高功率拉曼光纤激光器制造技术

本实用新型专利技术提供高功率拉曼光纤激光器，通过在泵浦激光器、种子激光器的输出尾纤上熔接高功率回光隔离器，防止后向回光返回泵浦激光器或种子激光器，保护泵浦激光器、种子激光器。同时通过高功率回光隔离器隔离后向回光，不仅保护泵浦激光器，还能够稳定输入的泵浦模式和时域特性，继而抑制高阶拉曼和模式不稳定性。继而抑制高阶拉曼和模式不稳定性。继而抑制高阶拉曼和模式不稳定性。

【技术实现步骤摘要】
高功率拉曼光纤激光器


[0001]本技术涉及激光光纤
，尤其涉及一种高功率拉曼光纤激光器。

技术介绍

[0002]受激拉曼散射作为一种重要的非线性效应，因其在波长转换、亮度提升等方面存在巨大的优势而备受关注。与掺稀土离子光纤激光器相比，基于受激拉曼散射的拉曼光纤激光器在波长选择方面更加灵活，且具有增益高、自发辐射噪声低以及热分布均匀等优点，有望成为新一代大功率激光输出的有效技术方案。目前，大功率拉曼光纤激光系统已实现数千瓦级功率输出。然而，随着输出功率的增加，由于纤芯中功率密度过高，导致四波混频、高阶拉曼效应等非线性效应与热效应产生，两者相互作用，导致输出功率迅速下降以及输出光束质量严重退化。此外，由于高阶拉曼效应导致后向回光增多，后向回光造成的影响主要有以下几个方面：一、与前向光相互影响形成折射率光栅，导致高阶模成分增多以至于产生模式不稳定；二、后向回光在泵浦激光器中进一步放大，导致泵浦激光器功率下降以及泵浦光束质量退化；三、极端情况下，放大的回光功率过高将导致泵浦激光器内部出现放电现象，从而出现烧毁炸裂等严重后果。因此，后向回光防护是高功率光纤激光器的研制关键技术之一。然而，目前拉曼光纤激光器尚未针对泵浦激光器的后向回光隔离相关研究，功率提升过程中泵浦激光器系统等同处于“裸奔”状态，十分危险。
[0003]目前，高功率激光器的后向回光隔离仅针对于放大器的种子源，且均基于分立的光学元件，插入损耗大，且承受功率仅为数十瓦，无法满足百瓦级以上泵浦源的后向回光隔离需求。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的缺陷，本技术提供一种高功率拉曼光纤激光器。
[0005]为实现上述技术目的，本技术提出的技术方案为：
[0006]高功率拉曼光纤激光器，包括泵浦激光器、高功率回光隔离器、第一光纤光栅、增益光纤、第二光纤光栅以及输出端帽，泵浦激光器的输出尾纤熔接有高功率回光隔离器，所述高功率回光隔离器的另一端与刻写有第一光纤光栅的输入光纤熔接，第一光纤光栅之后依次连接增益光纤、第二光纤光栅以及输出端帽。
[0007]进一步地，所述高功率回光隔离器为锥形光纤，其中锥形光纤口径小的细端与泵浦激光器的输出尾纤熔接，锥形光纤口径小的粗端与刻写有第一光纤光栅的输入光纤熔接。这种具有拉锥比的锥形光纤，具有方向敏感性，泵浦激光从锥形光纤细端注入，从粗端输出，正向传输无损耗。当后向回光返回锥形光纤时，从粗端注入，从细端输出。当锥形光纤拉锥比足够大，将使得后向传输损耗增加，从而实现后向回光隔离作用。
[0008]进一步地，所述高功率回光隔离器为全固态微结构光纤，包括纤芯和微结构包层，所述纤芯为固态纤芯，微结构包层包覆在纤芯的外围，所述微结构包层包括位于正六边形点阵中的锗棒以及固态基底，正六边形点阵由内至外分布有多层，正六边形点阵中任意两
相邻点的中心间距Λ相等，纤芯位于正六边形点阵的中心位置，多根锗棒呈稀疏结构排布在各层正六边形点阵上，其中锗棒之间填充有固态基底。利用其微结构包层结构本身产生的光子带隙效应直接在泵浦波长表现为低限制损耗，而在拉曼信号光表现为高限制损耗，无须借助弯曲、刻写倾斜光栅等其他技术手段就可具备天然的后向回光隔离效果。
[0009]高功率拉曼光纤激光器，包括多个泵浦激光器、多个高功率回光隔离器、泵浦合束器、第一光纤光栅、增益光纤、第二光纤光栅以及输出端帽，各泵浦激光器的输出尾纤均熔接有高功率回光隔离器，所述高功率回光隔离器的另一端与泵浦合束器的一输入光纤熔接，泵浦合束器的输出尾纤与刻写有第一光纤光栅的输入光纤熔接，第一光纤光栅之后依次连接增益光纤、第二光纤光栅以及输出端帽。
[0010]进一步地，所述高功率回光隔离器为锥形光纤，其中锥形光纤口径小的细端与泵浦激光器的输出尾纤熔接，锥形光纤口径小的粗端与泵浦合束器的一输入光纤熔接。
[0011]进一步地，所述高功率回光隔离器为全固态微结构光纤，包括纤芯和微结构包层，所述纤芯为固态纤芯，微结构包层包覆在纤芯的外围，所述微结构包层包括位于正六边形点阵中的锗棒以及固态基底，正六边形点阵由内至外分布有多层，正六边形点阵中任意两相邻点的中心间距Λ相等，纤芯位于正六边形点阵的中心位置，多根锗棒呈稀疏结构排布在各层正六边形点阵上，其中锗棒之间填充有固态基底。
