CN115603161A - 一种抑制高阶拉曼的光纤激光器种子源 - Google Patents
一种抑制高阶拉曼的光纤激光器种子源 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115603161A CN115603161A CN202211152039.6A CN202211152039A CN115603161A CN 115603161 A CN115603161 A CN 115603161A CN 202211152039 A CN202211152039 A CN 202211152039A CN 115603161 A CN115603161 A CN 115603161A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fiber
- raman
- laser
- output
- optical fiber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000835 fiber Substances 0.000 title claims abstract description 162
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 title claims abstract description 152
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 title claims abstract description 7
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 124
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims description 62
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 26
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 claims description 6
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 5
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 3
- 238000013519 translation Methods 0.000 claims description 3
- 230000001629 suppression Effects 0.000 abstract description 5
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 8
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 7
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000012994 industrial processing Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
- H01S3/091—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
- H01S3/094—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light
- H01S3/094003—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light the pumped medium being a fibre
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/06—Construction or shape of active medium
- H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
- H01S3/067—Fibre lasers
- H01S3/06708—Constructional details of the fibre, e.g. compositions, cross-section, shape or tapering
- H01S3/06716—Fibre compositions or doping with active elements
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/06—Construction or shape of active medium
- H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
- H01S3/067—Fibre lasers
- H01S3/06708—Constructional details of the fibre, e.g. compositions, cross-section, shape or tapering
- H01S3/06729—Peculiar transverse fibre profile
- H01S3/06733—Fibre having more than one cladding
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/06—Construction or shape of active medium
- H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
- H01S3/067—Fibre lasers
- H01S3/0675—Resonators including a grating structure, e.g. distributed Bragg reflectors [DBR] or distributed feedback [DFB] fibre lasers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/06—Construction or shape of active medium
- H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
- H01S3/067—Fibre lasers
- H01S3/06754—Fibre amplifiers
- H01S3/06758—Tandem amplifiers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
- H01S3/091—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
- H01S3/094—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light
- H01S3/094042—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light of a fibre laser
- H01S3/094046—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light of a fibre laser of a Raman fibre laser
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/10007—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating in optical amplifiers
- H01S3/1001—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating in optical amplifiers by controlling the optical pumping
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/10007—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating in optical amplifiers
- H01S3/10023—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating in optical amplifiers by functional association of additional optical elements, e.g. filters, gratings, reflectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/30—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range using scattering effects, e.g. stimulated Brillouin or Raman effects
- H01S3/302—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range using scattering effects, e.g. stimulated Brillouin or Raman effects in an optical fibre
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lasers (AREA)
Abstract
本发明公开了一种抑制高阶拉曼的光纤激光器种子源，包括拉曼种子激光器、拉曼泵浦光纤振荡器，所述的拉曼泵浦光纤振荡器为长腔长光纤振荡器，腔内渡越时间大于200ns，拉曼种子激光器的激光通过拉曼泵浦光纤振荡器，在不额外增加拉曼增益的情况下，获得时序稳定的拉曼信号光，实现在混合增益光纤放大器中抑制高阶拉曼。本发明公开的光纤激光器种子源，不包括多级光纤预放大器，同时具有很好的高阶拉曼抑制效果，适合作为实现高功率混合增益光纤放大器的种子源。
