CN111446612A - 一种基于倾斜光纤光栅的2um波段随机光纤激光器 - Google Patents

一种基于倾斜光纤光栅的2um波段随机光纤激光器 Download PDF

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李妍
王桔
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Abstract

本发明公开了一种基于倾斜光纤光栅的2um波段随机光纤激光器，属于光纤激光器技术领域，由泵浦源、光纤合束器、光隔离器、波分复用器、光环行器、第一双包层掺铥光纤、第二双包层掺铥光纤、刻写在第二双包层掺铥光纤上的倾斜光纤光栅组成。本发明利用掺铥光纤提供光增益，将倾斜光纤光栅刻写在第二双包层掺铥光纤上，利用倾斜光纤光栅特殊的折射率分布，抑制二阶拉曼光起振，产生的随机激光通过刻写有倾斜光纤光栅的第二双包层掺铥光纤输出，具有转换效率高，输出功率高，获得特定波长随机激光输出的特点。

Description

一种基于倾斜光纤光栅的2um波段随机光纤激光器
技术领域
本发明属于光纤激光器技术领域，具体涉及一种基于倾斜光纤光栅的2um波段随机光纤激光器。
背景技术
随机光纤激光器是近年来发展的一种新型光纤激光器，利用光纤中的瑞利散射提供随机反馈，没有固定的光学谐振腔。随机光纤激光器具有结构简单、无纵膜、光谱平滑等特点，是激光技术领域的研究热点。近年来，随着泵浦能力的提升和激光器参数的不断优化，随机光纤激光器已经实现百瓦级功率输出，有望成为一种新型高功率光纤光源。
在早期的研究过程中，随机光纤激光器中被动光纤的长度一般在数公里以上，以保证充足的分布式反馈。理论研究表明，随机光纤激光器结构中长距离掺杂光纤使得高阶拉曼光的阈值较低，因而输出功率达到一定水平后，二阶拉曼光会很快产生并导致一阶拉曼光功率无法提升，这是目前随机光纤激光输出功率提升最主要的限制因素。为实现更高功率输出，采用缩短光纤长度的办法提高二阶拉曼光的产生阈值，然而，缩短掺杂光纤的长度只能在一定程度上提高激光器的输出功率，当功率提升到一定阈值后，依旧会产生二阶拉曼光，进而限制激光器的输出功率和效率，增加了大功率输出的难度
发明内容
为克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种基于倾斜光纤光栅的2um波段随机光纤激光器，该激光器具有结构简单、制作容易、输出功率较高等特点。
本发明为解决技术问题所采取的技术方案为：
一种基于倾斜光纤光栅的2um波段随机光纤激光器，包括泵浦源(1)、光纤合束器(2)、光隔离器(3)、光环形器(4)、第一双包层掺铥光纤(5)、波分复用器(6)、第二双包层掺铥光纤(7)、刻写在第二双包层掺铥光纤(7)上的倾斜光纤光栅(8)；所述的泵浦源(1)与光纤合束器(2)一端相连，光纤合束器(2)另一端与光隔离器(3)一端相连，光隔离器(3)另一端与波分复用器(6)一端口(601)相连，光环形器(4)一端口(401)与第一双包层掺铥光纤(5)一端相连，第一双包层掺铥光纤(5)另一端与波分复用器(6)二端口(602)相连，波分复用器(6)三端口(603)与第二双包层掺铥光纤(7)一端相连，第二双包层掺铥光纤(7)另一端作为随机激光的输出端，输出端端面切8°斜角以抑制端面的菲涅尔反射。
进一步地，所述的倾斜光纤光栅(8)刻写在第二双包层掺铥光纤(7)上，倾斜角度为45°，可以得到较高的折射率灵敏度，激光的转换效率可达95％—99％。
本发明的有益效果：
1、利用倾斜光纤光栅特殊的折射率分布，突破传统随机光纤激光器中二阶拉曼光的产生对激光器输出功率的限制，提高随机光纤激光器的输出功率；
2、利用掺铥光纤提供增益反馈，降低激光器阈值功率，实现2um波段随机激光输出；
3、采用双包层掺铥光纤，可以适应高功率泵浦光在光纤中的传输，提高光纤承受功率。
附图说明
下面结合附图及其实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明一种基于倾斜光纤光栅的2um波段随机光纤激光器的结构示意图。
1为泵浦源；2为光纤合束器；3为光隔离器；4为光环形器；5为第一双包层掺铥光纤；6为波分复用器；7为第二双包层掺铥光纤；8为刻写在第二双包层掺铥光纤7上的倾斜光纤光栅；401为光环行器一端口；402为光环行器二端口；403为光环行器三端口；601为波分复用器一端口；602为波分复用器二端口；603为波分复用器三端口。
具体实施方式
以下结合本发明的结构和工作原理作详细说明：
