CN113097845A - 一种低噪声的布里渊随机光纤激光器 - Google Patents

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张哲�
吴晓琪
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杨军
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Abstract

本发明公开了一种低噪声的布里渊随机光纤激光器，包括激光器、掺铒光纤放大器、偏振控制器、环形器和随机反馈装置，激光器通过掺铒光纤放大器、偏振控制器与环形器一个端口连接，环形器的其它端口与随机反馈装置输入端连接；激光器发出泵浦光经过掺铒光纤放大器放大后，由偏振控制器调整偏振态，然后由第一环形器进入随机反馈装置；随机反馈装置产生布里渊散射光并发生随机反馈，当产生的布里渊散射光的增益大于损耗时，随机反馈装置输出布里渊随机激光。本发明使用高掺锗光纤产生布里渊散射光，并利用飞秒激光刻写的随机光栅作为随机反馈，将布里渊随机光纤激光器腔长缩短三个量级以上，以实现一种低噪声、窄线宽和转换效率高的布里渊随机激光。

Description

一种低噪声的布里渊随机光纤激光器
技术领域
本发明涉及一种随机光纤激光器，尤其是指一种低噪声的布里渊随机光纤激光器。
背景技术
与传统激光器相比，随机光纤激光器没有固定的谐振腔，具有结构简单、阈值低、线宽窄等优点，在光纤传感和光纤通信领域具有潜在应用价值。2010年，Turitsyn等人首次在标准单模光纤提出利用拉曼散射提供增益、利用瑞利散射提供随机分布反馈，实现拉曼随机光纤激光器。由于拉曼随机光纤激光器阈值较高，基于掺铒光纤提供增益和随机光栅提供随机反馈的随机激光被广泛研究。同一时期，布里渊随机光纤激光器因其线宽窄的特点被广泛研究，它是一种利用光纤中受激布里渊散射和瑞利随机反馈实现的新型光纤随机激光器，具有较好的方向性、低时间和空间相干性。相较于其他类型的随机光纤激光器，基于受激布里渊散射的随机光纤激光器具有较低的阈值和较高的转换效率。但是，目前布里渊随机光纤激光器使用较长(数千米至数十千米)的光纤提供布里渊增益和随机反馈，导致其噪声较大，使得布里渊随机光纤激光器的发展受到限制。
发明内容
本发明的目的在于针对上述问题，提供一种噪声低、线宽窄和转换效率高的布里渊随机光纤激光器。本发明使用高掺锗光纤产生布里渊散射光，并利用飞秒激光刻写的随机光栅作为随机反馈，将布里渊随机光纤激光器腔长缩短三个量级以上，以实现一种低噪声、窄线宽和转换效率高的布里渊随机激光。
本发明的目的可采用以下技术方案来达到：
一种低噪声的布里渊随机光纤激光器，包括激光器、掺铒光纤放大器、偏振控制器、环形器和随机反馈装置，所述激光器与掺铒光纤放大器的输入端连接，掺铒光纤放大器的输出端通过偏振控制器与环形器的第一端口连接，环形器的第二端口和第三端口与随机反馈装置的输入端连接；激光器发出泵浦光经过掺铒光纤放大器放大后，由偏振控制器调整偏振态，然后由第一环形器进入随机反馈装置；随机反馈装置产生布里渊散射光并发生随机反馈，当产生的布里渊散射光的增益大于损耗时，随机反馈装置输出布里渊随机激光。
作为一种优选的方案，所述环形器包括第一环形器和第二环形器，所述随机反馈装置包括随机光栅、高掺锗光纤和隔离器，所述掺铒光纤放大器的输出端通过偏振控制器与第一环形器的第一端口连接，第一环形器的第二端口通过高掺锗光纤与第二环形器的第三端口连接，第一环形器的第三端口与第二环形器的第一端口连接，第二环形器的第二端口通过随机光栅与隔离器连接；激光器发出泵浦光经过掺铒光纤放大器放大后，由偏振控制器调整偏振态，然后由第一环形器进入高掺锗光纤，产生布里渊散射光由第一环形器和第二环形器进入随机光栅，由随机光栅产生随机反馈，然后由第二环形器的第三端口进入高掺锗光纤；此时经随机反馈的布里渊散射光作为种子光与泵浦光在高掺锗光纤中发生受激布里渊散射，构成闭环光路，光路完成一次运转；在泵浦光不断注入下，经随机反馈的受激布里渊散射光不断被放大，当光路中产生的增益大于损耗时，由隔离器输出布里渊随机光纤激光。
