CN203787754U - 一种基于啁啾光栅和随机分布反馈的多波长光纤激光器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于啁啾光栅的多波长随机光纤激光器，属于光纤激光器技术领域，由布里渊泵浦激光源、隔离器、耦合器、掺铒光纤泵浦激光源、波分复用器、掺铒光纤、标准单模光纤及啁啾光栅组成；本实用新型将单模光纤与啁啾光栅共同组成一个半开放腔结构，利用单模光纤随机分布反馈的瑞利散射和啁啾光栅的宽带高反射特性，使激光不断在掺铒光纤中持续放大，提高泵浦光的利用率，有效消除奇偶斯托克斯峰值功率差异，使得输出功率平坦且具有良好的光学信噪比。

Description

一种基于啁啾光栅和随机分布反馈的多波长光纤激光器

技术领域

本实用新型涉及一种随机光纤激光器，尤其涉及一种基于啁啾光栅高反射率和瑞利散射随机分布反馈的随机光纤激光器，属于光纤激光器技术领域。

背景技术

随机激光器是利用随机介质中光的多次散射效应产生非相干叠加而形成的新型无腔激光器，具有传统激光器无可替代的作用。随机光纤激光器结构紧凑且制作简单，能够克服传统随机激光器激光输出角度依赖性和高的阈值功率等缺点。随机光纤激光器可用于获得多波长的随机激光输出，如基于拉曼效应的级联多波长激光器，基于布里渊-拉曼效应的多波长随机激光器等。基于拉曼效应的级联多波长激光器可以获得2-3个波长的激光输出，但具有阈值功率高(大于1W)，波长间隔大(100nm左右)和输出波长数目少(一般不超过3个)等缺点。基于布里渊-拉曼效应的多波长随机激光器尽管可以获得大量的输出激光波长，但采用开放腔运行时，存在明显的奇偶斯托克斯线峰值功率差异，限制其实际应用。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种基于啁啾光栅和随机分布反馈的多波长光纤激光器，该激光器阈值功率低、输出波长多、光学信噪比高，同时消除了奇偶斯托克斯线峰值功率差异。

本实用新型为解决技术问题所采取的技术方案为：

一种基于啁啾光栅和随机分布反馈的多波长光纤激光器，包括布里渊泵浦激光源(1)、隔离器(2)、耦合器(3)、掺铒光纤泵浦激光源(4)、波分复用器(5)、掺铒光纤(6)、单模光纤(7)、啁啾光栅(8)；所述的布里渊泵浦激光源(1)通过隔离器(2)与耦合器端口二(101)相连，耦合器端口三(102)与波分复用器端口一(103)相连，波分复用器端口三(105)依次连接掺铒光纤(6)和单模光纤(7)；掺铒光纤泵浦激光源(4)与波分复用器端口二(104)相连，啁啾光栅(8)与耦合器端口一(100)相连，多波长随机激光由单模光纤(7)另一端输出。

所述的啁啾光栅(8)的带宽为2～20nm，反射率大于90％。

所述的单模光纤(7)和啁啾光栅(8)共同组成一个半开放腔，利用单模光纤本身充当虚拟反射镜和啁啾光栅的宽带高反射特性，有效消除奇偶斯托克斯峰值功率差异，获得输出功率平坦且具有良好光学信噪比的随机激光输出。

所述的掺铒光纤泵浦激光源(4)通过改变泵浦功率，并利用布里渊散射增益的饱和特性，来调谐随机激光的输出波长数目。

本实用新型的有益效果为：

1、利用布里渊散射增益的饱和特性，获得波长间隔短且固定的多波长随机激光输出；

2、利用啁啾光栅和单模光纤共同组成半开放腔，有效消除奇偶斯托克斯峰值功率差异，获得输出功率平坦且具有良好光学信噪比的随机激光输出。

附图说明

下面结合附图及其实施例对本实用新型作进一步说明。

图1为本实用新型基于啁啾光栅和随机分布反馈的多波长光纤激光器结构示意图。

1为布里渊泵浦激光源；2为隔离器；3为耦合器；4为掺铒光纤泵浦激光源；5为波分复用器；6为掺铒光纤；7为单模光纤；8为啁啾光栅；100为耦合器端口一；101为耦合器端口二；102为耦合器端口三；103为波分复用器端口一；104为波分复用器端口二；105为波分复用器端口三。

具体实施方式

以下结合本实用新型的结构和工作原理作详细说明：

图1中，一种基于啁啾光栅和随机分布反馈的多波长光纤激光器，包括布里渊泵浦激光源1、隔离器2、耦合器3、掺铒光纤泵浦激光源4、波分复用器5、掺铒光纤6、单模光纤7、啁啾光栅8；所述的布里渊泵浦激光源1通过隔离器2与耦合器端口二101相连，耦合器端口三102与波分复用器端口一103相连，波分复用器端口三105依次连接掺铒光纤6和单模光纤7；掺铒光纤泵浦激光源4与波分复用器端口二104相连，啁啾光栅8与耦合器端口一100相连，多波长随机激光由单模光纤7另一端输出；所述的单模光纤7与啁啾光栅8共同组成一个半开放腔，利用单模光纤基于瑞利散射的随机分布反馈和啁啾光栅的宽带高反射特性，形成激光振荡，最终实现多波长的随机激光输出。