图1中，一种基于倾斜光纤光栅的2um波段随机光纤激光器，包括泵浦源(1)、光纤合束器(2)、光隔离器(3)、光环形器(4)、第一双包层掺铥光纤(5)、波分复用器(6)、第二双包层掺铥光纤(7)、刻写在第二双包层掺铥光纤(7)上的倾斜光纤光栅(8)；所述的泵浦源(1)与光纤合束器(2)一端相连，光纤合束器(2)另一端与光隔离器(3)一端相连，光隔离器(3)另一端与波分复用器(6)一端口(601)相连，光环形器(4)一端口(401)与第一双包层掺铥光纤(5)一端相连，第一双包层掺铥光纤(5)另一端与波分复用器(6)二端口(602)相连，波分复用器(6)三端口(603)与第二双包层掺铥光纤(7)一端相连，第二双包层掺铥光纤(7)另一端作为随机激光的输出端，输出端端面切8°斜角以抑制端面的菲涅尔反射。
倾斜光纤光栅(8)刻写在第二双包层掺铥光纤(7)上，倾斜角度为45°，可以得到较高的折射率灵敏度，激光的转换效率可达95％—99％。
一种基于倾斜光纤光栅的2um波段随机光纤激光器的工作原理：
一种基于倾斜光纤光栅的2um波段随机光纤激光器根据图1所示的各部件连接好，泵浦源(1)输出的793nm激光由光纤合束器(2)耦合到线性光路中，经过光隔离器(3)由波分复用器一端口(601)进入波分复用器(6)中，进入波分复用器(6)的分成两路，一路光通过波分复用器(6)三端口(603)向第二双包层掺铥光纤(7)方向传播，另一路光通过波分复用器(6)二端口(602)向光环形器(4)方向传播。向光环行器(4)方向传播的一路光由波分复用器(6)二端口(602)进入第一双包层掺铥光纤(5)，第一双包层掺铥光纤(5)中的铥离子在泵浦源(1)的激励下，处于激发态，对光纤中的光信号产生放大作用，从而产生受激辐射光，受激辐射光通过光环行器(4)一端口(401)进入光环行器(4)，进入了光环行器(4)的光在光环行器(4)中由二端口(402)传向三端口(403)，再由三端口(403)传向二端口(402)。向第二双包层掺铥光纤(7)方向传播的一路光由波分复用器三端口(603)进入第二双包层掺铥光纤(7)，第二双包层掺铥光纤(7)中的铥离子在泵浦源(1)的激励下，处于激发态，对光纤中的光信号产生放大作用，从而产生受激辐射光，第二双包层掺铥光纤(7)中的铥离子产生的受激辐射光在倾斜光纤光栅(8)种振荡，在倾斜光纤光栅(8)的反射下，受激辐射光也返回光路中。受激辐射光在光路之间往返振荡，进行频率选择和模式选择，最终获得的随机激光从第二双包层掺铥光纤(7)另一端输出。
实施例
图1为本发明一种基于倾斜光纤光栅的2um波段随机光纤激光器的结构示意图。其中泵浦源(1)为掺铥光纤激光器，输出激光中心波长为793nm；光纤合束器(2)为(6+1)×1，工作波长为793nm/1945nm；光隔离器(3)中心波长为793nm，防止受激辐射光在光环形器(4)和刻写在第二双包层掺铥光纤(7)上的倾斜光纤光栅(8)之间往返时进入到泵浦源(1)中；第一双包层掺铥光纤(5)长度为2m；波分复用器(6)为793nm/1945nm；第二双包层掺铥光纤(7)长度为2m；倾斜光纤光栅(8)刻写在第二双包层掺铥光纤(7)上，倾斜角度为45°，可以得到较高的折射率灵敏度，激光的转换效率可达95％—99％。
一种基于倾斜光纤光栅的2um波段随机光纤激光器根据图1所示的各部件连接好，泵浦源(1)输出的793nm激光由光纤合束器(2)耦合到线性光路中，经过光隔离器(3)由波分复用器一端口(601)进入波分复用器(6)中，进入波分复用器(6)的分成两路，一路光通过波分复用器(6)三端口(603)向第二双包层掺铥光纤(7)方向传播，另一路光通过波分复用器(6)二端口(602)向光环形器(4)方向传播。向光环行器(4)方向传播的一路光由波分复用器(6)二端口(602)进入第一双包层掺铥光纤(5)，第一双包层掺铥光纤(5)中的铥离子在泵浦源(1)的激励下，处于激发态，对光纤中的光信号产生放大作用，从而产生受激辐射光，受激辐射光通过光环行器(4)一端口(401)进入光环行器(4)，进入了光环行器(4)的光在光环行器(4)中由二端口(402)传向三端口(403)，再由三端口(403)传向二端口(402)。向第二双包层掺铥光纤(7)方向传播的一路光一由波分复用器三端口(603)进入第二双包层掺铥光纤(7)，第二双包层掺铥光纤(7)中的铥离子在泵浦源(1)的激励下，处于激发态，对光纤中的光信号产生放大作用，从而产生受激辐射光，第二双包层掺铥光纤(7)中的铥离子产生的受激辐射光在在倾斜光纤光栅(8)种振荡，在倾斜光纤光栅(8)的反射下，受激辐射光也返回光路中。受激辐射光在光路之间往返振荡，进行频率选择和模式选择，由于倾斜光纤光栅(8)的存在，1945nm一阶拉曼光对应的2105nm二阶拉曼光将会被转换成包层模或辐射模，无法在纤芯中传输，因此，最终获得1945nm随机激光从第二双包层掺铥光纤(7)另一端输出。
以上实施例只是本发明所有方案中优选方案之一，其它对一种基于倾斜光纤光栅的2um波段随机光纤激光器结构的简单改变都属于本发明所保护的范围。

