大功率拉曼光纤激光产生方法及系统技术方案

技术编号:21956276 阅读:50 留言:0更新日期:2019-08-24 19:55
本发明专利技术提供了大功率拉曼光纤激光产生方法及系统,将时域稳定的中心波长为λ0的单频光纤激光或多单频光纤激光作为1阶拉曼泵浦光。系统包括1阶拉曼泵浦光子系统和拉曼光纤激光器,1阶拉曼泵浦光子系统用于产生时域稳定的中心波长为λ0的单频光纤激光或多单频光纤激光作为1阶拉曼泵浦光,1阶拉曼泵浦光泵浦拉曼光纤激光器,实现从1阶拉曼泵浦光到k阶拉曼激光的波长转换和功率放大。本发明专利技术利用拉曼泵浦光时域稳定性对拉曼转换效率、高阶拉曼产生阈值和输出激光光谱纯度的影响,从拉曼泵浦光产生方式方面有效提升大功率拉曼光纤激光系统的综合性能,为非线性频率变换、气体探测、大气光学、自适应光学等领域光纤光源设计提供有效技术方案。

High Power Raman Fiber Laser Generation Method and System

【技术实现步骤摘要】
大功率拉曼光纤激光产生方法及系统
本专利技术属于强激光和非线性光纤光学
,具体涉及一种大功率拉曼光纤激光产生新方法。
技术介绍
与其他类型激光器相比,光纤激光器具有转换效率高、光束质量好、热管理方便、结构紧凑、可柔性操作、维护简单等诸多优势,其在激光加工、材料成型、激光焊接、激光清洗等诸多应用领域具有广泛的应用前景。目前,产生大功率光纤激光的物理机制主要分为两种:(1)直接采用掺稀土离子提供放大增益,实现高功率光纤激光输出;该方法中,根据激发波长的不同,稀土离子可以有镱离子、饵离子、饵-镱共掺离子、铥离子、钬离子等多种选择。(2)利用非线性机制提供放大增益,实现高功率光纤激光输出。该方法主要依赖受激拉曼散射、受激布里渊散射、分布式瑞利散射、非线性参量转换等非线性作用过程有效实现输出激光的波长转换和功率放大。基于上述不同非线性效应机理实现的光纤激光器/放大器在学界被分别称为拉曼光纤激光振荡器/放大器、布里渊光纤激光器/放大器、随机光纤激光器/放大器、光学参量振荡器/放大器等。得益于光纤本身的低损耗、模体积大、相互作用长度长等特点,拉曼光纤激光振荡器/放大器作为实现大功率光纤激光输本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大功率拉曼光纤激光产生方法,其特征在于:将时域稳定的中心波长为λ0的单频光纤激光或多单频光纤激光作为1阶拉曼泵浦光,1阶拉曼泵浦光抽运拉曼增益光纤,将中心波长为λ0的1阶拉曼泵浦光转换为中心波长为λ1的1阶拉曼激光;放大后中心波长为λ1的1阶拉曼激光充当中心波长为λ2的2阶拉曼激光的泵浦光,实现中心波长为λ1的1阶拉曼激光向中心波长为λ2的2阶拉曼激光的拉曼放大和波长转换;依次类推,放大后的中心波长为λk‑1的k‑1阶拉曼激光充当中心波长为λk的k阶拉曼激光的泵浦光,实现中心波长为λk‑1的k‑1阶拉曼激光向中心波长为λk的k阶拉曼激光的拉曼放大和波长转换,这样实现从中心波长为λ0的1...

