CN117220127A - 一种抑制受激拉曼散射的光纤激光器及其参数优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种抑制受激拉曼散射的光纤激光器及其参数优化方法，属于光纤激光器领域。该光纤激光器中耦合器将光学谐振腔产生的种子激光按照功率比例x：(1‑x)分为两束激光，功率占比为x的激光传输至传能光纤，功率占比为1‑x的激光传输至啁啾倾斜光纤光栅阵列，传能光纤稳定激光的时域波动，光纤布拉格光栅将时域稳定后的功率占比为x的激光按照反射率R反射，反射激光再次经由传能光纤进行二次稳定后反向注入光学谐振腔，使得光学谐振腔产生时域特性更加稳定的种子激光。通过耦合器、传能光纤和光纤布拉格光栅，引入了额外反馈，降低了种子源中种子激光的时域峰值强度，提升了种子激光的时域稳定性，进而实现了抑制受激拉曼散射的效果。

Description

一种抑制受激拉曼散射的光纤激光器及其参数优化方法

技术领域

本发明涉及光纤激光器领域，特别是涉及一种抑制受激拉曼散射的光纤激光器及其参数优化方法。

背景技术

在当今社会，高功率光纤激光基于良好的光束质量和转换效率，大规模应用于国防、工业加工和增材制造等领域。在常规应用领域，追求激光的高亮度特性成为当今的研究热点，功率作为对亮度影响最为显著的因子，其数值上的提升对亮度带来了关键影响。在限制激光功率提升中，源于物理机制上的非线性效应的重要性远远高于其他，具有普遍性和难以消除的特点，这也是当今高功率光纤激光研究的热点和重点。

光纤激光器中的非线性效应主要包含自发辐射效应（Amplified SpontaneousEmission，ASE）、受激布里渊散射（Stimulated Brillouin Scattering，SBS）、受激拉曼散射（Stimulated Raman Scattering，SRS）、自相位调制（Self-phase Modulation，SPM）、交叉相位调制（Cross Phase Modulation，XPM）、四波混频（Four-Wave Mixing，FWH）和模式不稳定（Transverse Mode Instability，TMI）。其中，以SRS影响最为严重以及出现范围最为普遍，在输出功率、时域特性、光束质量和光谱特性上均对激光器性能有明显的影响，如何抑制SRS以保障光纤激光器维持高性能成为光纤激光技术研究的关键。

SRS起源于光纤中光子与介质分子之间的非弹性散射，能量为hw_p的一个光子被分子散射成另一个能量为hw_s的低频光子（斯托克斯光），同时分子完成两个振动态之间的跃迁，在熔融石英玻璃中其增益谱宽带达到40 THz，频移量为13.2THz时增益强度最高。在激光输出光谱中，其最为典型的现象是在达到SRS的阈值后，随功率提升光谱上13.2THz频移处出现迅速增强的斯托克斯峰（例如对于输出激光波长为1080nm，其斯托克斯峰对应波长约为1135nm附近）。光纤放大器中由SRS产生的低频斯托克斯光在光纤中双向传播，不仅影响输出激光光谱，反向传输的斯托克斯光极其容易对激光器的前级脆弱组件（预放、振荡器等）造成破坏性损伤，以致造成整个光纤激光器的瘫痪。

理论研究表明，光纤中出现SRS的阈值P_SRS具有如下近似关系：

P_SRS≈16A_eff / (g_RamanL_eff)。

其中A_eff为纤芯有效模场面积，g_Raman为拉曼增益系数，L_eff为光纤有效长度。常规抑制SRS的方案是采用较大纤芯模场面积和较短长度的光纤，有效改善SRS阈值以提升激光器的输出能力。但增大纤芯会更容易激发和助长高阶模式的增益，输出的激光光束质量恶化，所以为了保持输出品质无法无限增大；同样的光纤长度受吸收强度限制，难以无限缩短，在优化至一定程度后达到瓶颈。

在抑制SRS方面，目前主流的SRS抑制方案主要分为三大方向。一是从激光器系统设计入手，采用反向泵浦、大模场光纤（或其他异形大模场光纤）和强吸收泵浦波长。二是通过啁啾倾斜布拉格光纤光栅（chirped and tilted fiber Bragg grating，CTFBG）的带阻滤波特性在激光纵模上进行滤模，根据对应斯托克斯峰的位置确定中心波长和带宽，将SRS直接去除，抑制其增益。三是通过改善激光振荡器的时域特性，降低其时域不稳定度，该方向上实施方案有多种，例如增大种子激光线宽、采用超荧光光源、采用长距离传能光纤等等。

