一种提高SBS阈值的光纤放大器及方法技术

本发明专利技术涉及光纤及激光技术领域，具体公开了一种提高SBS阈值的光纤放大器及方法，其中，光纤放大器包括中间部位利用飞秒激光刻写周期性三维结构的增益光纤，形成拓扑保护模式，对反向Stokes光在纤芯中的传输造成限制，抑制SBS效应，从而在没有增加其它设备的情况下，阻碍了SBS的建立过程，进而提高了系统的SBS阈值，装置简单、集成度高，对光纤激光器进一步的功率提高有重要的应用价值。功率提高有重要的应用价值。功率提高有重要的应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种提高SBS阈值的光纤放大器及方法


[0001]本专利技术属于光纤及激光
，尤其涉及一种提高SBS阈值的光纤放大器及方法。

技术介绍

[0002]高功率窄线宽光纤激光器具有光束质量好、电光转换效率高和结构紧凑等显著优点，在科学研究、工业加工和军事国防等领域具有重要的应用价值。但是随着输出功率的提高，激光器中的非线性现象愈加严重，对光纤激光器进一步的功率提高造成了极大限制。
[0003]在所有的非线性现象中，受激布里渊散射效应(SBS)具有最低的阈值，是最先出现的非线性效应，成为限制高功率窄线宽光纤激光器功率提高的主要因素。在增益光纤轴向施加温度或者应力，利用布里渊频移的温度/应力依赖关系，可以避免Stokes波在单一频率处持续累积，一定程度上提高SBS阈值，但是温度或应力导致的频移范围较有限，因而SBS阈值提高效果较为受限，且该方案会增加额外的控温系统，导致光源系统重量和体积的增加。相位调制技术是用以实现高功率窄线宽光纤激光输出的一种主流技术手段，能够较大程度地提高SBS阈值，但相位调制装置将会极大地增加系统成本和复杂程度。因此目前光纤激光器抑制SBS的技术方案均是通过复杂繁琐的外部设备，扰乱光纤中非线性效应的建立过程，使得系统的SBS阈值得到提高。

