CN105356290A - 基于瑞利散射和受激布里渊散射的超窄线宽光纤激光器 - Google Patents

基于瑞利散射和受激布里渊散射的超窄线宽光纤激光器 Download PDF

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Abstract

一种基于瑞利散射和受激布里渊散射的超窄线宽光纤激光器，其创新在于：所述超窄线宽光纤激光器由光源、第一三端口环行器、布里渊散射光纤、偏振控制器、第二三端口环行器、瑞丽散射光纤和布拉格光纤光栅组成；本发明的有益技术效果是：提出了一种结构简单的超窄线宽光纤激光器，可以对布里渊散射光的线宽起到双重压缩效果，从而获得超窄线宽的布里渊散射光输出。

Description

基于瑞利散射和受激布里渊散射的超窄线宽光纤激光器
技术领域
本发明涉及一种激光器输出线宽压缩技术，尤其涉及一种基于瑞利散射和受激布里渊散射的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。
现有技术中，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，本发明提出了一种基于瑞利散射和受激布里渊散射的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、第一三端口环行器、布里渊散射光纤、偏振控制器、第二三端口环行器、瑞丽散射光纤和布拉格光纤光栅组成；
所述光源采用单纵模激光器；光源的输出端与第一三端口环行器的输入端连接，第一三端口环行器的收发复用端与布里渊散射光纤的一端连接，布里渊散射光纤的另一端与第二三端口环行器的输出端连接；第一三端口环行器的输出端与偏振控制器的输入端连接，偏振控制器的输出端与第二三端口环行器的输入端连接，第二三端口环行器的收发复用端与瑞丽散射光纤的一端连接，瑞丽散射光纤的另一端与布拉格光纤光栅的一端连接，布拉格光纤光栅的另一端形成超窄线宽光纤激光器的输出端；所述布拉格光纤光栅的中心波长与光源的中心波长相差一个布里渊频移；所述第一三端口环行器、布里渊散射光纤、偏振控制器和第二三端口环行器形成环形腔，所述环形腔的长度满足单纵模运转条件。
本发明的原理是：由光源提供的单纵模激光束射入第一三端口环行器的输入端后，从第一三端口环行器的收发复用端输出至布里渊散射光纤，激光束到达布里渊散射光纤后就会激发出后向传输的布里渊散射光（此时，从布里渊散射光纤中透过的光信号，进入第二三端口环行器的输出端后就被截止了）；后向传输的布里渊散射光从第一三端口环行器的收发复用端进入后，又从第一三端口环行器的输出端输出至偏振控制器，偏振控制器将调制后的布里渊散射光输出至第二三端口环行器的输入端，然后，布里渊散射光又从第二三端口环行器的收发复用端输出至瑞丽散射光纤并激发出后向传输的瑞丽散射光；
从瑞丽散射光纤中透过的布里渊散射光继续传输至布拉格光纤光栅处，由于布拉格光纤光栅的中心波长与光源的中心波长相差一个布里渊频移，故大部分的布里渊散射光会在布拉格光纤光栅处发生反射，仅有少部分的布里渊散射光会透过布拉格光纤光栅，被布拉格光纤光栅所反射的那部分布里渊散射光记为反射光，从布拉格光纤光栅透过的那部分布里渊散射光记为透射光，此时，透射光就作为超窄线宽光纤激光器的输出光被向外输出了，反射光传输至第二三端口环行器的收发复用端后，又从第二三端口环行器的输出端进入环形腔内形成循环；
后向传输的瑞丽散射光进入第二三端口环行器的收发复用端后，从第二三端口环行器的输出端进入环形腔内，在环形腔内传输了一周后，又从第二三端口环行器的收发复用端传输至瑞丽散射光纤，从第二三端口环行器传输至瑞丽散射光纤处的瑞丽散射光记为正向光，正向光到达瑞丽散射光纤后，又会激发出新的反向传输的瑞丽散射光，新激发出的反向传输的瑞丽散射光记为反向光，反向光通过第二三端口环行器进入环形腔内形成循环；正向光透过瑞丽散射光纤后继续传输至布拉格光纤光栅处，布拉格光纤光栅将正向光中的大部分又反射回第二三端口环行器中形成循环，仅有微量的正向光从布拉格光纤光栅透过，从布拉格光纤光栅透过的这部分瑞丽散射光可以忽略不计了；
在前述过程中，布里渊散射光和瑞丽散射光同时在环形腔中循环，对于布里渊散射光的循环过程，由于布里渊散射光的增益谱线宽仅有几十MHz，基于现有理论可知，只要环形腔的长度满足单纵模运转条件，布里渊散射光就会在循环过程中被压缩；对于瑞丽散射光的循环过程，瑞丽散射光在循环时还同时对布里渊散射光起到了压缩作用，于是，采用本发明方案后，可以对布里渊散射光起到双重压缩效果，从而使我们可以获得超窄线宽的布里渊散射光输出；
本发明的有益技术效果是：提出了一种结构简单的超窄线宽光纤激光器，可以对布里渊散射光的线宽起到双重压缩效果，从而获得超窄线宽的布里渊散射光输出。
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、第一三端口环行器2、布里渊散射光纤3、偏振控制器4、第二三端口环行器5、瑞丽散射光纤6、布拉格光纤光栅7。
具体实施方式
一种基于瑞利散射和受激布里渊散射的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、第一三端口环行器2、布里渊散射光纤3、偏振控制器4、第二三端口环行器5、瑞丽散射光纤6和布拉格光纤光栅7组成；
所述光源1采用单纵模激光器；光源1的输出端与第一三端口环行器2的输入端连接，第一三端口环行器2的收发复用端与布里渊散射光纤3的一端连接，布里渊散射光纤3的另一端与第二三端口环行器5的输出端连接；第一三端口环行器2的输出端与偏振控制器4的输入端连接，偏振控制器4的输出端与第二三端口环行器5的输入端连接，第二三端口环行器5的收发复用端与瑞丽散射光纤6的一端连接，瑞丽散射光纤6的另一端与布拉格光纤光栅7的一端连接，布拉格光纤光栅7的另一端形成超窄线宽光纤激光器的输出端；所述布拉格光纤光栅7的中心波长与光源1的中心波长相差一个布里渊频移；所述第一三端口环行器2、布里渊散射光纤3、偏振控制器4和第二三端口环行器5形成环形腔，所述环形腔的长度满足单纵模运转条件。

