双向拉曼隔离光纤放大器制造技术

本发明专利技术公开了一种双向拉曼隔离光纤放大器，包括光纤振荡级、QBH输出光纤以及设于光纤振荡级和QBH输出光纤之间的至少一个光纤放大级，光纤放大级的前端设有双向拉曼隔离单元。本发明专利技术的双向拉曼隔离光纤放大器实现了同时隔离光纤振荡级向光纤放大级、光纤放大级向光纤振荡级以及光纤放大级之间相互注入的拉曼光，抑制光纤放大级和光纤振荡级的受激拉曼散射效应，显著提升了系统的受激拉曼散射效应阈值，可以获得更高的激光功率输出。

【技术实现步骤摘要】
双向拉曼隔离光纤放大器
本专利技术属于激光
，涉及一种双向拉曼隔离光纤放大器。
技术介绍
光纤激光具有高效率、高光束质量、高紧凑度等优点，被广泛应用于远距离探测、生物医疗、定向能、激光加工领域中。目前，高功率光纤放大器已经实现了20kW近衍射极限激光输出。提升高功率光纤放大器功率面临多方面物理问题，包括：泵浦亮度、非线性效应、模式不稳定、热透镜效应等，其中受激拉曼散射效应是限制光纤放大器功率提升的关键问题之一。公开号为CN109193337A的中国专利文献公开了一种抑制光纤放大器中受激拉曼散射效应的方案，其特点是在光纤放大器的振荡级和放大级之间加入拉曼倾斜光栅，利用拉曼倾斜光栅将振荡级输出光中的拉曼光滤除，减少进入放大级的拉曼光，提升放大器的受激拉曼散射效应阈值。该方案实现了将从振荡级向放大级注入的拉曼光隔离，一定程度上提升了放大级的受激拉曼散射效应阈值，但是不能隔离从光纤放大器反向注入光纤振荡级的拉曼光。实际上，放大级中的受激拉曼散射效应会产生前向与后向传输的拉曼光，后向传输拉曼光会反向注入光纤振荡级，造成两方面影响，一是有可能导致光纤振荡级中的器件损坏，二是会加剧振荡级中的受激拉曼散射效应，增加振荡级输出光中的拉曼光比例，从而导致进入放大级中的拉曼光功率增加，加剧放大器的受激拉曼散射效应，最终导致系统的受激拉曼散射效应阈值下降。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种具有更高的受激拉曼散射效应阈值和更高的激光功率输出的双向拉曼隔离光纤放大器，通过在光纤振荡级和放大级之间、放大级与放大级之间，加入双向拉曼隔离单元，实现同时隔离光纤振荡级向光纤放大级、光纤放大级向光纤振荡级以及光纤放大级之间相互注入的拉曼光，抑制光纤放大级和光纤振荡级的受激拉曼散射效应，提升系统的受激拉曼散射效应阈值。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案。一种双向拉曼隔离光纤放大器，包括光纤振荡级、QBH输出光纤以及设于所述光纤振荡级和QBH输出光纤之间的至少一个光纤放大级，所述光纤放大级的前端设有双向拉曼隔离单元。上述的双向拉曼隔离光纤放大器，优选的，所述双向拉曼隔离单元包括双包层光纤和设于所述双包层光纤纤芯内的第一拉曼倾斜光栅和第二拉曼倾斜光栅，所述第一拉曼倾斜光栅和所述第二拉曼倾斜光栅均为啁啾型双包层光纤光栅，所述第一拉曼倾斜光栅与所述第二拉曼倾斜光栅的长周期端相对，所述第一拉曼倾斜光栅的短周期端朝向所述双向拉曼隔离单元的信号光输入端，所述第二拉曼倾斜光栅的短周期端朝向所述双向拉曼隔离单元的信号光输出端。上述的双向拉曼隔离光纤放大器，优选的，所述第一拉曼倾斜光栅将沿所述双向拉曼隔离单元的双包层光纤纤芯传输、由所述第一拉曼倾斜光栅的短周期端入射的拉曼光反射至所述双向拉曼隔离单元的双包层光纤内包层中，形成的反射光与所述拉曼光的传输方向相反。上述的双向拉曼隔离光纤放大器，优选的，所述第一拉曼倾斜光栅的中心波长等于所述光纤振荡级的信号光的一级受激拉曼散射光的中心波长，反射率大于99％，3dB带宽≥5nm。上述的双向拉曼隔离光纤放大器，优选的，所述第二拉曼倾斜光栅将沿所述双向拉曼隔离单元的双包层光纤纤芯传输、由所述第二拉曼倾斜光栅的短周期端入射的拉曼光反射至所述双向拉曼隔离单元的双包层光纤内包层中，形成的反射光与所述拉曼光的传输方向相反。