随机光纤激光器及随机光纤激光产生方法技术

本申请涉及激光器技术领域，提供一种随机光纤激光器及随机光纤激光产生方法，该随机光纤激光器包括：布里渊泵浦光源，用于提供泵浦激光；增益光纤，与布里渊泵浦光源通过连接组件连接，形成增益光路，用于将泵浦激光传输至增益光纤，并将增益光纤产生的布里渊斯托克斯光传输至连接组件；随机分布式反馈组件，与增益光纤通过连接组件连接，形成反馈光路，用于将布里渊斯托克斯光传输到随机分布式反馈组件并提供随机分布式反馈，将反馈后的随机激光传输回连接组件并输出；增益光路和反馈光路相互独立。使用时，增益和反馈分开进行，提高频率稳定性。

【技术实现步骤摘要】
随机光纤激光器及随机光纤激光产生方法
本申请涉及激光设备领域，尤其涉及一种随机光纤激光器及随机光纤激光产生方法。
技术介绍
窄线宽光纤激光器已经广泛应用于光传感技术、激光雷达测距和相干光通信等领域，传统基于法珀谐振腔的窄线宽光纤激光器因为增益和反馈发生于同一位置，法珀谐振腔的热噪声造成窄线宽光纤激光器频率随机漂移、频率噪声高、线宽难以降低等问题。在许多高精度相干型的应用领域中，由于激光器输出激光频率的不稳定性，使得窄线宽光纤激光器在这方面的应用却并不理想。
技术实现思路
本申请的一个主要目的在于克服上述现有技术的光纤激光器输出激光频率不稳定的问题，提供一种输出频率稳定性高的随机光纤激光器。本申请的另一个主要目的在于克服上述现有技术的光纤激光器输出激光频率不稳定的问题，提供一种输出频率稳定性高的随机光纤激光产生方法。根据本申请的一个方面，提供了一种随机光纤激光器，包括：布里渊泵浦光源，用于提供泵浦激光；增益光纤，与所述布里渊泵浦光源通过连接组件连接，形成增益光路，用于将泵浦激光传输至所述增益光纤，并将所述增益光纤产生的布里渊斯托克斯光传输至所述连接组件；随机分布式反馈组件，与所述增益光纤通过连接组件连接，形成反馈光路，用于将布里渊斯托克斯光传输到所述随机分布式反馈组件并提供随机分布式反馈，将反馈后的随机激光传输回所述连接组件并输出；所述增益光路和所述反馈光路相互独立。根据本申请的一实施方式，所述连接组件包括第一环形器和第二环形器：所述第一环形器分别与所述布里渊泵浦光源、所述增益光纤以及所述第二环形器相连，形成所述增益回路，用于通过第一环形器将泵浦激光传输至所述增益光纤，并将所述增益光纤产生的布里渊斯托克斯光传输回第一环形器，再通过第一环形器传输至第二环形器；所述第二环形器还与所述随机分布式反馈组件连接，形成所述反馈回路，用于将布里渊斯托克斯光经第二环形器传输到所述随机分布式反馈组件并提供随机分布式反馈，将反馈后的随机激光传输回所述第二环形器并输出。通过第一环形器和第二环形器的设置，将反馈光路和增益光路充分分隔开来，防止互相干涉，从而提高光路的频率稳定性。根据本申请的一实施方式，所述随机分布式反馈组件包括：随机光栅阵列，与所述第二环形器连接，用于为布里渊斯托克斯光提供随机分布式反馈；法拉第旋转镜，与所述随机光栅阵列连接，用于将透射过所述随机光栅阵列的随机激光反射回所述第二环形器，随机光栅阵列能克服背向瑞利散射反馈效率低下的问题，采用受激布里渊背向散射作为增益手段，提高更强的随机分布式反馈，可以降低泵浦阈值功率，压窄线宽，提高频率稳定性。根据本申请的一实施方式，该随机光纤激光器还包括可调谐光放大器，所述可调谐光放大器分别与所述随机光栅阵列和所述法拉第旋转镜连接。与传统的随机光纤激光器方案相比，本申请采用可调谐光放大器对光纤环路中随机激光的功率进行放大，从而进一步降低泵浦阈值。根据本申请的一实施方式，该随机光纤激光器还包括隔离器：分别连接所述布里渊泵浦光源以及所述第一环形器。隔离器用于消除第一环形器反射回布里渊泵浦激光器的布里渊泵浦光源，使得泵浦光源不会反射回布里渊泵浦激光器中，从而使得光路稳定。根据本申请的一实施方式，该随机光纤激光器还包括耦合器：分别连接所述第二环形器、所述增益光纤以及空接；所述耦合器的分光比为50:50。耦合器用于引出第二环形器内的随机激光，作为随机激光的出射端口。耦合器实现了功率分配，并能够作为随机激光的出口。由于分光比差值过大会导致该随机光纤激光器的光路不通，因此需要限定分光比的值。根据本申请的一实施方式，所述增益光纤为单模光纤、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。根据本申请的一实施方式，所述布里渊泵浦光源的激光线宽小于10kHz。泵浦激光的线宽决定输出的随机激光的线宽，因此，布里渊泵浦光源的激光线宽小于10kHz才能使输出的随机激光的线宽较窄，提高频率稳定性。根据本申请的一实施方式，所述增益光纤的长度不小于1km。若增益光纤的长度过小，则无法对泵浦激光进行增益，因此要保证增益光纤的长度不小于1km。根据本申请的另一方面，一种随机光纤激光产生方法，包括以下步骤：S001、产生布里渊斯托克斯光：布里渊泵浦光源提供泵浦激光，泵浦激光经过隔离器，通过第一环形器进入增益光纤中产生布里渊斯托克斯光；S002、提供随机分布式反馈：布里渊斯托克斯光依次通过第一环形器和第二环形器并进入随机光栅阵列，随机光栅阵列提供随机分布式反馈；S003、对随机激光进行功率放大：可调谐光放大器对透射过随机光栅阵列的随机激光进行功率放大，法拉第旋转镜将功率放大后的随机激光反射回可调谐光放大器，再次进行功率放大；S004、引出随机激光：随机激光经过随机光栅阵列回到第二环形器内，并通过耦合器引出。由上述技术方案可知，本申请的随机光纤激光器及随机光纤激光产生方法的优点和积极效果在于：本申请提供的一种随机光纤激光器，一方面，采用随机分布式反馈组件代替普通单模光纤中的瑞利背向散射提供随机分布式反馈，从而降低泵浦阈值功率，压窄线宽，提高频率稳定性；另一方面，先通过连接组件传输泵浦激光，泵浦激光进入增益光纤中进行增益，增益后的布里渊斯托克斯光再经过连接组件进入随机分布式反馈组件进行反馈。增益发生在增益光路中的增益光纤中，而反馈发生在反馈光路中的随机分布式反馈组件中，并且，增益光路和反馈光路互不干涉。针对现有的激光器中反馈和增益同时发生在谐振腔里，激光增益时产生的热量对激光频率造成很大影响，导致输出的激光频率不稳定的问题，本申请的增益和反馈两个过程分别在增益光纤和随机分布式反馈组件两个光学器件中进行，并且是先增益后反馈，增益时产生的热量虽然对激光频率产生一定影响，但激光随后进入随机分布式反馈组件中并发生反馈，不会产生新的热量且之前产生的热量基本消失，这样一来便能够保证出射激光频率的稳定性。本申请提供的一种随机光纤激光产生方法，其有益效果与上述随机光纤激光器一致，此外，可调谐光放大器对透射过随机光栅阵列的随机激光进行功率放大，法拉第旋转镜将功率放大后的随机激光反射回可调谐光放大器，再次进行功率放大，通过法拉第旋转镜和可调谐光放大器的配合使用，对随机激光的功率进行二次放大，能够明显降低泵浦阈值功率。附图说明此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本专利技术的实施例，并与说明书一起用于解释本专利技术的原理。为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是根据一示例性实施方式示出的一种随机光纤激光器的原理图；图2是根据一示例性实施方式示出的一种随机光纤激光产生方法的原理图。其中，附图标记说明如下：1、布里渊泵浦光源；2、隔离器；3、第一环形器；4本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种随机光纤激光器，其特征在于，包括；/n布里渊泵浦光源(1)，用于提供泵浦激光；/n增益光纤(4)，与所述布里渊泵浦光源(1)通过连接组件连接，形成增益光路，用于将泵浦激光传输至所述增益光纤(4)，并将所述增益光纤(4)产生的布里渊斯托克斯光传输至所述连接组件；/n随机分布式反馈组件(6)，与所述增益光纤(4)通过连接组件连接，形成反馈光路，用于将布里渊斯托克斯光传输到所述随机分布式反馈组件(6)并提供随机分布式反馈，将反馈后的随机激光传输回所述连接组件并输出；/n所述增益光路和所述反馈光路相互独立。/n

