通过抑制受激拉曼散射提高激光效率的具有腔内光纤布拉格光栅的光纤激光谐振器制造技术

具有激光谐振器的光纤激光器的设计，该激光谐振器具有腔内抑制拉曼的倾斜光纤布拉格光栅，以提供对拉曼光的双向抑制。以提供对拉曼光的双向抑制。以提供对拉曼光的双向抑制。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过抑制受激拉曼散射提高激光效率的具有腔内光纤布拉格光栅的光纤激光谐振器
[0001]相关申请交叉引用
[0002]本专利文件要求2020年2月14日提交的美国临时专利申请号62/977,042的权益和优先权。上述专利申请的全部内容通过引用并入本文作为本申请公开内容的一部分。


[0003]本专利文件涉及光纤激光器及其实现。

技术介绍

[0004]可通过使用形成在光纤中的激光谐振器或包含激光增益介质的光纤段(通常为掺杂光纤增益段)来构造光纤激光器。与许多其他光学介质一样，光纤表现出非线性光学效应，这些非线性光学效应可有益地用于例如光纤拉曼放大器之类的一些装置，也可导致例如限制光纤激光器输出功率水平之类的不想要的后果。光纤激光器中的泵浦光和激光可以具有相对较高的光强度，因此可以导致光纤中的非线性受激拉曼散射(SRS)，其继而将一种光波长的光能转换成不同光波长的SRS信号。由于SRS引起的光能的这种转换会限制在多种光纤激光器中将泵浦光转变为激光的光学效率。因此，期望在这种光纤激光器中抑制这种不想要的SRS光的生成。
[0005]概述
[0006]在一个方面，本专利文件中所公开的光纤激光器技术可以被实现为提供一种光纤激光器，其包括激光谐振器，该激光谐振器包括第一光纤增益部分和第二光纤增益部分，该第一光纤增益部分和第二光纤增益部分产生激光波长的光增益以放大所述激光波长的光，无源光纤段耦合在所述第一和第二光纤增益段之间；和倾斜光纤布拉格光栅，该倾斜光纤布拉格光栅被形成在所述无源光纤段中以具有不垂直于所述无源光纤段的纵向方向的斜光纤光栅，从而反射激光谐振器内的拉曼散射的一个或多个拉曼波长的光以将所述一个或多个拉曼波长的光在所述激光谐振器内的两个相反方向上引导，引导出所述无源光纤段的所述光纤芯和引导出所述激光谐振器。
[0007]在一些实施方式中，在上述光纤激光器中，所述倾斜光纤布拉格光栅可以被实现为包括空间啁啾光栅周期，以反射所述激光谐振器内的拉曼散射的拉曼波长范围，以覆盖在不同操作温度范围内生成的拉曼的拉曼波长。
[0008]在一些实施方式中，所述激光谐振器可以包括位于所述激光谐振器的第一端处的第一高反射率光纤光栅和位于所述激光谐振器的第二端处的第二光纤光栅，以传输所述激光波长的激光的一部分作为所述激光器谐振器的激光输出，并且所述光纤激光器还可以包括：外部光纤增益部分，其位于所述激光谐振器外部的位置处以光学接收和放大所述激光谐振器的激光输出；和外部倾斜光纤布拉格光栅，其位于所述激光谐振器的所述第二端处的所述第二光纤光栅和所述外部光纤增益部分之间，并且被配置为具有斜光纤光栅，该斜光纤光栅反射拉曼散射的一个或多个拉曼波长的光并引导所述一个或多个拉曼波长的光
离开所述激光输出。
[0009]在说明书，附图和权利要求中更详细地描述了上述和其他方面及其实现。
附图说明
[0010]图1示出了具有基于所公开技术的腔内倾斜的抑制SRS的光纤布拉格光栅(FBG)的光纤激光器的示例。
[0011]图2示出了基于所公开技术的双向腔内倾斜的抑制SRS的光纤布拉格光栅(FBG)的示例。
具体实施方式
[0012]在光纤激光器中，由于光纤材料中的光和分子振动，声子或光纤材料中其他激发之间的三阶非线性光学相互作用而发生受激拉曼散射(SRS)，产生自原始光频率上下偏移的SRS频率的光。设计用于产生激光波长的激光的光纤激光器可以由于激光波长的光能转移到频移SRS波长的SRS光而损失激光功率，该SRS波长可以频率上移作为反
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斯托克斯(anti
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Stokes)信号或频率下移作为斯托克斯(Stokes)信号。
