一种抑制光纤SBS效应的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于高功率光纤激光器技术领域，并具体公开了一种抑制光纤SBS效应的方法及装置，包括：在双包层光纤表面涂敷导电材料以形成导电涂层；将光纤环绕指定匝数，对光纤尾端进行定位约束，且使得光纤处于紧绷状态；将环形光纤垂直放置于磁场中，让导电涂层产生电流，从而使得环形光纤在磁场产生沿环形光纤径向方向的安培力；控制磁场或者电流的变化，进而控制作用在所述环形光纤径向方向的安培力，改变光纤轴向应力，使得光纤产生伸缩形变，以破坏光纤轴向折射率光栅，改变布里渊频移，降低光纤SBS增益系数。本发明专利技术通过磁场或者电流变化所产生的应力分布可以破坏光纤轴向折射率光栅，改变布里渊频移，从而降低SBS增益系数，实现抑制光纤SBS效应。实现抑制光纤SBS效应。实现抑制光纤SBS效应。

【技术实现步骤摘要】
一种抑制光纤SBS效应的方法及装置


[0001]本专利技术属于高功率光纤激光器
，更具体地，涉及一种抑制光纤SBS效应的方法及装置。

技术介绍

[0002]近年来，随着双包层光纤和高功率半导体泵浦源等技术突破，窄线宽光纤放大器的输出功率从毫瓦量级提升至千瓦量级。然而，光纤中的受激布里渊散射(SBS)效应限制了高功率窄线宽光纤放大器功率的进一步提升。因此，抑制光纤SBS效应已成为提升窄线宽光纤激光功率的关键。
[0003]目前，已提出的窄线宽光纤放大器中SBS效应的抑制方法主要有：
ꢀ①
增大光纤的有效模场面积，以降低信号激光的功率密度；
②
采用高掺杂光纤或者同带泵浦技术，以减小光纤有效长度；
③
使用相位调制等技术展宽种子光线宽；
④
沿光纤轴向施加温度或应力梯度，以降低SBS增益系数；
⑤
使用特殊掺杂结构的光纤来抑制SBS效应。其中，在光纤轴向施加应力的方法具有很大的应用潜力。通过分析稳态速率方程，可以得到SBS增益系数与光纤轴向应力的关系式为其中为峰值SBS增益系数，为SBS增益谱线宽，为未施加应力时的布里渊频移，为光纤轴向的应变（即光纤长度变化量与光纤长度之比），C为常数。根据上式，通过施加合适的应力，可以降低SBS增益系数，从而抑制光纤SBS效应。
[0004]因此，本领域亟待提出一种通过改变环形光纤轴向应力分布来对SBS效应进行抑制的装置。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种抑制光纤SBS效应的装置及方法，将镀有导电涂层的增益光纤环形盘绕，放置在垂直于光纤环面的磁场中，通过改变磁场强度或施加轴向电流两种方式可产生沿光纤径向的安培力，安培力导致光纤环的收缩或者扩张，使得光纤环的长度发生改变，从而产生光纤轴向应力。光纤轴向应力会影响轴向折射率分布，通过磁场或者电流变化所产生的应力分布可以破坏光纤轴向折射率光栅，改变布里渊频移，从而降低SBS增益系数，实现抑制光纤SBS效应。
[0006]为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提出了一种抑制光纤SBS效应的方法，包括以下步骤：S100：在双包层光纤表面涂敷导电材料以形成导电涂层；S200：将步骤S100获取的光纤环绕指定匝数，每匝光纤的直径一定，对光纤尾端进行定位约束，且使得光纤处于紧绷状态；
S300：将步骤S200获取的环形光纤垂直放置于磁场中，让导电涂层产生电流，从而使得环形光纤在磁场产生沿所述环形光纤径向方向的安培力；S400：精确控制磁场或者电流的变化，进而精确控制作用在所述环形光纤径向方向的安培力，从而改变光纤轴向应力，使得光纤产生伸缩形变，以破坏光纤轴向折射率光栅，改变布里渊频移，降低光纤SBS增益系数。
[0007]作为进一步优选的，步骤S300中，所述让导电涂层产生电流包括：将光纤尾端的导电涂层焊接在一起，使整个环形光纤的导电涂层形成导电环路，改变磁场强度和磁场的调制频率，使得导电涂层产生电流，从而产生沿所述环形光纤径向方向的安培力。
[0008]作为进一步优选的，步骤S300中，所述让导电涂层产生电流包括：将环形光纤的尾纤两端通过导线接入交流电源，以形成交流电源、导线导电涂层的导电回路，通过控制交流电源来对导电涂层输入指定电流。
[0009]作为进一步优选的，所述导电涂层为金，银，铝或者铜，通过溅射或者电镀的方法附着在双包层光纤外：作为进一步优选的，步骤S100中，在所述导电涂层上涂敷绝缘材料以形成绝缘层。
[0010]作为进一步优选的，所述绝缘层高分子聚合物材料，通过热熔融的方法附着在导电层外。
[0011]作为进一步优选的，所述磁场的磁场线与环形光纤的轴线平行。