【技术特征摘要】
1.一种随机光纤激光器，其特征在于，包括；
布里渊泵浦光源(1)，用于提供泵浦激光；
增益光纤(4)，与所述布里渊泵浦光源(1)通过连接组件连接，形成增益光路，用于将泵浦激光传输至所述增益光纤(4)，并将所述增益光纤(4)产生的布里渊斯托克斯光传输至所述连接组件；
随机分布式反馈组件(6)，与所述增益光纤(4)通过连接组件连接，形成反馈光路，用于将布里渊斯托克斯光传输到所述随机分布式反馈组件(6)并提供随机分布式反馈，将反馈后的随机激光传输回所述连接组件并输出；
所述增益光路和所述反馈光路相互独立。


2.如权利要求1所述的一种随机光纤激光器，其特征在于，所述连接组件包括第一环形器(3)和第二环形器(5)：
所述第一环形器(3)分别与所述布里渊泵浦光源(1)、所述增益光纤(4)以及所述第二环形器(5)相连，形成所述增益回路；
所述第二环形器(5)还与所述随机分布式反馈组件(6)连接，形成所述反馈回路。


3.如权利要求2所述的一种随机光纤激光器，其特征在于，所述随机分布式反馈组件(6)包括：
随机光栅阵列(61)，与所述第二环形器(5)连接，用于为布里渊斯托克斯光提供随机分布式反馈；
法拉第旋转镜(62)，与所述随机光栅阵列(61)连接，用于将透射过所述随机光栅阵列(61)的随机激光反射回所述第二环形器(5)。


4.如权利要求3所述的一种随机光纤激光器，其特征在于，还包括可调谐光放大器(7)，所述可调谐光放大器(7)分别与所述随机光栅阵列(61)和所述法拉第旋转镜(62)连接。


5.如权利要求2所述的一种随机...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘佩德，杨立杰，郑义，胡志臣，
申请(专利权)人：北京航天测控技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11