作为一种优选的方案，所述随机反馈装置包括随机光栅、高掺锗光纤和窄带滤波器，所述环形器的第二端口与高掺锗光纤连接，环形器的第三端口与窄带滤波器连接，所述随机光栅刻写在高掺锗光纤上；激光器发出的泵浦光经过掺铒光纤放大器放大后，由偏振控制器调整偏振态，随后由环形器进入高掺锗光纤；随机光栅刻写在高掺锗光纤上，使高掺锗光纤中产生的布里渊散射光发生随机反馈，在高掺锗光纤中形成固定光学谐振腔；布里渊散射光在谐振腔内反复震荡，当产生的布里渊散射光大于谐振腔的损耗时，由环形器的第三端口输出布里渊随机激光，并由窄带滤波器滤出。
实施本发明，具有如下有益效果：
1、与传统的布里渊随机光纤激光器相比，本发明使用高掺锗光纤产生布里渊散射光，并利用飞秒激光刻写的随机光栅作为随机反馈，将布里渊随机光纤激光器腔长缩短三个量级以上，降低了工作的噪声，实现了输出低噪声、窄线宽和转换效率高的布里渊随机激光的目的。
2、本发明的随机光纤刻写在高掺锗光纤上，也可以刻写在单模光纤上(与高掺锗光纤分离)。在工作时，随机激光器由高掺锗光纤产生布里渊散射光，通过随机光栅提供反馈，与传统布里渊随机光纤激光器相比，本实施例具有更短的腔长，因此产生的布里渊随机激光具有更低的噪声。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明低噪声的布里渊随机光纤激光器的实施例1的结构示意图；
图2是本发明低噪声的布里渊随机光纤激光器的实施例2的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
参照图1，本实施例涉及低噪声的布里渊随机光纤激光器，包括激光器1、掺铒光纤放大器2、偏振控制器3、环形器4和随机反馈装置，所述激光器1与掺铒光纤放大器2的输入端连接，掺铒光纤放大器2的输出端通过偏振控制器3与环形器4的第一端口连接，环形器4的第二端口和第三端口与随机反馈装置的输入端连接；激光器1发出泵浦光经过掺铒光纤放大器2放大后，由偏振控制器3调整偏振态，然后由环形器4进入随机反馈装置；随机反馈装置产生布里渊散射光并发生随机反馈，当产生的布里渊散射光的增益大于损耗时，随机反馈装置输出布里渊随机激光。
所述环形器4包括第一环形器41和第二环形器42，所述随机反馈装置包括随机光栅51、高掺锗光纤53和隔离器54，所述掺铒光纤放大器2的输出端通过偏振控制器3与第一环形器41的第一端口连接，第一环形器41的第二端口通过高掺锗光纤53与第二环形器42的第三端口连接，第一环形器41的第三端口与第二环形器42的第一端口连接，第二环形器42的第二端口通过随机光栅51与隔离器54连接；激光器1发出泵浦光经过掺铒光纤放大器2放大后，由偏振控制器3调整偏振态，然后由第一环形器41进入高掺锗光纤53，产生布里渊散射光由第一环形器41和第二环形器42进入随机光栅51，由随机光栅51产生随机反馈，然后由第二环形器42的第三端口进入高掺锗光纤53；此时经随机反馈的布里渊散射光作为种子光与泵浦光在高掺锗光纤53中发生受激布里渊散射，构成闭环光路，光路完成一次运转；在泵浦光不断注入下，经随机反馈的受激布里渊散射光不断被放大，当光路中产生的增益大于损耗时，由隔离器54输出布里渊随机光纤激光。
与传统的布里渊随机光纤激光器1相比，本发明使用高掺锗光纤53产生布里渊散射光，并利用飞秒激光刻写的随机光栅51作为随机反馈，将布里渊随机光纤激光器1腔长缩短三个量级以上，降低了工作的噪声，实现了输出低噪声、窄线宽和转换效率高的布里渊随机激光的目的。
实施例2
本实施例是在实施例1的基础上，作为对随机反馈装置的改进，如图2所示，所述随机反馈装置包括随机光栅51、高掺锗光纤53和窄带滤波器55，所述环形器4的第二端口与高掺锗光纤53连接，环形器4的第三端口与窄带滤波器55连接，所述随机光栅51刻写在高掺锗光纤53上；激光器1发出的泵浦光经过掺铒光纤放大器2放大后，由偏振控制器3调整偏振态，随后由环形器4进入高掺锗光纤53；随机光栅51刻写在高掺锗光纤53上，使高掺锗光纤53中产生的布里渊散射光发生随机反馈，在高掺锗光纤53中形成固定光学谐振腔；布里渊散射光在谐振腔内反复震荡，当产生的布里渊散射光大于谐振腔的损耗时，由环形器4的第三端口输出布里渊随机激光，并由窄带滤波器55滤出。
本发明的随机光纤刻写在高掺锗光纤53上，也可以刻写在单模光纤上(与高掺锗光纤53分离)。在工作时，随机激光器1由高掺锗光纤53产生布里渊散射光，通过随机光栅51提供反馈，与传统布里渊随机光纤激光器1相比，本实施例具有更短的腔长，因此产生的布里渊随机激光具有更低的噪声。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (3)