Claims (2)

1.一种基于倾斜光纤光栅的2um波段随机光纤激光器，其特征是包括泵浦源(1)、光纤合束器(2)、光隔离器(3)、光环形器(4)、第一双包层掺铥光纤(5)、波分复用器(6)、第二双包层掺铥光纤(7)、刻写在第二双包层掺铥光纤(7)上的倾斜光纤光栅(8)；所述的泵浦源(1)与光纤合束器(2)一端相连，光纤合束器(2)另一端与光隔离器(3)一端相连，光隔离器(3)另一端与波分复用器(6)一端口(501)相连，光环形器(4)一端口(401)与第一双包层掺铥光纤(5)一端相连，第一双包层掺铥光纤(5)另一端与波分复用器(6)二端口(602)相连，波分复用器(6)三端口(603)与第二双包层掺铥光纤(7)一端相连，第二双包层掺铥光纤(7)另一端作为随机激光的输出端，输出端端面切8°斜角以抑制端面的菲涅尔反射。
2.根据权利要求1所述的一种基于倾斜光纤光栅的2um波段随机光纤激光器，其特征是所述的倾斜光纤光栅(8)刻写在第二双包层掺铥光纤(7)上，倾斜角度为45°，可以得到较高的折射率灵敏度，激光的转换效率可达95％—99％。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113285335A (zh) * 2021-05-20 2021-08-20 深圳市铭创光电有限公司 一种混合增益半开腔结构2um光纤随机激光器

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