一种环形随机光纤激光器制造技术

本发明专利技术涉及一种环形随机光纤激光器，属于光纤激光器技术领域，由泵浦激光光源、泵浦波分复用器、光纤布拉格光栅、光纤耦合器、双包层掺镱光纤、可调光纤延迟线、可调分光比光纤耦合器以及光隔离器组成一个环形腔，利用高反光纤布拉格光栅和双包层掺镱光纤内的随机瑞利散射共同构成腔内反馈；利用镱离子增益和受激拉曼散射实现混合增益放大；通过可调光纤延迟线和可调分光比光纤耦合器可以实现输出稳定的单频连续激光以及混沌激光；并且本发明专利技术结构简单、成本低、激射阈值更低、转换效率更高。转换效率更高。转换效率更高。

【技术实现步骤摘要】
一种环形随机光纤激光器


[0001]本专利技术属于光纤激光器
，具体地说，涉及一种环形随机光纤激光器。

技术介绍

[0002]近些年，随机光纤激光器作为光纤激光器领域内新的分支，其独有的特性吸引了大量研究者的兴趣。和常规的光纤激光器相比，随机光纤激光器的基础是随机激光，具有新的反馈特性，利用无序介质中的多重随机瑞利散射来实现激光的激射。随机光纤激光器的腔型比较常见的是半开腔结构，一端利用光纤布拉格光栅提供点反馈，另一端利用光纤内部固有的瑞利随机散射提供分布式反馈，腔内增益由掺杂离子有源光纤和受激拉曼增益（或者受激布里渊增益）提供；但是由于是半开腔结构，由随机瑞利散射反馈产生的增益相对来说较弱，因此基于有源离子和受激拉曼散射增益的随机光纤激光器的激射阈值较高，转换效率较低。
[0003]环形随机光纤激光器的出现可以在一定程度上提高随机光纤激光器的转换效率，降低激射阈值。
[0004]环形光纤激光器的输出状态一般有单频连续输出状态（指的是功率和波长（或频率）都保持不变的激光输出状态）、周期、倍周期以及混沌等多种状态，不论是哪一种输出状态，我们在使用激光器的过程中，总是希望其输出的激光能够稳定在我们需要的状态下，而不是发生不稳定的波动，然而环形随机光纤激光器虽然在一定程度上克服了半开腔结构随机光纤激光器存在的激射阈值高、转换效率低的缺点，但是环形随机光纤激光器在运行过程中会出现阵发性混沌现象以及跳模行为，因而存在输出状态不稳定的缺点。
[0005]另外现有技术中，环形随机光纤激光器系统中的泵浦光、有源离子增益和受激拉曼增益不能被充分利用，而且腔内反馈机制主要由随机瑞利散射提供，其反馈效果在激光产生过程中不明显，因此现有技术中的环形随机光纤激光器对激射阈值的降低还需要进一步改善，其转换效率也有很大的提升空间。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的问题，本专利技术的目的在于：提供一种环形腔随机光纤激光器，输出状态更加稳定，激射阈值更低，转换效率更高，且结构简单，容易实现。
[0007]为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种环形随机光纤激光器，包括泵浦激光光源、泵浦波分复用器、光纤布拉格光栅以及依次连接形成环形腔的光纤耦合器、双包层掺镱光纤、可调光纤延迟线、可调分光比光纤耦合器和光隔离器，所述泵浦激光光源输出的激光依次经过泵浦波分复用器、光纤布拉格光栅和光纤耦合器进入到双包层掺镱光纤，产生受激放大的随机光纤激光，然后激光信号再依次通过可调光纤延迟线和可调分光比光纤耦合器，可调分光比光纤耦合器将一部分激光输出，另外一部分经光隔离器后进入光纤耦合器回到环形腔内循环。
[0008]进一步地，双包层掺镱光纤长度为100 ~400米，纤芯直径为10~25μm，内包层直径
为130~300μm。
[0009]进一步地，对应单频连续输出状态，可调分光比光纤耦合器的分光比为0~5%；对应混沌激光输出状态，可调分光比光纤耦合器的分光比20~50%。
[0010]作为一种推荐的实施方式，光纤布拉格光栅为一个，其反射率在95%以上。
[0011]进一步地，泵浦激光光源波长是1018nm，泵浦波分复用器适用的光波波长为1018/1075nm。
[0012]进一步地，光纤布拉格光栅的反射中心波长是1075nm。
[0013]作为另一种可以推荐的实施方式，所述的光纤布拉格光栅为两个，环形腔的输出端设置波分复用器。
[0014]进一步地，光纤布拉格光栅的反射率在95%以上。
[0015]进一步地，泵浦激光光源波长为976nm，泵浦波分复用器适用光波的波长为976/1090/1150nm。
[0016]进一步地，两个光纤布拉格光栅反射的中心波长分别对应1090nm和1150nm，波分复用器用于1090nm和1150nm激光的输出。