在上述SRS抑制的不同方案中，方向一和方向二较多被使用，而方向三由于其系统复杂度大幅提升，参数优化较为繁琐，同时诸多物理机理难以厘清，因此应用上较少。其中采用长传能光纤方案对于原有光学系统影响最小，仅需要将较长距离（百米级）传能光纤置于激光器振荡器与放大器之间。但该方案同样存在弊端，较长距离的传能光纤在改善时域特性之外，本身也会增益种子激光中的拉曼噪声，其后需要接CTFBG来进行滤模，因此CTFBG的效果得到弱化。

所以，寻求其他新型技术方案抑制SRS成为急需开展的突破性研究方向。

发明内容

本发明的目的是提供一种抑制受激拉曼散射的光纤激光器及其参数优化方法，通过引入额外反馈降低种子源中的时域峰值强度，维持稳定的时域特性，进而达到抑制SRS的效果。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种抑制受激拉曼散射的光纤激光器，包括：振荡器、放大器、耦合器、长度为L的传能光纤、反射率为R的光纤布拉格光栅和啁啾倾斜光纤光栅阵列。

在振荡器中的光学谐振腔和模场适配器之间设置有耦合器、所述传能光纤、所述光纤布拉格光栅和啁啾倾斜光纤光栅阵列。

耦合器的输入端与光学谐振腔的输出端连接，耦合器的第一输出端与传能光纤的一端连接，传能光纤的另一端与光纤布拉格光栅的一端连接；耦合器的第二输出端与啁啾倾斜光纤光栅阵列的一端连接，啁啾倾斜光纤光栅阵列的另一端与模场适配器的一端连接，模场适配器的另一端与放大器的输入端连接。

所述耦合器用于将光学谐振腔产生的种子激光按照功率比例x：(1-x)分为两束激光，并将功率占比为x的激光传输至传能光纤，功率占比为1-x的激光传输至啁啾倾斜光纤光栅阵列。

所述传能光纤用于稳定功率占比为x的激光的时域波动；所述光纤布拉格光栅用于将时域稳定后的功率占比为x的激光按照反射率R反射，反射激光再次经由传能光纤进行稳定反向后注入光学谐振腔，使得光学谐振腔产生稳定的种子激光。

所述啁啾倾斜光纤光栅阵列用于对稳定的种子激光中功率占比为1-x的激光进行拉曼噪声滤除，并通过模场适配器模场匹配转换后进入放大器。

一种抑制受激拉曼散射的光纤激光器的参数优化方法，所述参数优化方法应用于前述的抑制受激拉曼散射的光纤激光器，所述参数优化方法包括：

确定传能光纤的长度L的取值范围、光纤布拉格光栅的反射率R的取值范围以及耦合器的功率占比x的取值范围。

在每个取值范围中任意取一值进行组合，获得多种(x,L,R)组合。

针对每一种(x,L,R)组合，测量所述光纤激光器在出现受激拉曼散射后的同一功率下的强度差值；所述强度差值为所述光纤激光器输出的激光光谱中，信号最高峰位置与拉曼斯托克斯峰最高峰的强度差值。

选取最大强度差值对应的(x,L,R)组合为所述光纤激光器的最佳参数组合。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明公开一种抑制受激拉曼散射的光纤激光器及其参数优化方法，耦合器将光学谐振腔产生的种子激光按照功率比例x：(1-x)分为两束激光，并将功率占比为x的激光传输至传能光纤，功率占比为1-x的激光传输至啁啾倾斜光纤光栅阵列，传能光纤稳定激光的时域波动，光纤布拉格光栅将时域稳定后的激光按照反射率R反射，反射激光再次经由传能光纤进行稳定后反向注入光学谐振腔，使得光学谐振腔产生时域特性更加稳定的种子激光。通过耦合器、传能光纤和光纤布拉格光栅，引入了额外反馈，降低了种子源中种子激光的时域峰值强度，提升了种子激光的时域稳定性，进而实现了抑制SRS的效果。

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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的端面泵浦光纤激光器结构示意图。