上述的双向拉曼隔离光纤放大器，优选的，所述第二拉曼倾斜光栅的中心波长等于所述光纤振荡级的信号光的一级受激拉曼散射光的中心波长，反射率大于99％，3dB带宽≥5nm。上述的双向拉曼隔离光纤放大器，优选的，所述光纤振荡级的输出光纤、所述光纤放大级的输入光纤和输出光纤、所述QBH输出光纤均为双包层光纤。上述的双向拉曼隔离光纤放大器，优选的，设所述双向拉曼隔离单元的个数为n，所述光纤放大级的个数也为n，n≥1，n为整数，与所述光纤振荡级连接的双向拉曼隔离单元记为第一个双向拉曼隔离单元，与第一个双向拉曼隔离单元连接的光纤放大级记为第一个光纤放大级，则：当n＝1时，所述第一个双向拉曼隔离单元的双包层光纤与所述光纤振荡级的输出光纤的纤芯直径相等、纤芯数值孔径相等、内包层外径相等、内包层数值孔径相等，所述第一个光纤放大级的输入光纤、第一个光纤放大级的输出光纤和QBH输出光纤的纤芯直径相等、纤芯数值孔径相等、内包层外径相等、内包层数值孔径相等；当n＞1时，所述第一个双向拉曼隔离单元的双包层光纤与所述光纤振荡级的输出光纤的纤芯直径相等、纤芯数值孔径相等、内包层外径相等、内包层数值孔径相等，第二个双向拉曼隔离单元的双包层光纤与第一个光纤放大级的输入光纤、第一个光纤放大级的输出光纤的纤芯直径相等、纤芯数值孔径相等、内包层外径相等、内包层数值孔径相等，第三个双向拉曼隔离单元的双包层光纤与第二个光纤放大级的输入光纤、第二个光纤放大级的输出光纤的纤芯直径相等、纤芯数值孔径相等、内包层外径相等、内包层数值孔径相等，以此类推，第n个双向拉曼隔离单元的双包层光纤与第n-1个光纤放大级的输入光纤、第n-1个光纤放大级的输出光纤的纤芯直径相等、纤芯数值孔径相等、内包层外径相等、内包层数值孔径相等，第n个光纤放大级的输入光纤、第n个光纤放大级的输出光纤和QBH输出光纤的纤芯直径相等、纤芯数值孔径相等、内包层外径相等、内包层数值孔径相等。也就是说，当n＝1时，第一个双向拉曼隔离单元的双包层光纤与所述光纤振荡级的输出光纤分别在纤芯直径、纤芯数值孔径、内包层外径、内包层数值孔径上对应相等，第一个光纤放大级的输入光纤、第一个光纤放大级的输出光纤、QBH输出光纤分别在纤芯直径、纤芯数值孔径、内包层外径、内包层数值孔径上对应相等；当n＞1时，第一个双向拉曼隔离单元的双包层光纤与所述光纤振荡级的输出光纤分别在纤芯直径、纤芯数值孔径、内包层外径、内包层数值孔径上对应相等，第二个双向拉曼隔离单元的双包层光纤与第一个光纤放大级的输入光纤、第一个光纤放大级的输出光纤分别在纤芯直径、纤芯数值孔径、内包层外径、内包层数值孔径上对应相等，第三个双向拉曼隔离单元的双包层光纤与第二个光纤放大级的输入光纤、第二个光纤放大级的输出光纤分别在纤芯直径、纤芯数值孔径、内包层外径、内包层数值孔径上对应相等，以此类推，第n个双向拉曼隔离单元的双包层光纤与第n-1个光纤放大级的输入光纤、第n-1个光纤放大级的输出光纤分别在纤芯直径、纤芯数值孔径、内包层外径、内包层数值孔径上对应相等，第n个光纤放大级的输入光纤、第n个光纤放大级的输出光纤和QBH输出光纤分别在纤芯直径、纤芯数值孔径、内包层外径、内包层数值孔径上对应相等。上述的双向拉曼隔离光纤放大器，优选的，所述光纤振荡级的输出光纤、所述双向拉曼隔离单元的双包层光纤、所述光纤放大级的输入光纤、所述光纤放大级的输出光纤和所述QBH输出光纤的纤芯直径控制在10μm～25μm范围，纤芯数值孔径控制在0.065～0.075范围，内包层外径控制在125μm～400μm范围，内包层数值孔径控制在0.45～0.47范围。本专利技术中，Q本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双向拉曼隔离光纤放大器，其特征在于，包括光纤振荡级(6)、QBH输出光纤(9)以及设于所述光纤振荡级(6)和QBH输出光纤(9)之间的至少一个光纤放大级，所述光纤放大级的前端设有双向拉曼隔离单元。/n