Description
技术领域
本发明属于激光技术领域，涉及一种抑制高阶拉曼的光纤激光器种子源。
背景技术
光纤激光具有高效率、高光束质量、高紧凑度等优点，被广泛应用于现代高科技工业加工技术中。输出波长大于1100nm的激光在激光倍频、级联泵浦掺铒光纤、掺丢光纤、气体检测、激光导星具有重要的应用价值。实现大于1100nm激光输出有多种方式，包括直接掺镱激光输出、拉曼光纤振荡器或拉曼光纤放大器、混合增益光纤放大器等。直接掺镱激光输出1100nm以上的激光会面临强烈的放大自发辐射问题，难以获得纯净的光谱。采用拉曼光纤振荡器或拉曼光纤放大器，通常需要很长的传输光纤，以保证足够的拉曼增益，但是会导致受激布里渊散射效应的阈值大幅度降低，不适合实现高功率激光输出。相比于以上方案，混合增益光纤放大器将掺镱光纤的稀土增益与拉曼增益结合，是实现波长大于1100nm的高功率激光输出的有效技术方案。混合增益光纤放大器的基本原理是先将泵浦光通过稀土增益转换为拉曼泵浦光，再结合拉曼增益和稀土增益，将拉曼泵浦光转换为拉曼信号光。目前基于混合增益光纤放大器，已经实现了数千瓦级的长波段激光输出。进一步提升高功率混合增益光纤激光器系统主要面临两方面问题：(1)模式不稳定效应，由于在拉曼激光器中存在信号光向拉曼光的波长转换，因此产生的热负载将在光纤纵向产生热光栅，引起基模向高阶模式发生定向耦合，导致光束质量退化。(2)高阶拉曼的产生，在混合增益光纤放大器中，提升拉曼增益的同时也会降低高阶拉曼的阈值，而一级拉曼信号光向高阶拉曼激光的转换会导致一级拉曼信号光功率降低。为了抑制高阶拉曼的产生，需要获得时序稳定的拉曼信号光，常用的技术手段为采用时域稳定的激光器作为激光器种子，如单频光纤激光器、ASE光源(CN201811034544.4、CN201910550599.9)等。单频光纤激光器和ASE光源种子的输出功率通常在mW量级，因此采用以上两种激光器的激光系统通常包括多级光纤预放大器，将功率放大至数瓦或数十瓦之后方可接入高功率光纤放大系统，这使得系统成本变高，结构复杂，但是具有很好的高阶拉曼抑制效果。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供了一种结构简单、低成本、具有高阶拉曼抑制效果的光纤激光器种子源，以实现高功率混合增益光纤放大器。该种子源包括拉曼种子激光器、拉曼泵浦光纤振荡器，所述的拉曼泵浦光纤振荡器为长腔长光纤振荡器，拉曼种子激光器的激光通过拉曼泵浦光纤振荡器，以此获得时序稳定的拉曼信号光，实现在混合增益光纤放大器中抑制高阶拉曼。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种抑制高阶拉曼的光纤激光器种子源，包括依次连接的第一拉曼种子激光器1-1、拉曼泵浦光纤振荡器1-2，所述拉曼泵浦光纤振荡器1-2包括依次连接的第一泵浦光源1-5、第一泵浦信号合束器1-6、高反光栅1-7、第一双包层掺镱光纤1-8、第一双包层传能光纤1-9，低反光栅1-10和第一包层光滤除器1-11；所述第一拉曼种子激光器1-1产生拉曼信号光，波长为λ1，所述拉曼泵浦光纤振荡器1-2产生拉曼泵浦光，波长为λ2，其中，两者关系满足λ1等于λ2的一级受激拉曼散射平移波长，第一拉曼种子激光器1-1的输出光纤熔接拉曼泵浦光纤振荡器1-2的输入光纤，产生的拉曼信号光通过拉曼泵浦光纤振荡器1-2，所述拉曼泵浦光纤振荡器1-2为长腔长光纤振荡器，腔内渡越时间不低于200ns。
进一步的改进，所述第一拉曼种子激光器1-1包括拉曼种子源1-3，拉曼种子源1-3的输出光纤连接隔离器1-4的输入光纤，隔离器1-4的输出光纤与第一拉曼种子激光器1-1的输出光纤连接，拉曼种子源1-3为单模半导体激光器或者单频激光器。
进一步的改进，所述拉曼种子源1-3产生拉曼信号光，波长为λ1，输出功率为10～50mW。
进一步的改进，所述λ1位于1100nm～1200nm之间。
进一步的改进，所述拉曼种子源1-3的输出光纤为单包层光纤，单包层光纤的纤芯直径为4～6nm，纤芯数值孔径为0.1～0.12。
进一步的改进，所述隔离器1-4的输入光纤、输出光纤、第一拉曼种子激光器1-1的输出光纤均为单包层光纤，隔离器1-4的输入光纤、输出光纤和第一拉曼种子激光器1-1的输出光纤的纤芯直径以及纤芯数值孔径均等于拉曼种子源1-3的输出光纤的纤芯直径和纤芯数值孔径。
进一步的改进，所述高反光栅1-7的中心波长等于λ2，所述高反光栅1-7在中心波长反射率不低于99％，所述低反光栅1-10的中心波长与所述高反光栅1-7一致，所述低反光栅1-10在中心波长的反射率在5％～10％之间；第一泵浦信号合束器1-6的信号光纤与拉曼泵浦光纤振荡器的输入光纤熔接，第一泵浦信号合束器1-6的输出光纤与高反光栅1-7的输入光纤熔接，第一泵浦光源1-5的输出光纤与第一泵浦信号合束器1-6的泵浦光纤熔接，高反光栅1-7的输出光纤与第一双包层掺镱光纤1-8的输入端熔接，第一双包层掺镱光纤1-8的输出端与第一双包层传能光纤1-9的输入端熔接，第一双包层传能光纤1-9的输出端与低反光栅1-10的输入端熔接，低反光栅1-10的输出端与第一包层光滤除器1-11的输入端熔接。