Claims (1)

1.一种基于瑞利散射和受激布里渊散射的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）、第一三端口环行器（2）、布里渊散射光纤（3）、偏振控制器（4）、第二三端口环行器（5）、瑞丽散射光纤（6）和布拉格光纤光栅（7）组成；
所述光源（1）采用单纵模激光器；光源（1）的输出端与第一三端口环行器（2）的输入端连接，第一三端口环行器（2）的收发复用端与布里渊散射光纤（3）的一端连接，布里渊散射光纤（3）的另一端与第二三端口环行器（5）的输出端连接；第一三端口环行器（2）的输出端与偏振控制器（4）的输入端连接，偏振控制器（4）的输出端与第二三端口环行器（5）的输入端连接，第二三端口环行器（5）的收发复用端与瑞丽散射光纤（6）的一端连接，瑞丽散射光纤（6）的另一端与布拉格光纤光栅（7）的一端连接，布拉格光纤光栅（7）的另一端形成超窄线宽光纤激光器的输出端；所述布拉格光纤光栅（7）的中心波长与光源（1）的中心波长相差一个布里渊频移；所述第一三端口环行器（2）、布里渊散射光纤（3）、偏振控制器（4）和第二三端口环行器（5）形成环形腔，所述环形腔的长度满足单纵模运转条件。
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