[0012]高功率拉曼光纤激光器，包括种子激光器、泵浦激光器、高功率回光隔离器、泵浦信号合束器、增益光纤以及输出端帽，种子激光器的输出尾纤熔接有高功率回光隔离器，泵浦激光器的输出尾纤熔接有高功率回光隔离器，所述高功率回光隔离器的另一端与泵浦信号合束器的一输入光纤熔接，泵浦信号合束器的输出尾纤与增益光纤的一端熔接，增益光纤的另一端熔接输出端帽。
[0013]进一步地，所述高功率回光隔离器为锥形光纤，其中锥形光纤口径小的细端与泵浦激光器或种子激光器的输出尾纤熔接，锥形光纤口径小的粗端与泵浦信号合束器的一输入光纤熔接。这种具有拉锥比的锥形光纤，具有方向敏感性，泵浦激光或者种子激光从锥形光纤细端注入，从粗端输出，正向传输无损耗。当后向回光返回锥形光纤时，从粗端注入，从细端输出。当锥形光纤拉锥比足够大，将使得后向传输损耗增加，从而实现后向回光隔离作用。
[0014]进一步地，所述高功率回光隔离器为全固态微结构光纤，包括纤芯和微结构包层，所述纤芯为固态纤芯，微结构包层包覆在纤芯的外围，所述微结构包层包括位于正六边形点阵中的锗棒以及固态基底，正六边形点阵由内至外分布有多层，正六边形点阵中任意两相邻点的中心间距Λ相等，纤芯位于正六边形点阵的中心位置，多根锗棒呈稀疏结构排布在各层正六边形点阵上，其中锗棒之间填充有固态基底。
[0015]与现有技术相比，本技术的优点在于：
[0016]本技术利用高功率回光隔离器实现后向回光隔离，能够抑制高阶拉曼效应以及模式不稳定抑制，可实现高功率准单模拉曼激光输出。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本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，下面描述中的附图仅仅
是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
[0018]图1是本技术实施例1的结构示意图；
[0019]图2是本技术实施例2的结构示意图；
[0020]图3是本技术实施例3的结构示意图；
[0021]图4是本技术提供的第一种结构的高功率回光隔离器的结构示意图；
[0022]图5是本技术提供的第二种结构的高功率回光隔离器的结构示意图；
[0023]本技术目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0024]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术的一部分实施例，而本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.高功率拉曼光纤激光器，其特征在于：包括泵浦激光器、高功率回光隔离器、第一光纤光栅、增益光纤、第二光纤光栅以及输出端帽，泵浦激光器的输出尾纤熔接有高功率回光隔离器，所述高功率回光隔离器的另一端与刻写有第一光纤光栅的输入光纤熔接，第一光纤光栅之后依次连接增益光纤、第二光纤光栅以及输出端帽。2.根据权利要求1所述的高功率拉曼光纤激光器，其特征在于：所述高功率回光隔离器为锥形光纤，其中锥形光纤口径小的细端与泵浦激光器的输出尾纤熔接，锥形光纤口径小的粗端与刻写有第一光纤光栅的输入光纤熔接。3.根据权利要求1所述的高功率拉曼光纤激光器，其特征在于：所述高功率回光隔离器为全固态微结构光纤，包括纤芯和微结构包层，所述纤芯为固态纤芯，微结构包层包覆在纤芯的外围，所述微结构包层包括位于正六边形点阵中的锗棒以及固态基底，正六边形点阵由内至外分布有多层，正六边形点阵中任意两相邻点的中心间距Λ相等，纤芯位于正六边形点阵的中心位置，多根锗棒呈稀疏结构排布在各层正六边形点阵上，其中锗棒之间填充有固态基底。4.根据权利要求1所述的高功率拉曼光纤激光器，其特征在于：增益光为无掺杂稀土元素的双包层或三包层结构光纤。5.高功率拉曼光纤激光器，其特征在于：包括多个泵浦激光器、多个高功率回光隔离器、泵浦合束器、第一光纤光栅、增益光纤、第二光纤光栅以及输出端帽，各泵浦激光器的输出尾纤均熔接有高功率回光隔离器，所述高功率回光隔离器的另一端与泵浦合束器的一输入光纤熔接，泵浦合束器的输出尾纤与刻写有第一光纤光栅的输入光纤熔接，第一光纤光栅之后依次连接增益光纤、第二光纤光栅以及输出端帽。6.根据权利要求5所述的高功率拉曼光纤激光器，其特征在于：所述高功率回光隔离器为锥形光纤，其中锥形光纤口径小的细...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚天甫，范晨晨，宋家鑫，叶俊，张扬，马小雅，冷进勇，肖虎，黄良金，许将明，刘伟，周朴，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：新型
国别省市：