进一步的改进，所述拉曼泵浦光纤振荡器1-2的输入光纤、第一泵浦信号合束器1-6的信号光纤和输出光纤、高反光栅1-7、低反光栅1-10、第一包层光滤除器1-11的输入、输出光纤均为双包层光纤，双包层光纤的纤芯直径、数值孔径、内包层直径、内包层数值孔径均与第一双包层掺镱光纤1-8及第一双包层传能光纤1-9的纤芯直径、数值孔径、内包层直径、内包层数值孔径相等。
进一步的改进，所述第一双包层掺镱光纤的纤芯直径为5μm～20μm，内包层外径为125～400μm，纤芯数值孔径为0.06～0.08，内包层数值孔径为0.46～0.48。
进一步的改进，所述第一泵浦光源1-5的输出光纤为单包层光纤，纤芯直径为105～220μm，纤芯数值孔径为0.12～0.22，第一泵浦信号合束器1-6的泵浦光纤为单包层光纤，其纤芯直径、纤芯数值孔径，与第一泵浦光源1-5的输出光纤一致。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)相比于基于传统技术的单频激光器种子源，本发明不包含多级光纤放大器结构，大幅度降低了系统的复杂性。
(2)相比于基于光纤振荡器的种子源，本发明通过采用大于200ns渡越时间的光纤振荡器作为拉曼泵浦光纤振荡器，可以在不产生额外拉曼增益的前提下，有效提升拉曼信号光的时序稳定性，具有更高的高阶拉曼阈值，在高阶拉曼抑制方面效果更好。
附图说明
图1为一种抑制高阶拉曼的光纤激光器种子源示意图。
图2为现有的的混合增益光纤放大器结构图。
图3为基于本发明实施例的混合增益光纤放大器的输出光谱图。
图4为基于光纤振荡器种子源的输出光谱图。
图例说明：
1-1第一拉曼种子激光器、1-2拉曼泵浦光纤振荡器、1-3拉曼种子源、1-4隔离器、1-5第一泵浦光源、1-6第一泵浦信号合束器、1-7高反光栅、1-8第一双包层掺镱光纤、1-9第一双包层传能光纤、1-10低反光栅、1-11第一包层光滤除器，2-1第二光纤激光器种子源、2-2第二泵浦光源、2-3第二泵浦信号合束器、2-4第二双包层掺镱光纤、2-5第二双包层传能光纤、2-6第二包层光滤除器、2-7第二输出端帽。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
以下实施例中所采用的材料和仪器均为市售。
实施例1：
一种抑制高阶拉曼的光纤激光器种子源，包括依次连接的第一拉曼种子激光器1-1、拉曼泵浦光纤振荡器1-2。所述拉曼种子激光器产生拉曼信号光，波长为1140nm，所述拉曼泵浦光纤振荡器产生拉曼泵浦光，波长为1085nm，1140nm对应1085nm一级受激拉曼散射平移波长，拉曼种子激光器输出光纤熔接拉曼泵浦光纤振荡器的输入光纤，产生的拉曼信号光通过拉曼泵浦光纤振荡器，所述拉曼泵浦光纤振荡器为长腔长光纤振荡器，其腔内渡越时间为250ns。
所述的第一拉曼种子激光器1-1由拉曼种子源1-3和隔离器组成1-4，拉曼种子源为单模半导体激光器或者单频激光器，拉曼种子源的输出光纤与隔离器的输入光纤熔接。所述拉曼种子激光器产生拉曼信号光，波长为1140nm，输出功率30mW。所述的拉曼种子源的输出光纤为单包层光纤，纤芯直径6nm，纤芯数值孔径0.1，所述隔离器的输入光纤、输出光纤均为单包层光纤，纤芯直径等于拉曼种子源的输出光纤纤芯直径，纤芯数值孔径等于拉曼种子激光器的输出光纤纤芯数值孔径。
所述的拉曼泵浦光纤振荡器1-2，由第一泵浦光源1-5，第一泵浦信号合束器1-6，高反光栅1-7，第一双包层掺镱光纤1-8，第一双包层传能光纤1-9，低反光栅1-10，第一包层光滤除器1-11组成。所述高反光栅的中心波长等于λ2，所述高反光栅在中心波长反射率是99％，3dB带宽2nm；所述低反光栅的中心波长与所述高反光栅一致，所述低反光栅在中心波长的反射率10％，3dB带宽0.5nm。所述第一泵浦光源与第一泵浦信号合束器的泵浦光纤熔接。第一泵浦信号合束器的信号光纤与拉曼泵浦光纤振荡器的输入光纤熔接，第一泵浦信号合束器的输出光纤与高反光栅的输入光纤熔接，高反光栅的输出光纤与第一双包层掺镱光纤的输入端熔接，第一双包层掺镱光纤的输出端与第一双包层传能光纤的输入端熔接，第一双包层传能光纤的输出端与低反光栅的输入端熔接，低反光栅的输出端与第一包层光滤除器的输入端熔接。拉曼泵浦光纤振荡器的输出功率为100W。
所述拉曼泵浦光纤振荡器的输入光纤、第一泵浦信号合束器的信号光纤和输出光纤、高反光栅、低反光栅、第一包层光滤除器的输入输出光纤，均为双包层光纤，其纤芯直径与第一双包层掺镱光纤、第一双包层传能光纤的纤芯直径相等，其纤芯数值孔径与第一双包层掺镱光纤、第一双包层传能光纤的纤芯数值孔径相等，内包层直径与第一双包层掺镱光纤、第一双包层传能光纤的内包层直径相等，内包层数值孔径与第一双包层掺镱光纤、第一双包层传能光纤的内包层数值孔径相等。
第一双包层掺镱光纤的纤芯直径为10μm，内包层外径为125μm，纤芯数值孔径为0.08，内包层数值孔径为0.46。
实施例2
图2给出了基于本发明实施例1的光纤激光器种子源搭建的混合增益光纤放大器结构，包括依次熔接的光纤激光器种子源2-1、第二泵浦光源2-2，第二泵浦信号合束器2-3，第二双包层掺镱光纤2-4、第二双包层传能光纤2-5、第二包层光滤除器2-6、第二输出端帽2-7。其中光纤激光器种子源2-1的结构即本发明实施例1的抑制高阶拉曼的光纤激光器种子源结构。光纤激光器种子源从第二泵浦信号合束器耦合进入第二双包层掺镱光纤的纤芯，再经过第二双包层传能光纤，最终转换成拉曼信号光，从端帽输出。
