窄线宽、高峰值功率脉冲输出的光纤激光系统技术方案

本发明专利技术提供窄线宽、高峰值功率脉冲输出的光纤激光系统，包括能产生1-50nm波长间隔、输出多个波长的窄线宽种子激光的种子激光光源发生器，种子激光经高功率光纤放大器放大后经输出光纤输出，种子激光光源发生器包括至少两个低功率光纤输出的窄线宽激光器、有时序控制的脉冲调制电路、光纤合束器和第一光隔离器，每个窄线宽激光器发出的激光分别经各自的脉冲调制电路调制后依次经过光纤合束器和第一光隔离器。本发明专利技术产生的多个低功率、窄线宽脉冲种子激光，功率较高，降低光纤放大器的增益；用多个低功率、窄线宽的脉冲种子激光光源，在放大过程中能降低每个波长上激光的功率，避免产生受激布里渊散射、受激拉曼散射等非线性效应。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供窄线宽、高峰值功率脉冲输出的光纤激光系统，包括能产生1-50nm波长间隔、输出多个波长的窄线宽种子激光的种子激光光源发生器，种子激光经高功率光纤放大器放大后经输出光纤输出，种子激光光源发生器包括至少两个低功率光纤输出的窄线宽激光器、有时序控制的脉冲调制电路、光纤合束器和第一光隔离器，每个窄线宽激光器发出的激光分别经各自的脉冲调制电路调制后依次经过光纤合束器和第一光隔离器。本专利技术产生的多个低功率、窄线宽脉冲种子激光，功率较高，降低光纤放大器的增益；用多个低功率、窄线宽的脉冲种子激光光源，在放大过程中能降低每个波长上激光的功率，避免产生受激布里渊散射、受激拉曼散射等非线性效应。【专利说明】窄线宽、高峰值功率脉冲输出的光纤激光系统
本专利技术属于激光
，尤其涉及一种窄线宽、高峰值功率脉冲输出的光纤激光系统。
技术介绍
在大气探测、3D扫描、测风雷达、遥感探测、光学传感(布里渊光时域反射计)、激光频率变换等应用领域，需要窄线宽、高峰值功率的脉冲激光。 由于光纤的纤芯直径较小，光纤纤芯中的激光功率密度较高，特别是在脉冲激光输出时，其峰值功率高，容易产生非线性效应。 当高峰值功率激光输出时，光纤中输出激光会受到受激布里渊散射、受激拉曼散射等非线性效应的影响，产生新波长的光输出。当有多个波长的激光输出时，如果满足相位匹配条件时，将产生四波混频等非线性效应，从而产生更多波长的光输出。由非线性光学的原理可知，受激布里渊散射、四波混频等非线性效应产生新波长激光的能量，来自于传输的有用激光。同时，非线性效应产生的新波长激光，可能损坏光路中的元器件，或者影响输出激光的使用效果。 为了减少光纤中的非线性效应，可以使用大模场面积光纤(LMA)。通过增加光纤的纤芯直径，增加模场面积，降低光纤中的功率密度，从而抑制光纤中的非线性效应的产生。但是，在主振荡功率放大结构的光纤光纤激光器中，如果使用了大模场面积的光纤，就必须使用匹配的光纤定制光纤隔离器等元器件，将增加系统的成本和制作难度。 在主振荡功率放大结构的光纤光纤激光器中，也可以使用高功率的法布里-珀罗(F-P)结构的光纤激光器作为种子源，提高种子激光的功率，减少放大级的结构。但是F-P结构的光纤激光器，包含多个纵模的激光输出，每个纵模之间的间隔较小，非常容易满足相位匹配条件，在高功率激光输出时，多个纵模之间将产生四波混频作用，产生更多的新波长激光输出，不利于实际使用。
技术实现思路
本专利技术解决的是窄线宽、高峰值功率脉冲激光输出的光纤激光器中，受激布里渊散射、受激拉曼散射对输出脉冲激光峰值功率的限制问题。 为解决上述问题，本专利技术采用的技术方案: 一种窄线宽、高峰值功率脉冲输出的光纤激光系统，包括能够产生具有l_50nm波长间隔、输出多个波长的窄线宽种子激光光源的种子激光光源发生器，所述种子激光经高功率光纤放大器放大后经输出光纤输出，所述种子激光光源发生器包括至少两个低功率、光纤输出的窄线宽激光器、及分别对每个所述光纤激光器进行调制的有时序控制的脉冲调制电路、及光纤合束器和第一光隔离器，每个所述窄线宽激光器发出的激光分别经各自的脉冲调制电路调制后依次经过所述光纤合束器和所述第一光隔离器。 所述脉冲调制电路为时域同步或不同步的脉冲调制电路。 所述至少两个窄线宽激光器之间的波长间隔为大于 ^=—^^ — *{2^ /|Α|Γ 1{2π)其中 Δν 令=[2γΡ0 机『Ι(2π)c c.In.9I Δ V为单模光纤中，泵浦激光波长位于反常群速度色散区，满足四波混频条件的频率间隔； λ为激光波长；Y为光纤的非线性系数；β 2为群速度色散；c为光速；Δ λ为窄线宽激光器之间的波长间隔；Ρο为注入峰值功率。 