一种基于啁啾光栅和随机分布反馈的多波长光纤激光器工作原理：

掺铒光纤泵浦激光源4的激光将掺铒光纤6中的Er³⁺激发到高能级，由于高能级不稳定，高能级上的Er³⁺很快弛豫到寿命比较长的亚稳态能级，在亚稳态能级上积累。隔离器2放在布里渊泵浦激光源1的输出端口，隔离任何进入布里渊泵浦激光源1的光。布里渊泵浦激光源1的激光通过耦合器3，被掺铒光纤6放大，然后进入单模光纤7。单模光纤7利用受激布里渊散射提供增益，通过瑞利散射提供随机分布反馈，产生反方向传播的一阶受激布里渊散射和布里渊泵浦激光的瑞利背向散射，经过啁啾光栅8时，由于啁啾光栅8的高反射率，绝大部分光又被反射回线性结构，被掺铒光纤6再次放大，然后进入单模光纤7。如果布里渊泵浦功率和掺铒光纤泵浦激光源功率足够高，产生的一阶受激布里渊功率发生饱和，在单模光纤7中会产生背向传播的二阶受激布里渊散射。新产生的二阶受激布里渊背向散射光，以及一阶受激布里渊散射的瑞利背向散射光，部分地反射回线性结构中继续传播，当散射光的增益大于损耗，则在啁啾光栅8与单模光纤7之间形成激光振荡，部分光能量从单模光纤7的另一端形成随机激光输出。由于低阶布里渊散射的饱和效应，高阶布里渊散射不断产生，可通过改变掺铒光纤泵浦激光源4的泵浦功率，来控制随机激光的输出波长数目。当布里渊泵浦功率和掺铒光纤泵浦激光源功率足够高时，实现波长间隔短且固定的多波长随机激光输出。

实施例

基于啁啾光栅和随机分布反馈的多波长光纤激光器如图1所示。其中掺铒光纤6长度为1m，单模光纤7为40km。布里渊泵浦激光源1波长为1532nm，掺铒光纤泵浦激光源4波长为980nm，耦合器3分光比为90∶10，波分复用器5工作波长为1550nm/980nm，啁啾光栅的中心波长为1532nm，带宽为8.8nm。

1532nm布里渊泵浦激光源1通过隔离器2与10％耦合器端口二101相连，耦合器端口三102与1550nm波分复用器端口一103相连，波分复用器端口三105依次连接1m的掺铒光纤6和40km的单模光纤7；掺铒光纤泵浦激光源4与波分复用器端口二104相连，啁啾光栅8与90％耦合器端口一100相连，激光由单模光纤7另一端输出；单模光纤7与啁啾光栅8共同组成一个半开放腔，利用单模光纤基于瑞利散射的随机分布反馈和啁啾光栅的宽带高反射特性，形成激光振荡，最终实现多波长的随机激光输出。1532nm布里渊泵浦激光源1的激光通过耦合器3耦合进半开放腔中，被掺铒光纤6放大，然后进入单模光纤7。单模光纤7利用受激布里渊散射提供增益，通过瑞利散射提供随机分布反馈，产生反方向传播的一阶受激布里渊散射和布里渊泵浦激光的瑞利背向散射，经过啁啾光栅8时，由于啁啾光栅8的高反射率，绝大部分光又被反射回线性结构，被掺铒光纤6再次放大，然后进入单模光纤7。如果1532nm布里渊泵浦功率和980nm泵浦功率足够高，产生的一阶受激布里渊散射功率发生饱和，在单模光纤7中会产生背向传播的二阶受激布里渊散射，新产生的二阶受激布里渊背向散射光，以及一阶受激布里渊散射的瑞利背向散射光，部分地反射回线性结构中继续传播，当散射光的增益大于损耗，在啁啾光栅8与单模光纤7之间形成激光振荡，部分光能量从单模光纤7的另一端形成随机激光输出。由于低阶布里渊散射的饱和效应，高阶布里渊散射不断产生，可通过改变掺铒光纤泵浦激光源4的泵浦功率，来控制输出随机激光的波长数目，当布里渊泵浦功率和掺铒光纤泵浦激光源泵浦功率足够高时，实现波长间隔短且固定的多波长随机激光输出。

以上实施例只是本实用新型所有方案中优选方案之一，其它对基于啁啾光栅的多波长随机光纤激光器结构的简单改变都属于本实用新型所保护的范围。

Claims (3)

1.一种基于啁啾光栅和随机分布反馈的多波长光纤激光器，其特征在于，包括布里渊泵浦激光源(1)、隔离器(2)、耦合器(3)、掺铒光纤泵浦激光源(4)、波分复用器(5)、掺铒光纤(6)、单模光纤(7)、啁啾光栅(8)；所述的布里渊泵浦激光源(1)通过隔离器(2)与耦合器端口二(101)相连，耦合器端口三(102)与波分复用器端口一(103)相连，波分复用器端口三(105)依次连接掺铒光纤(6)和单模光纤(7)，掺铒光纤泵浦激光源(4)与波分复用器端口二(104)相连，啁啾光栅(8)与耦合器端口一(100)相连；所述的单模光纤(7)与啁啾光栅(8)共同组成一个半开放腔结构，形成激光振荡，最终实现多波长的随机激光由单模光纤(7)另一端输出。 

2.根据权利要求1所述的一种基于啁啾光栅和随机分布反馈的多波长光纤激光器，其特征在于，所述的啁啾光栅(8)的带宽为2～20nm，反射率大于90％。 

3.根据权利要求1所述的一种基于啁啾光栅和随机分布反馈的多波长光纤激光器，其特征在于，所述的单模光纤(7)和啁啾光栅(8)共同组成一个半开放腔，利用单模光纤本身充当虚拟反射镜和啁啾光栅的宽带高反射特性，有效消除奇偶斯托克斯峰值功率差异，获得输出功率平坦且具有良好光学信噪比的随机激光输出。