图2为本发明实施例提供的（N+1）侧面泵浦光纤激光器结构示意图。

图3为本发明实施例提供的反射率为R的光纤布拉格光栅处激光示意图。

图4为本发明实施例提供的一种抑制受激拉曼散射的光纤激光器的参数优化方法的流程图。

符号说明：1-半导体泵浦源，2-第一合束器，3-第一光栅，4-增益光纤，5-第二光栅，6-第一包层光剥离器，7-耦合器，8-传能光纤，9-光纤布拉格光栅，10-啁啾倾斜光纤光栅阵列，11-模场适配器，12-第二包层光剥离器，13-正向泵浦源，14-第二合束器，15-传播光纤，16-第三合束器，17-反向泵浦源，18-第三包层光剥离器，19-石英端帽。

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。

在连续型光纤激光器中，多种非线性效应（包括受激拉曼散射SRS）都与自脉冲现象有着显著的关联，这主要与许多非线性效应与光场的瞬时功率密切有关。理论研究和实验均表明，当激光中存在高峰值功率的自脉冲时，拉曼抑制能力变差，SRS的阈值会显著降低。

在MOPA（Master Oscillator Power-Amplifier，主振荡功率放大）结构中，改善种子源（通常由光纤振荡器构成）中种子激光的时域特性，可以改善种子激光的自脉冲特征，进而提升放大器中放大后激光的非线性阈值，增强非线性抑制能力和功率输出能力。

本发明主要从改善光纤激光器种子源时域特性角度出发，通过引入额外反馈降低种子源中的时域峰值强度，维持稳定的时域特性，进而达到抑制SRS的效果。操作上较为便捷，成本低廉，搭配CTFBG使用能达到对SRS的更好抑制效果。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一

如图1所示，本发明实施例提供了一种抑制受激拉曼散射的光纤激光器，包括：振荡器、放大器、耦合器7、长度为L的传能光纤8、反射率为R的光纤布拉格光栅9和啁啾倾斜光纤光栅阵列10。

在振荡器中的光学谐振腔和模场适配器11之间设置有耦合器7、传能光纤8、光纤布拉格光栅9和啁啾倾斜光纤光栅阵列10。耦合器7的输入端与光学谐振腔的输出端连接，耦合器7的第一输出端与传能光纤8的一端连接，传能光纤8的另一端与光纤布拉格光栅9的一端连接；耦合器7的第二输出端与啁啾倾斜光纤光栅阵列10的一端连接，啁啾倾斜光纤光栅阵列10的另一端与模场适配器11的一端连接，模场适配器11的另一端与放大器的输入端连接。

耦合器7用于将光学谐振腔产生的种子激光按照功率比例x：(1-x)分为两束激光，并将功率占比为x的激光传输至传能光纤8，功率占比为1-x的激光传输至啁啾倾斜光纤光栅阵列10。传能光纤8用于稳定功率占比为x的激光的时域波动；光纤布拉格光栅9用于将时域稳定后的功率占比为x的激光按照反射率R反射，反射激光再次经由传能光纤8进行稳定后反向注入光学谐振腔，使得光学谐振腔产生稳定的种子激光。啁啾倾斜光纤光栅阵列10用于对稳定的种子激光中功率占比为1-x的激光进行拉曼噪声滤除，并通过模场适配器11模场匹配转换后进入放大器。

参见图1，采用主振荡功率放大（MOPA）结构，其中标号1至标号11为由振荡器组成的种子源，标号12至标号19为双向泵浦的放大器，标号8、标号9、标号10为本结构中对SRS进行抑制的核心部分，其中标号8、标号9为重点。

光纤布拉格光栅9的另一端连接的光纤末端切斜角。光纤末端用于将光纤布拉格光栅9中剩余的比例为1-R的激光经由光纤末端输出，以防止端面菲涅尔反射。

在一个示例中，光纤末端切的斜角角度为8^°。

反射率R的取值范围为：0<R<100%。耦合器7为1分2耦合器，耦合器7分光的功率比例是x:（1-x）。x、L和R的具体数值需要通过参数优化进行确定。其中，0<x<1，L的取值范围为0~∞。