所述混合增益光纤放大器中的第二泵浦信号合束器的信号光纤和输出光纤、第二包层光滤除器的输入输出光纤，输出端帽的输入光纤，均为双包层光纤，其纤芯直径与第二双包层掺镱光纤、第二双包层传能光纤的纤芯直径相等，其纤芯数值孔径与第二双包层掺镱光纤、第二双包层传能光纤的纤芯数值孔径相等，内包层直径与第二双包层掺镱光纤、第二双包层传能光纤的内包层直径相等，内包层数值孔径与第二双包层掺镱光纤、第二双包层传能光纤的内包层数值孔径相等。
第二双包层掺镱光纤的纤芯直径为14μm，内包层外径为250μm，纤芯数值孔径为0.075，内包层数值孔径为0.46；
图3给出了本实施例的混合增益光纤放大器的最终输出光谱，可以看出在500W输出功率时，光谱中在1200nm附近仅产生了极微弱的高阶拉曼(二级拉曼)，而对比基于光纤振荡器种子源的输出光谱图，如图4所示，在500W时，不仅出现了1200nm附近的二级拉曼，还在1265nm附近产生了强烈的三级拉曼，其光谱纯净度远低于本发明实施例的结构。此外相比于现有技术(CN201811034544.4、CN201910550599.9)中单频激光的作为种子源的技术方案，本发明实施例中，未包含任何光纤预放大器，结构简单，且成本更低。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神实质和技术方案的情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (10)
1.一种抑制高阶拉曼的光纤激光器种子源，包括依次连接的第一拉曼种子激光器(1-1)、拉曼泵浦光纤振荡器(1-2)，其特征在于，所述拉曼泵浦光纤振荡器(1-2)包括依次连接的第一泵浦光源(1-5)、第一泵浦信号合束器(1-6)、高反光栅(1-7)、第一双包层掺镱光纤(1-8)、第一双包层传能光纤(1-9)，低反光栅(1-10)和第一包层光滤除器(1-11)；所述第一拉曼种子激光器(1-1)产生拉曼信号光，波长为λ1，所述拉曼泵浦光纤振荡器(1-2)产生拉曼泵浦光，波长为λ2，其中，两者关系满足λ1等于λ2的一级受激拉曼散射平移波长，第一拉曼种子激光器(1-1)的输出光纤熔接拉曼泵浦光纤振荡器(1-2)的输入光纤，产生的拉曼信号光通过拉曼泵浦光纤振荡器(1-2)，所述拉曼泵浦光纤振荡器(1-2)为长腔长光纤振荡器，腔内渡越时间不低于200ns。
2.如权利要求1所述的抑制高阶拉曼的光纤激光器种子源，其特征在于，所述第一拉曼种子激光器(1-1)包括拉曼种子源(1-3)，拉曼种子源(1-3)的输出光纤连接隔离器(1-4)的输入光纤，隔离器(1-4)的输出光纤与第一拉曼种子激光器(1-1)的输出光纤连接，拉曼种子源(1-3)为单模半导体激光器或者单频激光器。
3.如权利要求2所述的抑制高阶拉曼的光纤激光器种子源，其特征在于，所述拉曼种子源(1-3)产生拉曼信号光，波长为λ1，输出功率为10～50mW。
4.如权利要求3所述的抑制高阶拉曼的光纤激光器种子源，其特征在于，所述λ1位于1100nm～1200nm之间。
5.如权利要求2所述的抑制高阶拉曼的光纤激光器种子源，其特征在于，所述拉曼种子源(1-3)的输出光纤为单包层光纤，单包层光纤的纤芯直径为4～6nm，纤芯数值孔径为0.1～0.12。
6.如权利要求2所述的抑制高阶拉曼的光纤激光器种子源，其特征在于，所述隔离器(1-4)的输入光纤、输出光纤、第一拉曼种子激光器(1-1)的输出光纤均为单包层光纤，隔离器(1-4)的输入光纤、输出光纤和第一拉曼种子激光器(1-1)的输出光纤的纤芯直径以及纤芯数值孔径均等于拉曼种子源(1-3)的输出光纤的纤芯直径和纤芯数值孔径。
7.如权利要求1所述的抑制高阶拉曼的光纤激光器，其特征在于，所述高反光栅(1-7)的中心波长等于λ2，所述高反光栅(1-7)在中心波长反射率不低于99％，所述低反光栅(1-10)的中心波长与所述高反光栅(1-7)一致，所述低反光栅(1-10)在中心波长的反射率在5％～10％之间；第一泵浦信号合束器(1-6)的信号光纤与拉曼泵浦光纤振荡器的输入光纤熔接，第一泵浦信号合束器(1-6)的输出光纤与高反光栅(1-7)的输入光纤熔接，第一泵浦光源(1-5)的输出光纤与第一泵浦信号合束器(1-6)的泵浦光纤熔接，高反光栅(1-7)的输出光纤与第一双包层掺镱光纤(1-8)的输入端熔接，第一双包层掺镱光纤(1-8)的输出端与第一双包层传能光纤(1-9)的输入端熔接，第一双包层传能光纤(1-9)的输出端与低反光栅(1-10)的输入端熔接，低反光栅(1-10)的输出端与第一包层光滤除器(1-11)的输入端熔接。
8.如权利要求1所述的抑制高阶拉曼的光纤激光器种子源，其特征在于，所述拉曼泵浦光纤振荡器(1-2)的输入光纤、第一泵浦信号合束器(1-6)的信号光纤和输出光纤、高反光栅(1-7)、低反光栅(1-10)、第一包层光滤除器(1-11)的输入、输出光纤均为双包层光纤，双包层光纤的纤芯直径、数值孔径、内包层直径、内包层数值孔径均与第一双包层掺镱光纤(1-8)及第一双包层传能光纤(1-9)的纤芯直径、数值孔径、内包层直径、内包层数值孔径相等。