技术实现思路

[0004]针对以上问题，本专利技术提供一种提高SBS阈值的光纤放大器及方法，在不增加其它设备的情况下，提高光纤放大器SBS阈值，该方案能够阻断光纤中反向Stokes光在纤芯中的传输。
[0005]为实现上述目的，本专利技术实施例提供如下技术方案：
[0006]第一方面，提供一种提高SBS阈值的光纤放大器，包括增益光纤，所述增益光纤中间部位利用飞秒激光刻写周期性三维结构，形成拓扑保护模式，纤芯只支持光的单向传输，阻断了反向Stokes光在纤芯中的传输。
[0007]作为本专利技术实施例技术方案进一步的限定，增益光纤中间部位利用飞秒激光刻写周期性三维结构具体为：在增益光纤中设计一个具有狄拉克简并点的结构，利用飞秒激光在轴向对折射率施加周期性螺旋调制，打开能隙，形成拓扑保护模式。
[0008]作为本专利技术实施例技术方案进一步的限定，利用飞秒激光直写工艺在轴向对折射率施加周期性螺旋调制。
[0009]作为本专利技术实施例技术方案进一步的限定，增益光纤为双包层光纤。
[0010]作为本专利技术实施例技术方案进一步的限定，双包层光纤的纤芯直径为15～25μm，内包层直径为380～420μm，光纤长度为8～15m。
[0011]作为本专利技术实施例技术方案进一步的限定，所述光纤放大器还包括窄线宽种子源，泵浦源，泵浦/信号合束器，输出端帽。
[0012]作为本专利技术实施例技术方案进一步的限定，窄线宽种子源的输出端与泵浦/信号合束器的信号输入端连接；泵浦源的输出端与泵浦/信号合束器的泵浦输入端连接；泵浦/信号合束器的输出端同增益光纤的一端连接；增益光纤的另一端同输出端帽连接。
[0013]作为本专利技术实施例技术方案进一步的限定，所有连接均通过光纤熔接机自动完成。
[0014]作为本专利技术实施例技术方案进一步的限定，窄线宽种子源采用光纤振荡器。
[0015]第二方面，提供一种提高SBS阈值的方法，在光纤放大器的增益光纤中间部位利用飞秒激光刻写周期性三维结构，形成拓扑保护模式，纤芯只支持光的单向传输，阻断了反向Stokes光在纤芯中的传输，从而提高了SBS阈值。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0017]本专利技术实施例通过提供一种提高SBS阈值的光纤放大器，包括中间部位利用飞秒激光刻写周期性三维结构的增益光纤，形成拓扑保护模式，对反向Stokes光在纤芯中的传输造成限制，抑制SBS效应，从而在没有增加其它设备的情况下，阻碍了SBS的建立过程，进而提高了系统的SBS阈值，装置简单、集成度高，对光纤激光器进一步的功率提高有重要的应用价值。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，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专利技术的一些实施例。
[0019]图1为本专利技术实施例提供的光纤放大器的示意图。
[0020]附图标记说明：
[0021]窄线宽种子源1
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1，泵浦源1
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2，泵浦/信号合束器1
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3，熔接点一1
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4，增益光纤1
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5，熔接点二1
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6，输出端帽1
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7。
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。
[0023]为解决上述问题，本专利技术提供一种提高SBS阈值的光纤放大器，在不增加其它设备的情况下，提高光纤放大器SBS阈值，该方案能够阻断光纤中反向Stokes光在纤芯中的传输。
[0024]具体的，图1示出了本专利技术实施例提供的光纤放大器的示意图。
[0025]一种提高SBS阈值的光纤放大器，包括上述增益光纤1
‑
5，用以为信号光提供增益，增益光纤中间部位利用飞秒激光刻写周期性三维结构，形成拓扑保护模式，纤芯只支持光的单向传输，阻断了反向Stokes光在纤芯中的传输。通过构建周期性三维结构，能够打开三维拓扑带隙，拓扑带隙中的模式，正向传输通道和反向传输通道存在空间分离，在纤芯中将只支持光的单向传输。由于该模式受到全局拓扑不变量的保护，局部的结构缺陷和杂质只要不破坏拓扑带隙，均不会影响其单向传输特性。
[0026]优选的，增益光纤中间部位利用飞秒激光刻写周期性三维结构具体为：在增益光纤中设计一个具有狄拉克简并点的结构，利用飞秒激光在轴向对折射率施加周期性螺旋调制，打开能隙，形成拓扑保护模式。进一步优选的，利用飞秒激光直写工艺在轴向对折射率施加周期性螺旋调制。飞秒激光是指输出脉冲宽度在飞秒量级的激光，其具有极高的峰值功率，会与作用物质产生强烈的非线性作用。飞秒激光直写即是利用飞秒激光同物质相互作用的原理，直接刻写结构的一种工艺，由于飞秒激光作用时间短，热效应积累弱，因而常被用于精密器件或结构的制作。
[0027]进一步优选的，增益光纤为双包层光纤，双包层光纤的纤芯直径为15～25μm，内包层直径为380～420μm，光纤长度为8～15m，更进一步优选的，双包层光纤的纤芯直径为20μm，内包层直径为400μm，光纤长度为10m。
[0028]优选的，所述光纤放大器还包括窄线宽种子源1
‑
1，泵浦源1
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2，泵浦/信号合束器1
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3，输出端帽1
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7。窄线宽种子源1
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1用以提供信号输入；泵浦源1
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2用以提供泵浦能量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高SBS阈值的光纤放大器，其特征在于，包括增益光纤，所述增益光纤中间部位利用飞秒激光刻写周期性三维结构，形成拓扑保护模式，纤芯只支持光的单向传输，阻断了反向Stokes光在纤芯中的传输。2.根据权利要求1所述的提高SBS阈值的光纤放大器，其特征在于，增益光纤中间部位利用飞秒激光刻写周期性三维结构具体为：在增益光纤中设计一个具有狄拉克简并点的结构，利用飞秒激光在轴向对折射率施加周期性螺旋调制，打开能隙，形成拓扑保护模式。3.根据权利要求2所述的提高SBS阈值的光纤放大器，其特征在于，利用飞秒激光直写工艺在轴向对折射率施加周期性螺旋调制。4.根据权利要求1所述的提高SBS阈值的光纤放大器，其特征在于，所述增益光纤为双包层光纤。5.根据权利要求4所述的提高SBS阈值的光纤放大器，其特征在于，所述双包层光纤的纤芯直径为15～25μm，内包层直径为380～420μm，光纤长度为8～15m。6.根据权利要求4所述的提...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴鹏，胡金萌，周志谋，武春风，李强，姜永亮，刘厚康，胡阿健，王牧，
申请(专利权)人：武汉光谷航天三江激光产业技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：