如图1所示，振荡器包括：第一合束器2、第一光栅3、增益光纤4、第二光栅5、第一包层光剥离器6、模场适配器11和两个半导体泵浦源1。第一合束器2的输入端分别与两个半导体泵浦源1的激光输出端连接，第一合束器2的输出端与第一光栅3的一端连接；增益光纤4的一端与第一光栅3的另一端连接，增益光纤4的另一端与第二光栅5的一端连接；第一包层光剥离器6的一端与第二光栅5的另一端连接，第一包层光剥离器6的另一端与耦合器7的输入端连接。

放大器包括：第二包层光剥离器12、正向泵浦源13、第二合束器14、传播光纤15、第三合束器16、反向泵浦源17、第三包层光剥离器18和石英端帽19。第二包层光剥离器12的输入端与模场适配器11的另一端连接，第二包层光剥离器12的输出端和正向泵浦源13的激光输出端均与第二合束器14的输入端连接，第二合束器14的输出端与传播光纤15的一端连接。第三合束器16的输入端分别与传播光纤15的另一端、反向泵浦源17的激光输出端连接，第三合束器16的输出端与第三包层光剥离器18的输入端连接，第三包层光剥离器18的输出端与石英端帽19的输入端连接。

参照图3，由振荡器（第一光栅3、增益光纤4、第二光栅5和第一包层光剥离器6整体组成）产生的种子激光由耦合器7分为功率比例x：(1-x)两束激光，其中经传能光纤8和光纤布拉格光栅9传输的为功率占比为x的激光，经啁啾倾斜光纤光栅阵列10和模场适配器11传输的为功率占比为1-x的激光。传能光纤8是长度为L（L的典型长度为数百米至数千米）的长距离传输GDF光纤，长传输光纤会使其中传输激光的时域波动逐渐趋于平缓，抑制高峰值功率脉冲，进而缓解自脉冲效应强度和幅度。光纤布拉格光栅9是一个反射率为R的光纤布拉格光栅，其中心波长与第一光栅3和第二光栅5相同，反射率可调，反射率R位于0~100%之间。光纤布拉格光栅9的作用是将传能光纤8中时域稳定后的信号激光按照反射率R反射，反射激光再次经由传能光纤8进行二次稳定，再经由耦合器7反向注入振荡器中。同时，光纤布拉格光栅9后端剩余的比例为（1-R）的激光经由光纤末端（切斜角，防止端面菲涅尔反射）输出，该部分激光无用，可以用装置进行直接收容。

经过耦合器7、传能光纤8和光纤布拉格光栅9产生的反向时域稳定信号激光进入振荡器后，会改善振荡器中的种子激光时域稳定特性，进而改善由耦合器7经由啁啾倾斜光纤光栅阵列10和模场适配器11进入放大器中的种子激光，进而改善由石英端帽19输出的高功率激光非线性抑制能力，提升受激拉曼散射阈值。

本发明实施例的光纤激光器既可以应用于端面泵浦中，也可以应用于侧面泵浦中。图1为本发明实施例提供的端面泵浦光纤激光器结构示意图。图2为本发明实施例提供的（N+1）侧面泵浦光纤激光器结构示意图，图2中的N=1。端面泵浦光纤激光器与（N+1）侧面泵浦光纤激光器的不同之处在于放大器的结构不同。

端面泵浦光纤激光器的放大器中，传播光纤15为增益光纤，第二合束器14和第三合束器16均为（6+1）×1泵浦信号合束器。

在上述端面泵浦光纤激光器结构中，激光产生机制分为振荡器和放大器两部分。

振荡器中，由半导体泵浦源1产生的半导体激光（波长为λ_p1，常规情况下λ_p1为976/915 nm）通过第一合束器2合束进入振荡器中的光学谐振腔（由第一光栅3、增益光纤4、第二光栅5组成），第一光栅3和第二光栅5具有相同的中心波长（波长为λ_s，常规情况下λ_s为1064/1080 nm）和不同的反射率、带宽。种子激光（波长为λ_s）由光学谐振腔产生后经第一包层光剥离器6去除残余包层光后进入耦合器7，耦合器7将信号功率分为两部分，功率占比为x的激光进入长度为L的传能光纤8，再由光纤布拉格光栅9反馈后反向传播再次进入光学谐振腔，本发明的重点即在于此处引入的外部反馈可以改善进入放大器中的种子激光时域稳定性，进而抑制SRS；另一方面，由耦合器7输出的功率占比为1-x的激光进入啁啾倾斜光纤光栅阵列10进行拉曼噪声滤除，后由模场适配器11进行模场匹配转换以进入放大器。