[0013]在光纤激光器中抑制这种不想要的SRS光的一种方法是提供一个或多个光纤布拉格光栅(FBG)，其被构造为以相对于光纤光轴的一定角度选择性地反射SRS光，从而将SRS光引导出光纤，从而防止SRS光留在光纤激光谐振器中并被放大。这种FBG可以通过对光纤芯的折射率的空间调制而被形成在光纤芯中，从而形成不垂直于光纤芯的纵向方向但相对于光纤芯的垂线方向倾斜一定角度的倾斜光栅条纹。使用这种倾斜FBG的光纤激光器的一些示例可以在以下文件中找到，例如，标题为“实现高重复率和高脉冲能量的混合高功率激光器(Hybrid high power laser to achieve high repetition rate and high pulse energy)”的美国专利号7,590,155B2，标题为“防止强光纤激光系统通过反向反射信号失真的方法和设备(Method and apparatus for preventing distortion of powerful fiber
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laser systems by backreflected signals)”的美国专利号7,912,099B2，标题为“用于SRS抑制的倾斜FBG(Slanted FBG for SRS suppression)”的美国专利号9,634,462B2，以及标题为“宽带有害光的光纤滤波器及其用途(Optical fiber filter of wideband deleterious light and uses thereof)”的美国专利号10,393,955B2。这些专利通过引用并入本文作为本专利文件公开内容的一部分。
[0014]本专利文件公开了新型光纤激光器设计，在光纤激光谐振器内使用腔内倾斜FBG，具有改进的SRS抑制和其他技术益处。
[0015]本专利文件中公开的光纤激光器设计可用激光谐振器或放大腔实现，通过在作为激光谐振器的两个端部反射器的两个非倾斜FBG之间放置掺杂光纤长度以沿光纤芯反射想要的激光波长。可包括一个或多个泵浦二极管的激光泵浦光源可用于供应耦合在掺杂光纤中的光学泵浦光，该掺杂光纤将吸收泵浦光并发射想要的激光波长的激光。在激光泵浦光源(例如，泵浦二极管)和掺杂光纤之间，设有强FBG(例如，激光波长的大于99.5％的反射)以将激光反射回掺杂光纤中，以及第二FBG反射器，例如，在掺杂光纤段的另一侧上的较弱的FBG反射器(例如，在一些装置中，激光波长的5％至20％的反射)也用作激光输出耦合器(OC)以输出激光。
[0016]图1示出了光纤激光器的示例，该光纤激光器具有由作为高反射器(HR)的第一FBG 106和作为反射器的第二FBG 120和输出耦合器(OC)114和腔内抑制SRS的倾斜FBG 110形成的激光谐振器。
[0017]在这个示例中，光纤激光谐振器由光纤芯中形成的FBG HR 106和OC FBG 120以及激光谐振器内部的两个或多个光纤增益部分108和112形成。激光泵浦光源102包括两个或多个泵浦激光二极管以产生不同的泵浦光束，这些泵浦光束耦合到光纤组合器形式的泵浦光耦合器104中，以将组合的泵浦光耦合到激光谐振器HR FBG 106的左侧位置处的光纤中。例如，在一些实施方式中，光纤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种光纤激光器，包括：激光谐振器，该激光谐振器包括第一光纤增益部分和第二光纤增益部分，该第一光纤增益部分和第二光纤增益部分产生激光波长的光学增益以放大所述激光波长的光，无源光纤段耦合在所述第一和第二光纤增益部分之间；和倾斜光纤布拉格光栅，该倾斜光纤布拉格光栅被形成在所述无源光纤段中以具有不垂直于所述无源光纤段的纵向方向的斜光纤光栅，从而反射激光谐振器内的拉曼散射的一个或多个拉曼波长的光以将所述一个或多个拉曼波长的光在所述激光谐振器内的两个相反方向上引导，引导出所述无源光纤段的所述光纤芯和引导出所述激光谐振器。2.如权利要求1所述的光纤激光器，其中所述倾斜光纤布拉格光栅具有空间啁啾光栅周期，以反射所述激光谐振器内的拉曼散射的拉曼波长范围，以覆盖在不同操作温度范围内生成的拉曼的拉曼波长。3.如权利要求1所述的光纤激光器，其中所述激光谐振器包括位于所述激光谐振器的第一端处的第一高反射率光纤光栅和位于所述激光谐振器的第二端处的第二光纤光栅，以传输所述激光波长的激光的一部分作为所述激光器谐振器的激光输出，并且其中所述光纤激光器还包括：外部光纤增益部分，其位于所述激光谐振器外部的位置处以光学接收和放...

【专利技术属性】
技术研发人员：贝努瓦，
申请(专利权)人：ITF科技公司，
类型：发明
国别省市：