1.一种低噪声的布里渊随机光纤激光器，其特征在于，包括激光器、掺铒光纤放大器、偏振控制器、环形器和随机反馈装置，所述激光器与掺铒光纤放大器的输入端连接，掺铒光纤放大器的输出端通过偏振控制器与环形器的第一端口连接，环形器的第二端口和第三端口与随机反馈装置的输入端连接；激光器发出泵浦光经过掺铒光纤放大器放大后，由偏振控制器调整偏振态，然后由第一环形器进入随机反馈装置；随机反馈装置产生布里渊散射光并发生随机反馈，当产生的布里渊散射光的增益大于损耗时，随机反馈装置输出布里渊随机激光。
2.根据权利要求1所述的一种低噪声的布里渊随机光纤激光器，其特征在于，所述环形器包括第一环形器和第二环形器，所述随机反馈装置包括随机光栅、高掺锗光纤和隔离器，所述掺铒光纤放大器的输出端通过偏振控制器与第一环形器的第一端口连接，第一环形器的第二端口通过高掺锗光纤与第二环形器的第三端口连接，第一环形器的第三端口与第二环形器的第一端口连接，第二环形器的第二端口通过随机光栅与隔离器连接；激光器发出泵浦光经过掺铒光纤放大器放大后，由偏振控制器调整偏振态，然后由第一环形器进入高掺锗光纤，产生布里渊散射光由第一环形器和第二环形器进入随机光栅，由随机光栅产生随机反馈，然后由第二环形器的第三端口进入高掺锗光纤；此时经随机反馈的布里渊散射光作为种子光与泵浦光在高掺锗光纤中发生受激布里渊散射，构成闭环光路，光路完成一次运转；在泵浦光不断注入下，经随机反馈的受激布里渊散射光不断被放大，当光路中产生的增益大于损耗时，由隔离器输出布里渊随机光纤激光。
3.根据权利要求1所述的一种低噪声的布里渊随机光纤激光器，其特征在于，所述随机反馈装置包括随机光栅、高掺锗光纤和窄带滤波器，所述环形器的第二端口与高掺锗光纤连接，环形器的第三端口与窄带滤波器连接，所述随机光栅刻写在高掺锗光纤上；激光器发出的泵浦光经过掺铒光纤放大器放大后，由偏振控制器调整偏振态，随后由环形器进入高掺锗光纤；随机光栅刻写在高掺锗光纤上，使高掺锗光纤中产生的布里渊散射光发生随机反馈，在高掺锗光纤中形成固定光学谐振腔；布里渊散射光在谐振腔内反复震荡，当产生的布里渊散射光大于谐振腔的损耗时，由环形器的第三端口输出布里渊随机激光，并由窄带滤波器滤出。
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