放大器中，正向泵浦源13和反向泵浦源17为放大器泵浦源（波长为λ_p2，常规情况下λ_p2为976/915/981/1018 nm，在混合泵浦的情形下λ_p2并非为单一确定值，可以是多个数值同时存在），通过第二合束器14和第三合束器16注入传播光纤15中，反向泵浦源17中未吸收的残余泵浦由第二包层光剥离器12剥离，正向泵浦源13中未吸收的残余泵浦由第三包层光剥离器18剥离，目标信号激光最终由石英端帽19输出。

在将放大器从常规增益光纤更换为（N+1）型侧面泵浦光纤（又叫GTWave光纤）后，本发明也可以方便的应用于侧面泵浦中。仅需要将增益光纤更换为（N+1）型侧面泵浦光纤，将第二合束器14和第三合束器16由（6+1）×1泵浦信号合束器更换为M×1泵浦合束器即可（图2中M=7）。

在整个系统中，第一光栅3、增益光纤4、第二光栅5、第一包层光剥离器6、耦合器7、传能光纤8、光纤布拉格光栅9和啁啾倾斜光纤光栅阵列10的尾纤为相同尺寸（常规为10/130μm、14/250μm等），传能光纤8的长度为L，光纤布拉格光栅9的反射率为R，光纤布拉格光栅9的外延段通过切8^°斜角输出。啁啾倾斜光纤光栅阵列10的抑制带宽范围为λ_s对应的低频斯托克斯光波段（λ_s=1080nm情况下，其应为1020~1150 nm范围）。

本发明实施例公开的结构中还可以采用以下的替代结构：

(1) 将光学谐振腔种子源更换为其他具有激光输出能力的光纤激光光源或空间激光光源。

(2) 将耦合器7更换为具有透射和反射能力的光学镜片。

(3) 将啁啾倾斜光纤光栅阵列10更换为具有滤波功能的任意数量和带宽的倾斜光栅组合或其他类型滤波器。

(4) 将光纤布拉格光栅9更换为任意具有反射性质的其他功能性器件，比如镜片等。

(5) 将长距离传能光纤（传能光纤8）更换为其他类型光纤，比如多模光纤、光子晶体光纤等等。

(6) 将侧面泵浦方案中的（N+1）型侧面泵浦光纤中的N替换为任意数值，或者其他变种型侧面泵浦光纤放大器。

(7) 将侧面泵浦方案中的M×1泵浦合束器中的M替换为任意数值。

(8) 将半导体泵浦源1更换为1018 nm同带泵浦源。

(9) 将增益光纤4更换为掺任意稀土元素（例如铒、铥等）光纤。

(10) 将泵浦波长λ_p1、λ_p2更换为任意其他数值波长。

(11) 在现有结构上去除或引入部分其他编号的器件，但保留耦合器7、传能光纤8和光纤布拉格光栅9组合对应设计的其他类型光纤激光器。

本发明带来的有益效果如下：

本发明提出了一种应用于高功率光纤激光领域的抑制受激拉曼散射的光纤激光器结构，通过耦合器7、长度为L的传能光纤8及增加反射率为R的光纤布拉格光栅9，降低了振荡器中信号激光的时域峰值强度，提升其时域稳定特性，改善了激光器的受激拉曼散射抑制能力。本方案不改变原激光器基础结构，仅需通过简单操作和调整，便可实施，并且可应用于端面、侧面泵浦等多种光纤激光器中，在工程应用上具有可行性和广泛的应用前景。

实施例二

如图4所示，本发明实施例提供了一种抑制受激拉曼散射的光纤激光器的参数优化方法，所述参数优化方法应用于实施例一的抑制受激拉曼散射的光纤激光器，所述参数优化方法包括：

步骤1：确定传能光纤8的长度L的取值范围、光纤布拉格光栅9的反射率R的取值范围以及耦合器7的功率占比x的取值范围。

由于在实验测试与验证中，只能制备参数固定的耦合器7与传能光纤8，无法覆盖全部参数空间，且长度L也覆盖极大长度范围，因此有必要将其组合形成全部参数空间，通过”一定方法”缩小至有限空间。