【技术特征摘要】
1.一种大功率拉曼光纤激光产生方法,其特征在于:将时域稳定的中心波长为λ0的单频光纤激光或多单频光纤激光作为1阶拉曼泵浦光,1阶拉曼泵浦光抽运拉曼增益光纤,将中心波长为λ0的1阶拉曼泵浦光转换为中心波长为λ1的1阶拉曼激光;放大后中心波长为λ1的1阶拉曼激光充当中心波长为λ2的2阶拉曼激光的泵浦光,实现中心波长为λ1的1阶拉曼激光向中心波长为λ2的2阶拉曼激光的拉曼放大和波长转换;依次类推,放大后的中心波长为λk-1的k-1阶拉曼激光充当中心波长为λk的k阶拉曼激光的泵浦光,实现中心波长为λk-1的k-1阶拉曼激光向中心波长为λk的k阶拉曼激光的拉曼放大和波长转换,这样实现从中心波长为λ0的1阶拉曼泵浦光到中心波长为λk的k阶拉曼激光的拉曼放大和波长转换,最终产生中心波长为λk的k阶拉曼激光;其中波长λi满足关系式λi=λi-1+Δλ,1≤i≤k,Δλ为拉曼增益光纤基质材料对应的拉曼斯托克斯光在波长域的频移量。2.一种大功率拉曼光纤激光产生系统,其特征在于:包括1阶拉曼泵浦光子系统和拉曼光纤激光器,1阶拉曼泵浦光子系统用于产生时域稳定的中心波长为λ0的单频光纤激光或多单频光纤激光作为1阶拉曼泵浦光,1阶拉曼泵浦光泵浦拉曼光纤激光器,实现从1阶拉曼泵浦光到k阶拉曼激光的波长转换和拉曼放大。3.根据权利要求2所述的大功率拉曼光纤激光产生系统,其特征在于:1阶拉曼泵浦光子系统包括1阶拉曼泵浦光种子源、全光纤分束器和1阶拉曼泵浦光放大阵列;1阶拉曼泵浦光种子源用于产生时域稳定的中心波长为λ0的单频光纤激光或多单频光纤激光;全光纤分束器将种子源发出的激光分为r路子激光;r路子激光经1阶拉曼泵浦光放大阵列进行功率放大,经1阶拉曼泵浦光放大阵列放大输出的激光泵浦拉曼光纤激光器。4.根据权利要求2所述的大功率拉曼光纤激光产生系统,其特征在于:还包括包层光滤除器和光纤准直器,拉曼光纤激光器输出的激光注入到包层光滤除器,将输出激光中的包层光滤除到自由空间,经包层光滤除器后的光纤激光经过光纤准直器后输出到自由空间。5.根据权利要求3所述的大功率拉曼光纤激光产生系统,其特征在于:1阶拉曼泵浦光种子源为时域稳定的单频光纤激光或者时域稳定的单频光纤激光经相位调制产生的多单频激光或者时域稳定的多个不同波长单频光纤激光合束产生的多单频激光。6.根据权利要求2所述的大功率拉曼光纤激光产生系统,其特征在于:所述的拉曼光纤激光器是拉曼光纤激光振荡器;拉曼光纤激光振荡器包括1阶拉曼泵浦合束器、拉曼增益光纤、不同阶次拉曼光匹配的光纤光栅对组合和1阶拉曼泵浦光高反光栅;经1阶拉曼泵浦光放大阵列放大输出的激光注入到1阶拉曼泵浦合束器实现合束,经1阶拉曼泵浦合束器导出的中心波长为λ0的1阶拉曼泵浦光注入到拉曼增益光纤,不同阶次拉曼光匹配的光纤光栅对组合通过k阶拉曼放大过程实现中心波长为λ0的1阶拉曼泵浦光到中心波长为λk的k阶拉曼激光的波长转换和放大;其中不同阶次拉曼光匹配的光纤光栅包括k对光栅,第k对光栅的中心波长为λk,第k-1对光栅的中心波长为λk-1,依次类推,第1对光栅的中心波长为λ1;第k对光栅由一个中心波长为λk的高反光栅和一个中心波长为λk的低反光栅构成,其他光栅对均是由一对高反光栅构成,即第k-1对...

【专利技术属性】
技术研发人员:马鹏飞来文昌刘伟宋家鑫王涛姜曼姚天赋粟荣涛吴坚马阎星周朴
申请(专利权)人:中国人民解放军国防科技大学
类型:发明
国别省市:湖南,43

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