CN203911220U - 一种基于随机分布反馈的多波长光纤激光器 - Google Patents

Abstract

本实用新型设计了一种基于随机分布反馈的多波长光纤激光器，属于光纤激光器技术领域，由布里渊泵浦激光源、掺铒光纤放大器、隔离器、第一环形器、第二环形器、单模光纤、随机分布反馈光纤组成。本实用新型将第一环形器、第二环形器、单模光纤组成一个环形结构，与随机分布反馈光纤共同构成一个半开放的谐振腔，实现多波长随机激光输出。利用受激布里渊散射和半开放腔的设计，使得该激光器结构简单、阈值功率低、波长间隔短且波长间隔相，同时有效消除奇偶受激布里渊斯托克斯线峰值功率差异问题。

Description

一种基于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，尤其涉及一种基于受激布里渊散射的单增益随机分布反馈光纤激光器，属于光纤激光器技术领域。 

背景技术

随机激光器是基于随机分布反馈的一类激光器，其利用无序介质中的多次散射效应实现随机分布反馈。传统的随机激光器往往存在激光输出角度依赖性和阈值功率高等缺点。随机光纤激光器可以利用光纤极好的二维限制作用，有效克服随机激光输出角度依赖性和阈值功率高的问题。随机光纤激光器主要分为三类，第一类基于填充分散TiO₂纳米颗粒的若丹明6G溶液的光子晶体光纤，利用侧面泵浦获得随机激光输出，该方法技术难度大，输出激光波长少；第二类基于随机分布的光纤布拉格光栅，可获得低阈值功率的随机激光输出，但制备复杂，输出波长少，波长间隔不固定；第三类基于瑞利背向散射，由于瑞利背向散射较弱，目前的方法主要是利用拉曼效应对瑞利背向散射信号进行放大，但具有激光阈值功率高、转换效率低、输出波长少等缺点。 

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种基于随机分布反馈的多波长光纤激光器，该激光器结构简单、阈值功率低、输出波长多、波长间隔短且波长间隔相等。 

本实用新型所采用的技术方案为： 

一种基于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)、掺铒光纤放大器(2)、隔离器(3)、第一环形器(4)、单模光纤(5)、第二环形器(6)、随机分布反馈光纤(7)；所述的布里渊泵浦激光源(1)与掺铒光纤放大器(2)输入端相连，掺铒光纤放大器(2)输出端与隔离器(3)输入端相连，隔离器(3)输出端与第一环形器一端口(100)相连，第一环形器二端口(101)与单模光纤(5)一端相连，单模光纤(5)的另一端与第二环形器三端口(105)相连，第一环形器三端口(102)与第二环形器一端口(103)相连，第二环形器二端口(104)与随机分布反馈光纤(7)的一端相连，随机分布反馈光纤(7)的另一端作为随机激光输出；所述的第一环形器(4)、单模光纤(5)、第二环形器(6)组成一个环形结构，与随机分布反馈光纤(7)共同构成一个半开放腔，形成激光振荡，最终实现多波长的随机激光输出。 

所述的随机分布反馈光纤由石英材料、多组分玻璃、氟化物玻璃或者聚合物材料制成。 

所述的随机分布反馈光纤为单模光纤、色散位移光纤、色散补偿光纤、高非线性光纤或者高非线性色散位移光纤，长度为1km～200km。 

本实用新型的有益效果是： 

1、利用受激布里渊散射作为单增益，激光器结构简单、阈值功率低，可以获得波长间距短且均匀的多波长激光输出； 

2、利用半开放腔的设计，有效消除奇偶受激布里渊斯托克斯线峰值功率差异问题。 

附图说明

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步说明。 

图1是本实用新型基于随机分布反馈的多波长光纤激光器的结构示意图； 

图2是本实用新型输出为1～4个波长的多波长光纤激光器输出光谱图。 

图1中：1为布里渊泵浦激光源；2为掺铒光纤放大器；3为隔离器；4为第一环形器；5为单模光纤；6为第二环形器；7为随机分布反馈光纤；100为第一环形器一端口；101为第一环形器二端口；102为第一环形器三端口；103为第二环形器一端口；104为第二环形器二端口；105为第二环形器三端口。 

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、掺铒光纤放大器2、隔离器3、第一环形器4、单模光纤5、第二环形器6、随机分布反馈光纤7；其特征在于：所述的布里渊泵浦激光源1与掺铒光纤放大器2输入端相连，掺铒光纤放大器2输出端与隔离器3输入端相连，隔离器3输出端与第一环形器一端口100相连，第一环形器二端口101与单模光纤5一端相连，单模光纤5的另一端与第二环形器三端口105相连，第一环形器三端口102与第二环形器一端口103相连，第二环形器二端口104与随机分布反馈光纤7的一端相连，随机分布反馈光纤7的另一端作为随机激光输出；所述的第一环形器4、单模光纤5、第二环形器6组成一个环形结构，与随机分布反馈光纤7共同构成一个半开放的谐振腔，形成激光振荡，最终实现多波长的随机激光输出。 