上述提到的“一定方法”的目标在于缩小参数空间，可以指“根据既往实验结果，基于经验主观地将参数缩小至一定有限范围”，也可以指“通过理论模拟确定一定的参数范围区间”。

“理论模拟”指代的是：基于解析及半解析的数值仿真模型，模拟光纤中振荡器产生的种子激光时域特性与受激拉曼散射（SRS）阈值之间的关系。理论模拟所使用的模型不一而同，本发明主要采用描述光纤激光输出时序的含时速率方程和非线性薛定谔方程，基于光纤振荡器多纵模叠加的思路，推导出纵模相位耦合演化方程，描述振荡器中激光输出时序特征（种子激光时域特性）。其中，长度L会显著影响由光纤布拉格光栅9反射回振荡器中的反馈激光时域特征（自脉冲强度），反馈激光通过纵模叠加效果对振荡器输出的种子激光自脉冲强度进行调制，进一步改善经耦合器7进入啁啾倾斜光纤光栅阵列10的种子激光整体时域特征，其中反馈激光功率由反射率R和功率占比x决定，功率占比x同时决定种子激光功率大小，上述所使用的模型完整的包含了长度L、反射率R和功率占比x三个参数对种子激光功率和种子激光时域特征的影响。

理论模拟即通过计算机采用数值计算方法，将长度L、反射率R和功率占比x的三维参数空间进行全扫描或部分扫描，选取其中的SRS抑制效果最好的全局最优参数组合或局部最优参数组合，作为进一步实验验证的待选组合方案。通过实验验证从待选组合方案中寻找真实最优值，只有实验验证的真实最优值才是所需要寻找的最佳参数组合。

步骤2：在每个取值范围中任意取一值进行组合，获得多种(x,L,R)组合。

步骤3：针对每一种(x,L,R)组合，测量所述光纤激光器在出现受激拉曼散射后的同一输出功率下的强度差值；所述强度差值为所述光纤激光器输出的激光光谱中，信号最高峰位置与拉曼斯托克斯峰最高峰的强度差值。

该步骤中的输出功率是指石英端帽19的输出功率，在该输出功率下能观察到显著的拉曼斯托克斯峰。

步骤4：选取最大强度差值对应的(x,L,R)组合为所述光纤激光器的最佳参数组合。

整个新增装置（耦合器7、传能光纤8和光纤布拉格光栅9）含有3个额外参数，为x、L和R。这三个参数的最优解需要根据具体实验结构和放大器参数进行优化，并不能直接取定一组最佳的参数值。对于如何判定取值最优，需要通过石英端帽19的光谱特性来进行判断。对于参数扫描的过程，可以采用理论模拟拟定初步范围，结合实验验证确定最佳参数。当通过理论模拟找到一组较为合适的参数范围后，通过实验测量，对于由石英端帽19输出的激光光谱中，取信号最高峰位置与拉曼斯托克斯峰最高峰两处强度差值d，其单位通常为dBm。通过采用不同(x,L,R)组合，测量在出现SRS后的同一功率下的d值大小。当找到一组(x,L,R)组合使得d值最大时，那么这一组参数(x,L,R)则是在该激光器结构下的参数最佳值，则可以采用该组数值。

本发明的技术关键点和拟保护点有：

(1) 上述中通过耦合器7增加长距离传能光纤，并尾接反射率为R的光纤布拉格光栅的设计。

(2) 上述中引入额外反馈抑制受激拉曼散射的设计。

(3) 上述中通过引入额外反馈设计的端面泵浦光纤激光器。

(4) 上述中通过引入额外反馈设计的侧面泵浦光纤激光器。

(5) 通过参数优化方法确定该方案下参数最优值的方法。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方法而言，由于其与实施例公开的装置相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种抑制受激拉曼散射的光纤激光器，其特征在于，包括：振荡器、放大器、耦合器、长度为L的传能光纤、反射率为R的光纤布拉格光栅和啁啾倾斜光纤光栅阵列；

在振荡器中的光学谐振腔和模场适配器之间设置有耦合器、所述传能光纤、所述光纤布拉格光栅和啁啾倾斜光纤光栅阵列；

耦合器的输入端与光学谐振腔的输出端连接，耦合器的第一输出端与传能光纤的一端连接，传能光纤的另一端与光纤布拉格光栅的一端连接；耦合器的第二输出端与啁啾倾斜光纤光栅阵列的一端连接，啁啾倾斜光纤光栅阵列的另一端与模场适配器的一端连接，模场适配器的另一端与放大器的输入端连接；

