有广阔的应用前景。
现有技术，可以形成超窄线宽的单纵模激光束的方法多种多样，比如短腔法、饱和吸收体、多环环形腔等方法，但基于前述方法的激光器大多存在结构复杂、体积较大、成本高昂、线宽压缩效果不理想的缺陷，这大大的限制了超窄线宽的单纵模激光束的应用。
发明内容
针对背景技术中的问题，本发明提出了一种超窄线宽光纤激光器，其结构为：所述超窄线宽光纤激光器由光源、第一布拉格光纤光栅、偏振控制器、散射光纤、三端口环行器和第二布拉格光纤光栅组成；光源的输出端与偏振控制器的输入端通过第一传输光纤连接，偏振控制器的输出端与散射光纤的一端连接，散射光纤的另一端与三端口环行器的输入端连接，三端口环行器的收发复用端与第二传输光纤的一端连接，三端口环行器的输出端形成超窄线宽光纤激光器的输出端；第一布拉格光纤光栅设置在第一传输光纤上，第二布拉格光纤光栅设置在第二传输光纤上；所述光源发出的激光束的中心波长与第一布拉格光纤光栅的中心波长相差一个布里渊频移；所述第二布拉格光纤光栅的中心波长与光源发出的激光束的中心波长相同。
本发明的原理是：现有理论已经证明，瑞利散射是一种有效的线宽压缩机制，从简化超窄线宽激光器结构的角度考虑，如果能利用自身激光束激发出的瑞利散射来对其自身的线宽进行压缩，将使得超窄线宽激光器的结构得到大幅简化，于是，发明人就此目的进行了深入研究，并发现其中的难点在于如何抑制布里渊散射；
本领域技术人员应该清楚，光与物质的相互作用所形成的散射除了瑞利散射之外，还有布里渊散射和拉曼散射；其中，拉曼散射不需考虑，因为拉曼散射只有在高功率泵浦源的情况下才会产生，完全可通过调节泵浦源参数来避免产生拉曼散射；对于布里渊散射而言，情况就比较复杂了，通常情况下，布里渊散射与瑞利散射几乎同时存在，并且普通光纤对布里渊散射的增益系数比对瑞利散射的增益系数高出了几个数量级，再加上布里渊散射对线宽压缩具有负面影响，因此，如要实现本发明目的，就必须将布里渊散射从光束中滤除；为此，发明人进行了大量的分析和试验，并最终获得了本发明的方案，具体来说，本发明的方案是这样发挥作用的：
由光源发出的激光束第一次通过第一传输光纤时，由于光源发出的激光束的中心波长与第一布拉格光纤光栅的中心波长相差一个布里渊频移，此时，激光束能够无损地透过第一布拉格光纤光栅并进入偏振控制器；经偏振控制器调制后的激光束传输至散射光纤内后，就会激发出反向传输的瑞利散射光和布里渊散射光，当瑞利散射光和布里渊散射光反向传输至第一布拉格光纤光栅上时，布里渊散射光就在第一布拉格光纤光栅的反射作用下转为正向传输(基于现有理论可知，由同一中心波长的光所激发出的瑞利散射光和布里渊散射光的中心波长会相差一个布里渊频移，且瑞利散射光的中心波长与激发光的中心波长相同)，瑞利散射光则无损地透射过了第一布拉格光纤光栅并射回了光源的激光腔中；对于射回光源激光腔中的瑞利散射光，就在激光腔中被循环放大，从而对激光束的线宽起到压缩作用；对于从第一布拉格光纤光栅处反射出的布里渊散射光就会与激光束一起通过三端口环行器传输至第二布拉格光纤光栅处，由于第二布拉格光纤光栅的中心波长与光源发出的激光束的中心波长相同(也即第二布拉格光纤光栅的中心波长与布里渊散射光的中心波长相差一个布里渊频移)，到达第二布拉格光纤光栅处的激光束就会被第二布拉格光纤光栅反射并从三端口环行器的输出端输出，而到达第二布拉格光纤光栅处的布里渊散射光就会被第二布拉格光纤光栅透射并散失掉；经过前述过程后，就将激光束自身激发出的散射光中的布里渊散射分量滤除了，同时也就使得只有瑞利散射光能反射回激光腔中并对激光束线宽起到压缩作用，从而实现了“利用自身激光束激发出的瑞利散射来对其自身的线宽进行压缩”的目的，最终让超窄线宽激光器的结构得到大幅简化。
