本发明专利技术提供一种提升光纤放大器受激布里渊散射阈值的装置与方法，其中，装置包括：依次连接的单频种子源、第一光纤放大器、第一光纤环形器、无源光纤、第二光纤环形器和单频泵浦激光器；单频种子源发出的单频激光信号经第一光纤放大器放大后与单频泵浦激光器发出的单频泵浦激光信号在无源光纤上相遇产生受激布里渊放大。同一输出功率下，本发明专利技术所需的有效光纤长度更短，能与当前提升光纤放大器受激布里渊散射阈值的方法叠加复用，可使得光纤放大器的受激布里渊散射阈值进一步提高，从而进一步提高信号光的输出功率，另外，本发明专利技术相比于目前市场上商用光纤放大器仅仅为光纤光路的改变，无其它辅助措施，实现方案结构简单，成本低、可靠性高。可靠性高。可靠性高。
【技术实现步骤摘要】
一种提升光纤放大器受激布里渊散射阈值的装置与方法
[0001]本专利技术涉及光纤激光器
，特别是涉及一种提升光纤放大器受激布里渊散射阈值的装置与方法。
技术介绍
[0002]高功率单频连续(或脉冲)光纤激光器在相干多普勒激光雷达、非线性频率转换、气体检测等领域有广泛的应用前景。该激光器通常采用单频种子源经主振荡功率放大(MOPA)的光路结构，具有输出激光线宽极窄、功率高、全光纤光路的特征。然而，由于窄线宽激光在光纤放大器中激发的受激布里渊散射这一非线性效应的限制，从量子噪声逐步放大并建立起的反向布里渊激光迅速增长而消耗信号激光，阻碍信号激光的进一步增长，使得目前此类激光器的最大输出功率约为500W(连续光)和750W(峰值功率，ns长脉冲)。由于受激布里渊散射阈值正比于光纤的有效模场面积，反比于有效光纤长度和布里渊增益系数，提升光纤放大器受激布里渊散射阈值的方法主要分为如下三类。
[0003]一、增大光纤芯径。光纤芯径越大，其有效模场面积越大，而同时为了使大模场光纤中的模式仍控制在较少的数量内，需采用更小数值孔径的光纤结构，极小的数值孔径不仅对光纤制造提出了更苛刻的要求，且使得光纤对弯曲十分敏感，丧失了光纤柔性弯曲的优势，因此目前商用的增益光纤最大芯径一般为30um，未能继续提升。
[0004]二、采用高掺杂增益光纤以减小有效光纤长度。光纤放大器的有效光纤长度包含增益光纤和无源光纤两部分，整体有效光纤长度约为1m，在光纤放大器的无源光纤已优化至最佳长度的基础上，采用高掺杂增益光纤可减少增益光纤长度，进而减小光纤放大器的有效光纤长度。然而，由于离子聚集、浓度淬灭、光子暗化等效应的限制，增益光纤的掺杂浓度也难以更进一步提升。
[0005]三、降低有效布里渊增益系数。沿光纤轴向施加温度或应力梯度，使得在光纤不同位置处的布里渊增益峰发生偏移，从而减小光纤中受激布里渊散射的累积，等效于降低了布里渊增益系数。该方法装置较复杂，工程化应用存在较大的难度。此外，还可以通过反向注入一峰值功率较高的脉冲激光，通过该脉冲光与后向传输的受激布里渊散射光的交叉相位调制，展宽受激布里渊散射光的光谱，进而降低布里渊增益系数，该方法结构简单易于实现，但需要较高峰值功率的反向光来产生足够的交叉相位调制，且反向光需选择增益光纤对其不产生吸收、发射的波长，具有激发反向放大或自激而损坏放大光路的风险。
[0006]上述提升光纤放大器受激布里渊散射阈值的方法均能取得一定的效果，但提升的能力受限，仍难以满足光纤激光器输出功率进一步提高的应用要求。
[0007]鉴于此，克服上述现有技术所存在的缺陷是本
亟待解决的问题。
技术实现思路
[0008]本专利技术针对目前提升光纤放大器受激布里渊散射阈值的方法提升的能力受限，无法进一步提高光纤激光器输出功率的技术问题提供一种解决方案。
[0009]为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
[0010]第一方面，本专利技术提供一种提升光纤放大器受激布里渊散射阈值的装置，装置包括：
[0011]依次连接的单频种子源1、第一光纤放大器2、第一光纤环形器3、无源光纤4、第二光纤环形器5和单频泵浦激光器6；
[0012]单频种子源1发出的单频激光信号经第一光纤放大器2放大后与单频泵浦激光器6发出的单频泵浦激光信号在无源光纤4上相遇产生受激布里渊放大；其中，经放大后的单频激光信号从第二光纤环形器5输出，经消耗后的单频泵浦激光信号从第一光纤环形器3输出。
[0013]优选的，单频种子源1发出的单频激光信号经第一光纤放大器2放大后的最大输出功率与单频泵浦激光器6的最大输出功率一致。
[0014]优选的，单频种子源1发出的单频激光信号的频率与单频泵浦激光器6发出的单频泵浦激光信号的频率之差与无源光纤4的布里渊峰值增益处的频移量一致。
[0015]优选的，单频种子源1发出的单频激光信号的波长位于1
‑
2μm之间，单频种子源1发出的单频激光信号的线宽小于10MHz。
[0016]基于与第一方面同一个总的技术构思，第二方面，本专利技术提供一种提升光纤放大器受激布里渊散射阈值方法，使用第一方面所述的提升光纤放大器受激布里渊散射阈值的装置，方法包括：
[0017]将单频种子源1、第一光纤放大器2、第一光纤环形器3、无源光纤4、第二光纤环形器5和单频泵浦激光器6依次连接；
[0018]确保单频种子源1发出的单频激光信号经第一光纤放大器2放大后的最大输出功率与单频泵浦激光器6的最大输出功率一致；