所述高功率光纤放大器包括由输入到输出依次顺序连接的泵浦半导体光纤激光器、泵浦信号光纤合束器、第二增益光纤和第三光隔离器。 所述脉冲调制电路包括脉冲发生器和驱动电路，所述脉冲调制电路的输出与所述驱动电路连接，所述驱动电路的输出与所述光纤激光器连接。 激光光源发生器与所述高功率光纤放大器之间设有低功率光纤放大器。 所述低功率光纤放大器包括由输入到输出依次顺序连接的单模泵浦半导体光纤激光器、波分复用器、第一增益光纤和第二光隔离器。 所述低功率光纤放大器输出端设有带通滤波器。 所述第二增益光纤为掺稀土镱离子(Yb)增益光纤，种子激光波长为1030nm?1120nm;或所述第二增益光纤为掺稀土铒离子(Er)增益光纤，种子激光波长为1530nm?1620nm ;或所述第二增益光纤为掺稀土铥离子(Tm)，种子激光波长为1850nm?2050nm。 所述第一增益光纤为掺稀土镱离子(Yb)增益光纤，种子激光波长为1030nm?1120nm;或所述第一增益光纤为掺稀土铒离子(Er)增益光纤，种子激光波长为1530nm?1620nm ;或所述第一增益光纤为掺稀土铥离子(Tm)，种子激光波长为1850nm?2050nm。 本专利技术具有的优点和积极效果是: I)使用多个低功率、光纤输出的窄线宽的激光器经过光纤合束器后形成种子激光，能够获得较高功率的种子激光光源，降低光纤放大器的增益。 2)使用多个低功率、窄线宽的脉冲种子激光光源，在放大过程中能够降低每个波长上激光的功率，避免产生受激布里渊散射、受激拉曼散射等非线性效应。 3)在多个波长的种子激光中，通过合理控制每个波长之间的间隔，使各波长之间的相位不满足四波混频所需的相位匹配条件，避免产生四波混频等非线性作用，获得高峰值功率的脉冲激光输出。 4)通过对多个低功率、光纤输出的窄线宽的激光器进行电调制，当调制的时间不同步时，可以获得预失真的脉冲激光输出，有利于获得高峰值功率、长脉冲宽度的脉冲激光输出。 因此，本专利技术通过使用多个光纤输出的窄线宽激光器，经过脉冲调制后作为种子光源，能够抑制受激布里渊散射、受激拉曼散射和四波混频等非线性效应，获得窄线宽、高峰值功率的窄线宽脉冲激光输出；同时通过增加电调制信号的不同步设计，可以获得预失真的脉冲激光输出，有利于实现长脉冲宽度的高峰值功率脉冲激光。 【专利附图】【附图说明】 图1是本专利技术一种实施例的原理图； 图2是本专利技术另一种实施例的原理图； 图3是种子激光光源的光谱特性； 图4是电调制脉冲种子激光光源的原理图； 图5是多个种子光纤激光器时间同步的调制输出； 图6是多个种子光纤激光器时间不同步的调制输出； 图7是外调制脉冲种子激光光源发生器的原理图； 图8是当波长λ为1550nm，光纤的非线性系数Y = 2 X 10_5/(W*m)，群速度色散β 2 = 17ps2/km,光速c = 3 X 108m/s,在满足四波混频的相位匹配条件时,两个激光的波长间隔Δ λ与注入峰值功率Ptl的关系图。 图中: 【权利要求】1.一种窄线宽、高峰值功率脉冲输出的光纤激光系统，其特征在于:包括能够产生具有l-50nm波长间隔、输出多个波长的窄线宽种子激光光源的种子激光光源发生器，所述种子激光经高功率光纤放大器放大后经输出光纤输出，所述种子激光光源发生器包括至少两个低功率、光纤输出的窄线宽激光器、及分别对每本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种窄线宽、高峰值功率脉冲输出的光纤激光系统，其特征在于:包括能够产生具有1‑50nm波长间隔、输出多个波长的窄线宽种子激光光源的种子激光光源发生器，所述种子激光经高功率光纤放大器放大后经输出光纤输出，所述种子激光光源发生器包括至少两个低功率、光纤输出的窄线宽激光器、及分别对每个所述窄线宽激光器进行调制的有时序控制的脉冲调制电路、及光纤合束器和第一光隔离器，每个所述窄线宽激光器发出的激光分别经各自的脉冲调制电路调制后依次经过所述光纤合束器和所述第一光隔离器。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：段云锋，杨冬霞，李伟俊，王嘉宁，耿建学，
申请(专利权)人：天津光拓伟业科技有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12