瑞利散射光对激光束的压缩作用不仅适用于单纵模激光束，也适用于其他模态的激光束，但由于单纵模激光束具有更广的应用价值，于是优选地，所述光源采用单纵模激光器。
优选地，所述光源采用光纤环腔激光器或DFB激光器。
本发明的有益技术效果是：提供了一种新型超窄线宽光纤激光器，该激光器能利用自身激光束激发出的瑞利散射来对其自身的线宽进行压缩，最终使激光器的结构被大大简化。
附图说明
图1、本发明的原理示意图；
图中各个标记所对应的名称分别为：光源1、第一布拉格光纤光栅2、偏振控制器3、散射光纤4、三端口环行器5、第二布拉格光纤光栅6。
具体实施方式
一种超窄线宽光纤激光器，其结构为：所述超窄线宽光纤激光器由光源1、第一布拉格光纤光栅2、偏振控制器3、散射光纤4、三端口环行器5和第二布拉格光纤光栅6组成；光源1的输出端与偏振控制器3的输入端通过第一传输光纤连接，偏振控制器3的输出端与散射光纤4的一端连接，散射光纤4的另一端与三端口环行器5的输入端连接，三端口环行器5的收发复用端与第二传输光纤的一端连接，三端口环行器5的输出端形成超窄线宽光纤激光器的输出端；第一布拉格光纤光栅2设置在第一传输光纤上，第二布拉格光纤光栅6设置在第二传输光纤上；
所述光源1发出的激光束的中心波长与第一布拉格光纤光栅2的中心波长相差一个布里渊频移，即能够透射激光器的激光束和瑞利散射光、反射布里渊散射光；所述第二布拉格光纤光栅6的中心波长与光源1发出的激光束的中心波长相同,即能够反射压激光器的激光束、透射布里渊散射光。
其中，偏振控制器3的作用为：调节输入光和散射光偏振，使输出线宽及功率达到最优。
进一步地，所述光源1采用单纵模激光器。
进一步地，所述光源1采用光纤环腔激光器或DFB激光器。

Claims (3)

1.一种超窄线宽光纤激光器，其特征在于：所述超窄线宽光纤激光器由光源(1)、第一布拉格光纤光栅(2)、偏振控制器(3)、散射光纤(4)、三端口环行器(5)和第二布拉格光纤光栅(6)组成；光源(1)的输出端与偏振控制器(3)的输入端通过第一传输光纤连接，偏振控制器(3)的输出端与散射光纤(4)的一端连接，散射光纤(4)的另一端与三端口环行器(5)的输入端连接，三端口环行器(5)的收发复用端与第二传输光纤的一端连接，三端口环行器(5)的输出端形成超窄线宽光纤激光器的输出端；第一布拉格光纤光栅(2)设置在第一传输光纤上，第二布拉格光纤光栅(6)设置在第二传输光纤上；
所述光源(1)发出的激光束的中心波长与第一布拉格光纤光栅(2)的中心波长相差一个布里渊频移；所述第二布拉格光纤光栅(6)的中心波长与光源(1)发出的激光束的中心波长相同；
所述散射光纤(4)是在低功率泵浦的情况下基于瑞利散射对激光线宽进行压缩的光纤。
2.根据权利要求1所述的超窄线宽光纤激光器，其特征在于：所述光源(1)采用单纵模激光器。
3.根据权利要求2所述的超窄线宽光纤激光器，其特征在于：所述光源(1)采用光纤环腔激光器或DFB激光器。
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