[0012]按照本专利技术的另一个方面，还提供了一种抑制光纤SBS效应的装置，包括：磁场；双包层光纤，呈环形盘绕，位于所述磁场内，且所述环形双包层光纤的中心轴线与磁场的磁场线平行；导电涂层，涂敷在所述双包层光纤表面；控制器，用于控制所述导电涂层的通电电流，同时调节所述磁场的磁场强度和调制频率，进而精确控制作用在所述环形光纤径向方向的安培力，从而改变光纤轴向应力，使得光纤产生伸缩形变，以破坏光纤轴向折射率光栅，改变布里渊频移，降低光纤SBS增益系数。
[0013]作为进一步优选的，还包括绝缘层，该绝缘层涂敷在所述导电涂层上。
[0014]作为进一步优选的，所述双包层光纤两端尾纤的导电涂层焊接连接，以形成导电环路。
[0015]作为进一步优选的，所述双包层光纤两端尾纤分别通过导线与交流电源连接，以形成导电回路。
[0016]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：1．本专利技术控制精度高、响应速度快、调制带宽大。本专利技术通过改变磁场或者电流的方式，对光纤受到的安培力进行调控，从而改变光纤轴向应力。相比于机械拉伸光纤的方式，磁场或者电流的调控更加精准，作用力变化的响应更加快速，且可以实现机械拉伸无法实现的高频调制。
[0017]2．本专利技术无需机械装置，可重复性高。机械装置存在固有的系统误差，每次使用机
械装置拉伸光纤时带来的光纤长度变化量并不一致，且误差较大。利用安培力来替代机械拉伸力，可以做到无需机械装置、无接触工作，系统误差小，每次操作的可重复性高。
[0018]3．本专利技术既可以只改变外部磁场大小，无需引入电流源；又可以固定磁场大小，而在光纤环上连接电源产生电流，工作方式灵活多样，适应性强。
[0019]4．本专利技术仅要求光纤表面镀有导电涂层，对具体的光纤种类和结构没有要求，既适用于不同芯包比的双包层增益光纤，也适用于光子晶体光纤等新型增益光纤。具有兼容性高的特点。
附图说明
[0020]图1是本专利技术实施例涉及的一种抑制光纤SBS效应方法的流程图；图2是本专利技术实施例一涉及的一种抑制光纤SBS效应的装置的结构示意图；图3是本专利技术实施例二涉及的一种抑制光纤SBS效应的装置的结构示意图；图4是本专利技术实施例涉及的一种抑制光纤SBS效应的装置的受力示意图；图5是本专利技术实施例涉及的光纤轴向应力示意图。
[0021]在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1
‑1‑
双包层光纤，1
‑2‑
导电涂层，1
‑3‑
绝缘涂层，1
‑4‑
磁场，1
‑5‑
第一尾纤，1
‑6‑
第二尾纤，2
‑5‑
电源，2
‑6‑
导线。
具体实施方式
[0022]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0023]如图2和图3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抑制光纤SBS效应的方法，其特征在于，包括以下步骤：S100：在双包层光纤表面涂敷导电材料以形成导电涂层；S200：将步骤S100获取的光纤环绕指定匝数，每匝光纤的直径一定，对光纤尾端进行定位约束，且使得光纤处于紧绷状态；S300：将步骤S200获取的环形光纤垂直放置于磁场中，让导电涂层产生电流，从而使得环形光纤在磁场产生沿所述环形光纤径向方向的安培力；S400：精确控制磁场或者电流的变化，进而精确控制作用在所述环形光纤径向方向的安培力，从而改变光纤轴向应力，使得光纤产生伸缩形变，以破坏光纤轴向折射率光栅，改变布里渊频移，降低光纤SBS增益系数。2.根据权利要求1所述的一种抑制光纤SBS效应的方法，其特征在于，步骤S300中，所述让导电涂层产生电流包括：将光纤尾端的导电涂层焊接在一起，使整个环形光纤的导电涂层形成导电环路，改变磁场强度和磁场的调制频率，使得导电涂层产生电流，从而产生沿所述环形光纤径向方向的安培力。3.根据权利要求1所述的一种抑制光纤SBS效应的方法，其特征在于，步骤S300中，所述让导电涂层产生电流包括：将环形光纤的尾纤两端通过导线接入交流电源，以形成交流电源、导线导电涂层的导电回路，通过控制交流电源来对导电涂层输入指定电流。4.根据权利要求1所述的一种抑制光纤SBS效应的方法，其特征在于，所述导电涂层为金，银，铝或者铜，通过溅射或者电镀的方法附着在双包层光纤表面。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的一种抑制光纤SBS效应的方法，其特征在于，步骤S100中，在所述导电涂层上涂敷绝缘材料以形成绝缘层。6.根据权利要求1所述的一种抑制光纤SBS效应的方法，其特征在于，所述磁场的磁场线与环形光...

【专利技术属性】
技术研发人员：李强，谢礼杨，成红，胡金萌，吕亮，武春风，姜永亮，胡黎明，姬清晨，夏哲，李龙，张璐，
申请(专利权)人：中国航天三江集团有限公司，
类型：发明
国别省市：