9.如权利要求8所述的抑制高阶拉曼的光纤激光器种子源，其特征在于，所述第一双包层掺镱光纤的纤芯直径为5μm～20μm，内包层外径为125～400μm，纤芯数值孔径为0.06～0.08，内包层数值孔径为0.46～0.48。
10.如权利要求7所述的抑制高阶拉曼的光纤激光器种子源，其特征在于，所述第一泵浦光源(1-5)的输出光纤为单包层光纤，纤芯直径为105～220μm，纤芯数值孔径为0.12～0.22，第一泵浦信号合束器(1-6)的泵浦光纤为单包层光纤，其纤芯直径、纤芯数值孔径，与第一泵浦光源(1-5)的输出光纤一致。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211152039.6A CN115603161A (zh) | 2022-09-21 | 2022-09-21 | 一种抑制高阶拉曼的光纤激光器种子源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211152039.6A CN115603161A (zh) | 2022-09-21 | 2022-09-21 | 一种抑制高阶拉曼的光纤激光器种子源 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115603161A true CN115603161A (zh) | 2023-01-13 |
Family
ID=84844831
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211152039.6A Pending CN115603161A (zh) | 2022-09-21 | 2022-09-21 | 一种抑制高阶拉曼的光纤激光器种子源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115603161A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117353141A (zh) * | 2023-11-02 | 2024-01-05 | 上海频准激光科技有限公司 | 抑制放大边缘波长时的自激振荡的光纤放大器和放大方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060198397A1 (en) * | 2005-03-04 | 2006-09-07 | Andrey Korolev | Pulsed cascaded raman laser |
| US20130188243A1 (en) * | 2009-05-11 | 2013-07-25 | Jeffrey W. Nicholson | All-in-one raman fiber laser |
| CN104682176A (zh) * | 2015-01-16 | 2015-06-03 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | 级联泵浦镱离子、拉曼混合增益高功率光纤激光放大器 |
| WO2018005927A1 (en) * | 2016-07-01 | 2018-01-04 | Ipg Photonics Corporation | Fiber laser system with mechanism for inducing parasitic light losses |
| CN110265858A (zh) * | 2019-06-19 | 2019-09-20 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种选择性激发高阶模的大功率拉曼光纤激光系统 |
| CN114447745A (zh) * | 2022-01-29 | 2022-05-06 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种基于多波长激光泵浦的高阶拉曼抑制方法 |
-
2022
- 2022-09-21 CN CN202211152039.6A patent/CN115603161A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060198397A1 (en) * | 2005-03-04 | 2006-09-07 | Andrey Korolev | Pulsed cascaded raman laser |
| US20130188243A1 (en) * | 2009-05-11 | 2013-07-25 | Jeffrey W. Nicholson | All-in-one raman fiber laser |
| CN104682176A (zh) * | 2015-01-16 | 2015-06-03 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | 级联泵浦镱离子、拉曼混合增益高功率光纤激光放大器 |