【技术特征摘要】
1.一种双向拉曼隔离光纤放大器，其特征在于，包括光纤振荡级(6)、QBH输出光纤(9)以及设于所述光纤振荡级(6)和QBH输出光纤(9)之间的至少一个光纤放大级，所述光纤放大级的前端设有双向拉曼隔离单元。


2.根据权利要求1所述的双向拉曼隔离光纤放大器，其特征在于，所述双向拉曼隔离单元包括双包层光纤和设于所述双包层光纤纤芯内的第一拉曼倾斜光栅(2)和第二拉曼倾斜光栅(3)，所述第一拉曼倾斜光栅(2)和所述第二拉曼倾斜光栅(3)均为啁啾型双包层光纤光栅，所述第一拉曼倾斜光栅(2)与所述第二拉曼倾斜光栅(3)的长周期端相对，所述第一拉曼倾斜光栅(2)的短周期端朝向所述双向拉曼隔离单元的信号光输入端，所述第二拉曼倾斜光栅(3)的短周期端朝向所述双向拉曼隔离单元的信号光输出端。


3.根据权利要求2所述的双向拉曼隔离光纤放大器，其特征在于，所述第一拉曼倾斜光栅(2)将沿所述双向拉曼隔离单元的双包层光纤纤芯传输、由所述第一拉曼倾斜光栅(2)的短周期端入射的拉曼光(4)反射至所述双向拉曼隔离单元的双包层光纤内包层中，形成的反射光(5)与所述拉曼光(4)的传输方向相反。


4.根据权利要求3所述的双向拉曼隔离光纤放大器，其特征在于，所述第一拉曼倾斜光栅(2)的中心波长等于所述光纤振荡级(6)的信号光的一级受激拉曼散射光的中心波长，反射率大于99％，3dB带宽≥5nm。


5.根据权利要求2所述的双向拉曼隔离光纤放大器，其特征在于，所述第二拉曼倾斜光栅(3)将沿所述双向拉曼隔离单元的双包层光纤纤芯传输、由所述第二拉曼倾斜光栅(2)的短周期端入射的拉曼光(4)反射至所述双向拉曼隔离单元的双包层光纤内包层中，形成的反射光(5)与所述拉曼光(4)的传输方向相反。


6.根据权利要求5所述的双向拉曼隔离光纤放大器，其特征在于，所述第二拉曼倾斜光栅(3)的中心波长等于所述光纤振荡级(6)的信号光的一级受激拉曼散射光的中心波长，反射率大于99％，3dB带宽≥5nm。


7.根据权利要求1～6中任一项所述的双向拉曼隔离光纤放大器，其特征在于，所述光纤振荡级(6)的输出光纤...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭少锋，
申请(专利权)人：长沙大科激光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43