[0019]确保单频种子源1发出的单频激光信号的频率与单频泵浦激光器6发出的单频泵浦激光信号的频率之差与无源光纤4的布里渊峰值增益处的频移量一致，使得单频种子源1发出的单频激光信号经第一光纤放大器2放大后与单频泵浦激光器6发出的单频泵浦激光信号在无源光纤4上相遇产生受激布里渊放大。
[0020]基于与第一方面同一个总的技术构思，第三方面，本专利技术提供一种提升光纤放大器受激布里渊散射阈值的装置，装置包括：
[0021]依次连接的单频种子源1、第一光纤放大器2、第一光纤环形器3、无源光纤4、第二光纤环形器5；以及，
[0022]串接在单频种子源1和第一光纤放大器2之间的光纤耦合器7；
[0023]依次串接在光纤耦合器7和第二光纤环形器5之间的移频器8和第二光纤放大器9；
[0024]单频种子源1发出的单频激光信号经光纤耦合器7分为两路，一路经第一光纤放大器2放大的单频激光信号与另一路经移频器8和第二光纤放大器9放大的单频激光信号在无源光纤4上相遇产生受激布里渊放大；其中，经放大后的单频激光信号从第二光纤环形器5输出，经消耗后的单频激光信号从第一光纤环形器3输出。
[0025]优选的，单频种子源1发出的单频激光信号经第一光纤放大器2放大后的最大输出功率与单频种子源1发出的单频激光信号经第二光纤放大器9放大后的最大输出功率一致。
[0026]优选的，单频种子源1发出的经第一光纤放大器2放大的单频激光信号的频率与单
频种子源1发出的经移频器8和第二光纤放大器9放大的单频激光信号的频率之差与无源光纤4的布里渊峰值增益处的频移量一致。
[0027]优选的，单频种子源1发出的单频激光信号的波长位于1
‑
2μm之间，单频种子源1发出的单频激光信号的线宽小于10MHz。
[0028]基于与第三方面同一个总的技术构思，第四方面，本专利技术提供一种提升光纤放大器受激布里渊散射阈值方法，使用第三方面所述的提升光纤放大器受激布里渊散射阈值的装置，方法包括：
[0029]将单频种子源1、第一光纤放大器2、第一光纤环形器3、无源光纤4、第二光纤环形器5依次连接；
[0030]将光纤耦合器7串接在单频种子源1和第一光纤放大器2之间，将移频器8和第二光纤放大器9依次串接在光纤耦合器7和第二光纤环形器5之间；
[0031]确保单频种子源1发出的单频激光信本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种提升光纤放大器受激布里渊散射阈值的装置，其特征在于，包括：依次连接的单频种子源(1)、第一光纤放大器(2)、第一光纤环形器(3)、无源光纤(4)、第二光纤环形器(5)和单频泵浦激光器(6)；单频种子源(1)发出的单频激光信号经第一光纤放大器(2)放大后与单频泵浦激光器(6)发出的单频泵浦激光信号在无源光纤(4)上相遇产生受激布里渊放大；其中，经放大后的单频激光信号从第二光纤环形器(5)输出，经消耗后的单频泵浦激光信号从第一光纤环形器(3)输出。2.根据权利要求1所述的提升光纤放大器受激布里渊散射阈值的装置，其特征在于，单频种子源(1)发出的单频激光信号经第一光纤放大器(2)放大后的最大输出功率与单频泵浦激光器(6)的最大输出功率一致。3.根据权利要求2所述的提升光纤放大器受激布里渊散射阈值的装置，其特征在于，单频种子源(1)发出的单频激光信号的频率与单频泵浦激光器(6)发出的单频泵浦激光信号的频率之差与无源光纤(4)的布里渊峰值增益处的频移量一致。4.根据权利要求1所述的提升光纤放大器受激布里渊散射阈值的装置，其特征在于，单频种子源(1)发出的单频激光信号的波长位于1
‑
2μm之间，单频种子源(1)发出的单频激光信号的线宽小于10MHz。5.一种提升光纤放大器受激布里渊散射阈值的方法，其特征在于，使用权利要求1
‑
4任一所述的提升光纤放大器受激布里渊散射阈值的装置，包括：将单频种子源(1)、第一光纤放大器(2)、第一光纤环形器(3)、无源光纤(4)、第二光纤环形器(5)和单频泵浦激光器(6)依次连接；确保单频种子源(1)发出的单频激光信号经第一光纤放大器(2)放大后的最大输出功率与单频泵浦激光器(6)的最大输出功率一致；确保单频种子源(1)发出的单频激光信号的频率与单频泵浦激光器(6)发出的单频泵浦激光信号的频率之差与无源光纤(4)的布里渊峰值增益处的频移量一致，使得单频种子源(1)发出的单频激光信号经第一光纤放大器(2)放大后与单频泵浦激光器(6)发出的单频泵浦激光信号在无源光纤(4)上相遇产生受激布里渊放大。6.一种提升光纤放大器受激布里渊散射阈值的装置，其特征在于，包括：依次连接的单频种子源(1)、第一光纤放大器(2)、第一光纤环形器(3)、无源光纤(4)、第二光纤环形器(5)；以及，串接在单频种子源(1)和第一光纤放大器(2)之间的光纤耦合器(7)；依次串接在光纤耦合器(7)和第二光纤环形器(5)之间的...
【专利技术属性】
技术研发人员：白航宇，崔索超，王小兵，高德锋，叶进军，潘科，陈炯，
申请(专利权)人：华中光电技术研究所中国船舶重工集团公司第七一七研究所，
类型：发明
国别省市：
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