[0017]有益效果：根据本专利技术，在环形腔内采用了双包层掺镱光纤作为增益介质，可以实现有源离子和受激拉曼散射的混合增益，在不减少增益效果的基础上使得激光系统结构简化；在环形腔的输入端采用了高反光纤布拉格光栅，从而与腔内的随机分布式瑞利散射形成有益反馈，使得激光在瑞利散射区和光纤布拉格光栅之间形成往返循环，不仅提高了泵浦光源的利用率，而且提高了镱离子增益和受激拉曼增益的利用率，以及提高了随机瑞利反馈在整个激光产生过程中的有益效果，从而使激射阈值降低，转换效率提高。
[0018]本专利技术采用了可调光纤延迟线，可以对激光在环形腔内的光程进行微调，从而避免跳模等不稳定现象产生，使腔内纵模稳定输出，增加了环形腔随机光纤激光器输出状态的稳定性；采用了可调分光比光纤耦合器，通过调节分光比，可以实现环形随机光纤激光系统稳定的单频连续输出，也可以根据实际需求达到稳定的混沌状态输出。同时，可调分光比光纤耦合器的引入，实现了环形腔结构，给整个系统引入了自注入反馈，在光纤布拉格光栅和瑞利随机反馈的基础上，进一步提高了腔内的总反馈，从而也进一步降低了激射阈值。
[0019]光隔离器可以确保反馈回环形腔内的那部分激光沿着一个方向传输，避免另一个方向的激光对可调分光比光纤耦合器产生干扰，从而实现精准控制反馈回腔内的激光比例，增加整个系统的稳定性。
[0020]在环形腔的初始端设置高反光纤布拉格光栅，对双包层掺镱光纤中产生的随机瑞利反馈起到增强作用：可以将双包层掺镱光纤内产生的反向瑞利散射激光几乎完全反射回环形腔内，然后正向传输进入到双包层掺镱光纤中，再次发生受激辐射放大，如此循环，使得镱离子增益和受激拉曼增益充分、反复地被利用，泵浦光也被充分利用，从而降低系统的激射阈值，提高转换效率。同时，光纤布拉格光栅对其反射中心波长附近的激光波长起到很好的筛选作用，可以压窄激光线宽。
附图说明
[0021]图1是本专利技术一种环形随机光纤激光器实施例1的结构示意图。
[0022]图2是本专利技术一种环形随机光纤激光器实施例2的结构示意图。
[0023]附图标记：1、泵浦激光光源，2、泵浦波分复用器，3、光纤布拉格光栅一，4、光纤耦合器，5、双包层掺镱光纤，6、可调光纤延迟线，7、可调分光比光纤耦合器，8、光隔离器，9、光纤布拉格光栅二，10、光纤布拉格光栅三，11、波分复用器。
具体实施方式
[0024]下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步详细的说明。
[0025]本专利技术的一种环形随机光纤激光器，包括泵浦激光光源1，泵浦波分复用器2，光纤布拉格光栅，光纤耦合器4，双包层掺镱光纤5，可调光纤延迟线6，可调分光比光纤耦合器7和光隔离器8；其中，光纤耦合器4，双包层掺镱光纤5，可调光纤延迟线6，可调分光比光纤耦合器7和光隔离器8依次连接组成环形腔，环形腔的初始端连接泵浦激光光源1和光纤布拉格光栅，环形腔的输出端设在可调分光比光纤耦合器7的输出端。
[0026]实施例1如图1所示，一种环形随机光纤激光器，包括泵浦激光光源1、泵浦波分复用器2、光纤布拉格光栅一3、光纤耦合器4、双包层掺镱光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种环形随机光纤激光器，其特征在于，包括泵浦激光光源（1），泵浦波分复用器（2），光纤布拉格光栅，以及依次连接形成环形腔的光纤耦合器（4）、双包层掺镱光纤（5）、可调光纤延迟线（6）、可调分光比光纤耦合器（7）和光隔离器（8），所述泵浦激光光源（1）输出的激光依次经过泵浦波分复用器（2）、光纤布拉格光栅（3）和光纤耦合器（4）进入到双包层掺镱光纤（5），产生受激放大的随机光纤激光，然后激光信号再依次通过可调光纤延迟线（6）和可调分光比光纤耦合器（7），可调分光比光纤耦合器（7）将一部分激光输出，另外一部分经光隔离器（8）后进入光纤耦合器（4）回到环形腔内循环。2.根据权利要求1所述的一种环形随机光纤激光器，其特征在于，双包层掺镱光纤（5）长度为100 ~400米，纤芯直径为10~25μm，内包层直径为130~300μm。3.根据权利要求1所述的一种环形随机光纤激光器，其特征在于，对应单频连续输出状态，可调分光比光纤耦合器（7）的分光比为0~5%；对应混沌激光输出状态，可调分光比光纤耦合器（7）的分光比20~50%。4.根据权利要求1
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【专利技术属性】
技术研发人员：张利平，周永峰，王辉，赵洋，赵豫洁，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：发明
国别省市：