所述耦合器用于将光学谐振腔产生的种子激光按照功率比例x：(1-x)分为两束激光，并将功率占比为x的激光传输至传能光纤，功率占比为1-x的激光传输至啁啾倾斜光纤光栅阵列；

所述传能光纤用于稳定功率占比为x的激光的时域波动；所述光纤布拉格光栅用于将时域稳定后的功率占比为x的激光按照反射率R反射，反射激光再次经由传能光纤进行稳定后反向注入光学谐振腔，使得光学谐振腔产生稳定的种子激光；

所述啁啾倾斜光纤光栅阵列用于对稳定的种子激光中功率占比为1-x的激光进行拉曼噪声滤除，并通过模场适配器模场匹配转换后进入放大器。

2.根据权利要求1所述的抑制受激拉曼散射的光纤激光器，其特征在于，所述光纤布拉格光栅的另一端连接的光纤末端切斜角；

所述光纤布拉格光栅的另一端连接的光纤末端用于将光纤布拉格光栅中剩余的比例为1-R的激光输出，以防止端面菲涅尔反射。

3.根据权利要求2所述的抑制受激拉曼散射的光纤激光器，其特征在于，所述光纤末端切的斜角角度为8^°。

4.根据权利要求1所述的抑制受激拉曼散射的光纤激光器，其特征在于，所述反射率R的取值范围为：0<R<100%。

5.根据权利要求1所述的抑制受激拉曼散射的光纤激光器，其特征在于，所述振荡器包括：第一合束器、第一光栅、增益光纤、第二光栅、第一包层光剥离器、模场适配器和两个半导体泵浦源；

第一合束器的输入端分别与两个半导体泵浦源的激光输出端连接，第一合束器的输出端与第一光栅的一端连接；增益光纤的一端与第一光栅的另一端连接，增益光纤的另一端与第二光栅的一端连接；第一包层光剥离器的一端与第二光栅的另一端连接，第一包层光剥离器的另一端与耦合器的输入端连接。

6.根据权利要求1所述的抑制受激拉曼散射的光纤激光器，其特征在于，所述放大器包括：第二包层光剥离器、正向泵浦源、第二合束器、传播光纤、第三合束器、反向泵浦源、第三包层光剥离器和石英端帽；

第二包层光剥离器的输入端与模场适配器的另一端连接，第二包层光剥离器的输出端和正向泵浦源的激光输出端均与第二合束器的输入端连接，第二合束器的输出端与传播光纤的一端连接；

第三合束器的输入端分别与传播光纤的另一端、反向泵浦源的激光输出端连接，第三合束器的输出端与第三包层光剥离器的输入端连接，第三包层光剥离器的输出端与石英端帽的输入端连接。

7.根据权利要求6所述的抑制受激拉曼散射的光纤激光器，其特征在于，所述传播光纤为增益光纤，所述第二合束器和所述第三合束器均为（6+1）×1泵浦信号合束器。

8.根据权利要求6所述的抑制受激拉曼散射的光纤激光器，其特征在于，所述传播光纤为（N+1）型侧面泵浦光纤，所述第二合束器和所述第三合束器均为M×1泵浦合束器；其中，N为多模泵浦光纤的根数，M为输入光纤的路数。

9.一种抑制受激拉曼散射的光纤激光器的参数优化方法，其特征在于，所述参数优化方法应用于权利要求1-8任一项所述的抑制受激拉曼散射的光纤激光器，所述参数优化方法包括：

确定传能光纤的长度L的取值范围、光纤布拉格光栅的反射率R的取值范围以及耦合器的功率占比x的取值范围；

在每个取值范围中任意取一值进行组合，获得多种(x,L,R)组合；

针对每一种(x,L,R)组合，测量所述光纤激光器在出现受激拉曼散射后的同一输出功率下的强度差值；所述强度差值为所述光纤激光器输出的激光光谱中，信号最高峰位置与拉曼斯托克斯峰最高峰的强度差值；

选取最大强度差值对应的(x,L,R)组合为所述光纤激光器的最佳参数组合。