| WO2018005927A1 (en) * | 2016-07-01 | 2018-01-04 | Ipg Photonics Corporation | Fiber laser system with mechanism for inducing parasitic light losses |
| CN110265858A (zh) * | 2019-06-19 | 2019-09-20 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种选择性激发高阶模的大功率拉曼光纤激光系统 |
| CN114447745A (zh) * | 2022-01-29 | 2022-05-06 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种基于多波长激光泵浦的高阶拉曼抑制方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| LEI ZHANG ET AL: "High-Power and High-Order Random Raman Fiber Lasers", 《IEEE JOURNAL OF SELECTED TOPICS IN QUANTUM ELECTRONICS》, 10 October 2017 (2017-10-10), pages 2 - 3 * |
| LEI ZHANG ET AL: "Kilowatt Ytterbium-Raman fiber laser", 《OPTICS EXPRESS》, 23 July 2014 (2014-07-23), pages 2 - 3 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117353141A (zh) * | 2023-11-02 | 2024-01-05 | 上海频准激光科技有限公司 | 抑制放大边缘波长时的自激振荡的光纤放大器和放大方法 |
| CN117353141B (zh) * | 2023-11-02 | 2024-04-16 | 上海频准激光科技有限公司 | 抑制放大边缘波长时的自激振荡的光纤放大器和放大方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108683064B (zh) | 一种基于纤芯尺寸纵向渐变增益光纤的全光纤激光振荡器 | |
| CN107623246B (zh) | 纤芯同带泵浦光纤激光器 | |
| CN109599740A (zh) | 具有抑制sbs作用的双向泵浦双包层光纤激光放大器 | |
| CN113823990B (zh) | 一种短增益纤振荡放大共泵浦高功率窄线宽激光器 | |
| CN113851917A (zh) | 采用双向泵浦混合抽运的l-波段高功率掺镱光纤激光器 | |
| CN100492148C (zh) | 全光纤窄线宽百纳秒脉冲信号系统 | |
| CN101510662B (zh) | 一种谐振腔泵浦增强型光纤激光器 | |
| CN210640479U (zh) | 一种基于双端输出振荡器的级联泵浦光纤激光器 | |
| CN115603161A (zh) | 一种抑制高阶拉曼的光纤激光器种子源 | |
| CN216773788U (zh) | 一种具有抑制Yb-ASE作用的铒镱共掺光纤放大器 | |
| CN113964632A (zh) | 一种高功率单模光纤激光器 | |
| CN216251599U (zh) | 一种混合泵浦锥形增益光纤激光放大器 | |
| CN216251600U (zh) | 一种振荡放大一体化光纤激光器 | |
| CN116598876A (zh) | 一种抑制线偏振光纤激光器受激布里渊散射的系统及方法 | |
| CN105742947A (zh) | 一种抑制反向泵浦双包层光纤激光放大器中ase的系统 | |
| CN216015991U (zh) | 一种线偏振连续光纤激光器 | |
| CN216251598U (zh) | 一种高功率单模光纤激光器 | |
| CN212517877U (zh) | 一种高效率短增益光纤激光器 | |
| CN201166768Y (zh) | 全光纤窄线宽脉冲信号装置 | |
| CN211295688U (zh) | 一种基于侧面泵浦技术的窄线宽光纤激光器 | |
| CN115173198A (zh) | 一种抑制非线性效应的全光纤放大器 | |
| CN210296859U (zh) | 一种提高1.6μm波段铒镱共掺光纤激光器转换效率的结构 | |
| Li et al. | Experimental investigation on a hundred-Watt monolithic fiber laser operating near 980 nm with 20/125-μm double-cladding Yb-doped fiber | |
| CN216055667U (zh) | 采用双向泵浦混合抽运的l-波段高功率掺镱光纤激光器 | |
| CN110829163A (zh) | 一种基于双端输出振荡器的级联泵浦光纤激光器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |