预展宽激光光谱的SBS效应抑制装置和抑制方法制造方法及图纸

一种预展宽激光光谱的SBS效应抑制装置和抑制方法，装置包括调制激光光源、相位调制器、射频放大器、射频低通滤波器、白噪声源、伪随机二进制序列信号发生器和光纤放大器系统。本发明专利技术运用一个滤波后的白噪声源对激光光谱进行预展宽，以及一个滤波后的伪随机二进制序列信号对激光光谱进行主展宽，实现在维持激光光谱线宽的同时对光谱强度进一步匀化。根据SBS效应阈值增强因子关系式，调节伪随机调制信号的谱线间隔和选择白噪声源的调制带宽，可实现在光纤激光中SBS效应的最大化抑制。

【技术实现步骤摘要】
预展宽激光光谱的SBS效应抑制装置和抑制方法
本专利技术涉及光纤激光SBS效应抑制，特别是一种预展宽激光线宽的SBS效应抑制装置和抑制方法。
技术介绍
窄线宽高功率的光纤激光器已经被广泛地应用在激光组束、非线性频率转换、激光雷达和相干通信等领域。随着技术的发展，这些领域对光源的相干性和功率要求日益提升，但是在窄线宽高功率光纤激光器中，线宽的压窄和功率的提升容易激起受激布里渊散射(简称为SBS)效应，SBS效应会形成后向巨脉冲，损伤前级光学系统，因此光纤激光器的线宽和功率的进一步发展都受到SBS效应的限制。为了抑制SBS效应，国内外研究人员运用白噪声信号和伪随机二进制序列信号的相位调制技术将激光光谱展宽至数十GHz，目前最高实现了4kW级激光输出。基于这些技术的光纤激光器要想拓展功率，则需要拓展线宽，而想要压窄线宽，则必须牺牲输出功率，两者难以同时提升，因此线宽<2GHz的光纤激光器输出功率难以达到千瓦级。先前技术表明，离散谱线型激光光谱(基于伪随机二进制序列信号的相位调制技术)比连续型激光光谱(基于白噪声信号的相位调制技术)更能有效地抑制SBS效应。但是在光谱展宽过程中，离散谱线的形态都维持激光种子的光谱形态，而激光种子的光谱线宽通常<MHz，这使得离散谱线的强度依然较高，从而导致SBS效应阈值难以提升。为了突破SBS效应的限制实现光纤激光器在GHz量级甚至亚GHz量级线宽千瓦级输出，研究离散谱线的控制及其强度的匀化是压窄线宽和提升功率的关键。
技术实现思路
为解决上述现有技术存在的问题，本专利技术提出一种预展宽激光光谱的SBS效应抑制装置和抑制方法，本专利技术通过白噪声源预展宽待调制激光光源线宽至MHz量级，使得光谱强度进一步匀化。根据SBS效应阈值增强因子选取白噪声源带宽和伪随机二进制序列信号发生器输出信号的谱线间隔，令SBS效应阈值增强因子接近最优调制点，可以实现预期激光线宽内最有效地抑制光纤激光的SBS效应。本专利技术的技术解决方案如下：一种预展宽激光光谱的SBS效应抑制装置，其特点在于，包括待调制激光光源、第一相位调制器、第一射频放大器、第一射频低通滤波器、白噪声源、伪随机二进制序列信号发生器、光纤放大器系统、第二相位调制器、第二射频放大器和第二射频低通滤波器；所述的待调制激光光源发射窄线宽激光，沿该激光传输方向依次设置第一两个相位调制器、第二相位调制器和光纤放大器系统，相邻器件之间通过光纤相互连接；所述的白噪声源的输出端与第一射频低通滤波器的输入端通过射频信号传输线相连；所述的第一射频低通滤波器的输出端与第一射频放大器的输入端通过射频信号传输线相连，所述的第一射频放大器的输出端通过射频信号传输线与所述的第一相位调制器的调制端相连；所述的伪随机二进制序列信号发生器的输出端与所述的第二射频低通滤波器的输入端通过射频信号传输线相连；所述的第二射频低通滤波器的输出端与第二射频放大器的输入端通过射频信号传输线相连，所述的第二射频放大器的输出端通过射频信号传输线与所述的第二相位调制器的调制端相连。与白噪声源相连接的第一射频低通滤波器的带宽小于所述的伪随机二进制序列信号发生器输出信号谱线间隔的一半。利用上述预展宽激光光谱的SBS效应抑制装置抑制光纤激光SBS效应的方法，包括下列步骤：1)测量所述的光纤放大器系统的SBS增益谱带宽ΓB；2)根据预期激光线宽Δν1选取对应带宽的第一射频低通滤波器；3)所述的光纤放大器系统的SBS效应阈值增强因子满足下列关系式：其中，ωL是待调制激光光源的中心频率，f(ω,Δν3)是滤波后白噪声源的频谱函数，Δν3是该频谱函数的带宽；υpm是伪随机二进制序列信号发生器的调制码率，Δν2是所述的伪随机二进制序列信号发生器输出信号的谱线间隔，N是在激光线宽Δν1内的光谱谱线数量的一半，这些参数之间满足关系2N＝Δν1/Δν2，Δν2＝υpm/(2n-1)，n是所述的伪随机二进制序列信号发生器的模式长度；4)将所述的伪随机二进制序列信号发生器的模式长度设定为9；5)将饱和SBS效应阈值增强因子的90％视为最优调制点，选取合适的函数匹配滤波后所述的白噪声源的频谱函数，以白噪声源的频谱函数带宽Δν3和所述的伪随机二进制序列信号发生器输出信号的谱线间隔Δν2为变量计算全局最优调制点；6)最后调节所述的伪随机二进制序列信号发生器的调制码率υpm，使其输出信号的谱线间隔尽可能接近最优调制点的Δν2，同时选用对应带宽的第一射频低通滤波器和第二射频低通滤波器，使所述的白噪声源的频谱函数带宽尽接近靠近最优调制点的Δν3。与现有技术相比，本专利技术的技术效果如下：1)进一步匀化离散激光光谱强度，可提升SBS效应阈值；2)增加了调控激光光谱的自由度；3)可实现在预期激光线宽内最有效地抑制SBS效应。附图说明图1为本专利技术预展宽激光光谱的SBS效应抑制装置的结构示意图。101为待调制激光光源；102为光纤；103为第一相位调制器；104为第一射频放大器；105为第一射频低通滤波器；106为白噪声源；107为伪随机二进制序列信号发生器；108为光纤放大器系统；109为射频信号传输线；110为第二相位调制器；111为第二射频放大器；112为第二射频低通滤波器。图2为本专利技术实施例中激光光谱演变原理图。图3为本专利技术实施例中被展宽后的激光光谱示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步的详细说明，实施例仅用于解释本专利技术，不应以此限制本专利技术的保护范围。先请参阅图1，图1为本专利技术预展宽激光光谱的SBS效应抑制装置抑制方法的结构示意图，由图可见，本专利技术预展宽激光光谱的SBS效应抑制装置，包括待调制激光光源101、第一相位调制器103、第一射频放大器104、第一射频低通滤波器105、白噪声源106、伪随机二进制序列信号发生器107、光纤放大器系统108、第二相位调制器110、第二射频放大器111和第二射频低通滤波器112；所述的待调制激光光源101发射窄线宽激光，沿该激光传输方向依次设置第一相位调制器103、第二相位调制器110和光纤放大器系统108，相邻器件之间通过光纤102相互连接；所述的白噪声源106的输出端与第一射频低通滤波器105的输入端通过射频信号传输线109相连；所述的第一射频低通滤波器105的输出端与第一射频放大器104的输入端通过射频信号传输线109相连，所述的第一射频放大器104的输出端通过射频信号传输线109与所述的第一相位调制器103的调制端相连；所述的伪随机二进制序列信号发生器107的输出端与所述的第二射频低通滤波器112的输入端通过射频信号传输线109相连；所述的第二射频低通滤波器112的输出端与第二射频放大器111的输入端通过射频信号传输线109相连，所述的第二射频放大器111的输出端通过射频信号传输线109与所述的第二相位调制器110的调制端相连。与白噪声本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种预展宽激光光谱的SBS效应抑制装置，其特征在于，包括待调制激光光源(101)、第一相位调制器(103)、第一射频放大器(104)、第一射频低通滤波器(105)、白噪声源(106)、伪随机二进制序列信号发生器(107)、第二相位调制器(110)、第二射频放大器(111)、第二射频低通滤波器(112)和光纤放大器系统(108)；/n所述的待调制激光光源(101)发射窄线宽激光，沿该激光传输方向依次设置第一相位调制器(103)、第二相位调制器(110)和光纤放大器系统(108)，相邻器件之间通过光纤(102)相互连接；/n所述的白噪声源(106)的输出端与第一射频低通滤波器(105)的输入端通过射频信号传输线(109)相连；所述的第一射频低通滤波器(105)的输出端与第一射频放大器(104)的输入端通过射频信号传输线(109)相连，所述的第一射频放大器(104)的输出端通过射频信号传输线(109)与所述的第一相位调制器(103)的调制端相连；/n所述的伪随机二进制序列信号发生器(107)的输出端与所述的第二射频低通滤波器(112)的输入端通过射频信号传输线(109)相连；所述的第二射频低通滤波器(112)的输出端与第二射频放大器(111)的输入端通过射频信号传输线(109)相连，所述的第二射频放大器(111)的输出端通过射频信号传输线(109)与所述的第二相位调制器(110)的调制端相连。/n...

【技术特征摘要】
1.一种预展宽激光光谱的SBS效应抑制装置，其特征在于，包括待调制激光光源(101)、第一相位调制器(103)、第一射频放大器(104)、第一射频低通滤波器(105)、白噪声源(106)、伪随机二进制序列信号发生器(107)、第二相位调制器(110)、第二射频放大器(111)、第二射频低通滤波器(112)和光纤放大器系统(108)；
所述的待调制激光光源(101)发射窄线宽激光，沿该激光传输方向依次设置第一相位调制器(103)、第二相位调制器(110)和光纤放大器系统(108)，相邻器件之间通过光纤(102)相互连接；
所述的白噪声源(106)的输出端与第一射频低通滤波器(105)的输入端通过射频信号传输线(109)相连；所述的第一射频低通滤波器(105)的输出端与第一射频放大器(104)的输入端通过射频信号传输线(109)相连，所述的第一射频放大器(104)的输出端通过射频信号传输线(109)与所述的第一相位调制器(103)的调制端相连；
所述的伪随机二进制序列信号发生器(107)的输出端与所述的第二射频低通滤波器(112)的输入端通过射频信号传输线(109)相连；所述的第二射频低通滤波器(112)的输出端与第二射频放大器(111)的输入端通过射频信号传输线(109)相连，所述的第二射频放大器(111)的输出端通过射频信号传输线(109)与所述的第二相位调制器(110)的调制端相连。


2.根据权利要求1所述的预展宽激光光谱的SBS效应抑制装置，其特征在于，与白噪声源(106)相连接的第一射频低通滤波器(105)输出的带宽小于所述的伪随机二进制序列信号发生器(107)经第二射频低通滤波器(112)输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：何兵，刘美忠，杨依枫，沈辉，李炳霖，陈楠谕，刘万生，王汉斌，
申请(专利权)人：中国科学院上海光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31