一种基于随机分布反馈的多波长光纤激光器的工作原理： 

一种基于随机分布反馈的多波长光纤激光器根据图1所示的各部件连接好。布里渊泵浦激光源1的激光经掺铒光纤放大器2放大后，通过第一环形器4进入环形结构中，在单模光纤5处产生受激布里渊散射和瑞利散射，从而产生逆时针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。逆时针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光直接经过第一环形器4、第二环形器6，进入随机分布反馈光纤7。如果布里渊泵浦激光功率足够高，其产生的一阶受激布里渊散射功率发生饱和，在随机分布反馈光纤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，以及随机分布反馈光纤7中一阶受激布里渊散射的瑞利背向散射光，部分地反射回环形结构中继续传播。剩余的光从随机分布反馈光纤7的另一端形成随机激光输出。当布里渊泵浦功率足够高时，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，最终实现多波长的随机激光输出。 

实施例 

图2为输出1～4个波长的基于随机分布反馈的多波长光纤激光器的输出光谱图，与其对应的多波长光纤激光器如图1所示。其中布里渊泵浦激光源1波长为1550nm，单模光纤5长度为10km，随机分布反馈光纤7为20km的单模光纤。与图2中从下往上四条曲线对应的布里渊泵浦激光源1泵浦功率依次为20mW、41.7mW、89.1mW和631mW。 

1550nm布里渊泵浦激光源1与掺铒光纤放大器2输入端相连，掺铒光纤放大器2输出端与隔离器3输入端相连，隔离器3输出端与第一环形器一端口100相连，第一环形器二端口101与10km的单模光纤5相连。单模光纤5的另一端与第二环形器三端口105相连，第一环形器三端口102与第二环形器一端口103相连，第二环形器二端口104与20km的随机分布反馈光纤7的一端相连。随机分布反馈光纤7的另一端输出多波长的随机激光。1550nm布里渊泵浦激光源1经掺铒光纤放大器2和隔离器3，由第一环形器一端口100进入环形结构后，在10km的单模光纤5中产生一阶受激布里渊散射和瑞利背向散射，产生的一阶受激布里渊散射和瑞利背向散射光逆时针方向传播，经由第一环形器4和第二环形器6进入20km的随机分布反馈光纤7。如果1550nm布里渊泵浦激光的功率足够高，一阶受激布里渊散射的功率将达到饱和，在随机分布反馈光纤7产生二阶受激布里渊背向散射和一阶受激布里渊散射的瑞利背向散射。这个过程不断进行，就可以产生更多的高阶受激布里渊散射。所有的受激布里渊散射和瑞利背向散射光会被随机分布反馈光纤7部分地反射回环形结构中，剩余的各阶受激布里渊散射光和瑞利背向散射光从随机分布反馈光纤7另一端输出，产生多波长随机激光。 

以上实施例只是本发明所有方案中优选方案之一，其它对基于随机分布反馈的多波长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 (3)

1.一种基于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)、掺铒光纤放大器(2)、隔离器(3)、第一环形器(4)、单模光纤(5)、第二环形器(6)、随机分布反馈光纤(7)；其特征在于：所述的布里渊泵浦激光源(1)与掺铒光纤放大器(2)输入端相连，掺铒光纤放大器(2)输出端与隔离器(3)输入端相连，隔离器(3)输出端与第一环形器一端口(100)相连，第一环形器二端口(101)与单模光纤(5)一端相连，单模光纤(5)的另一端与第二环形器三端口(105)相连，第一环形器三端口(102)与第二环形器一端口(103)相连，第二环形器二端口(104)与随机分布反馈光纤(7)的一端相连，随机分布反馈光纤(7)的另一端作为随机激光输出；所述的第一环形器(4)、单模光纤(5)、第二环形器(6)组成一个环形结构，与随机分布反馈光纤(7)共同构成一个半开放的谐振腔，形成激光振荡，最终实现多波长的随机激光输出。

2.根据权利要求1所述的一种基于随机分布反馈的多波长光纤激光器，其特征在于，所述的随机分布反馈光纤(7)由石英材料、多组分玻璃、氟化物或者聚合物材料制成。

3.根据权利要求1所述的一种基于随机分布反馈的多波长光纤激光器，其特征在于，所述的随机分布反馈光纤(7)为单模光纤、色散位移光纤、色散补偿光纤、高非线性光纤或者高非线性色散位移光纤，长度为1km～200km。