【技术实现步骤摘要】
本专利技术主要涉及激光参数预测，尤其是一种光纤激光器中增益光纤的拉曼增益系数预测方法、装置、设备及介质。
技术介绍
1、光纤拉曼放大器是一种利用拉曼散射效应来增强光信号强度的激光器。近些年，光纤拉曼放大器在功率提升以及波长拓展上表现出了极大的潜力。首先是功率提升方面，由于拉曼激光器量子亏损小，无光子暗化等诸多因素。使得拉曼激光器的功率提升近年来呈指数增长。其次，在输出波长上，拉曼增益谱谱宽有数十太赫兹，在宽广的增益带宽上，通过选用合适的泵浦激光波长，以及选择合适的拉曼级联阶数，基本上可以获得光纤内传播所允许的任意波长。因此，拉曼光纤激光器是目前唯一能实现灵活波长与高功率输出的光纤激光技术，能够填补输出空白波段。
2、在设计光纤拉曼放大器时要考虑光纤、泵浦光波长及功率、信号光的综合作用来获得一定带宽、增益和增益平坦度，首先要知道光纤的拉曼增益系数gr，以便对光纤拉曼放大器的功率放大效率有初步的预测和认识，进而更好的设计光纤拉曼放大器实验系统。不同光纤拉曼放大器中的gr形状接近，主要需要确定的参数为gr的大小。因此，光纤的拉曼增益系数gr的预测和测量则显得相当重要。
3、关于gr的测量，常用小信号增益法来进行测量，即采用小信号输入时，通过测量在不用光纤激光器和用光纤激光器泵浦下测得的光纤输出的信号相除获得增益，从而计算出被测光纤的拉曼增益系数gr，但是小信号增益法存在诸多缺陷，比如需要在整个波段内逐点测量，整个测试过程较繁琐；同时逐点测量存在一定的误差，影响gr的精度且测量范围有限。除此之外，论文(raman
技术实现思路
1、针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提出一种光纤激光器中增益光纤的拉曼增益系数预测方法、装置、设备及介质。
2、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
3、一方面，本专利技术提供一种光纤激光器中增益光纤的拉曼增益系数预测方法，包括：
4、输入光纤激光器中增益光纤的声子能量分布、声子的数量、声子的极化率；
5、构建基于声子能量分布的拉曼增益系数预测模型；
6、将声子能量分布、声子的数量、声子的极化率输入所述拉曼增益系数预测模型中，得到增益光纤的拉曼增益系数。
7、进一步地，本专利技术中所述光纤激光器的类型不限，可以是所述光纤激光器为放大器结构激光器或者振荡器结构激光器或者主振荡功率放大结构激光器。
8、进一步地，本专利技术中所述光纤激光器中增益光纤可以为纤芯掺稀土离子的掺杂纤芯，所述稀土离子是镱、铒、钕、钬、铥中的一种或多种。
9、进一步地，本专利技术中所述光纤激光器中增益光纤也可以为纯被动增益光纤，纤芯和包层中不含有任何稀土元素，但可以包含常规元素，所述常规元素可以是锗、磷、氟等中的一种或多种。
10、进一步地，本专利技术中所述拉曼增益系数预测模型如下：
11、
12、其中γ为增益光纤其固有的拉曼增益系数影响因子，aeff是增益光纤的有效模场面积，nph是声子的数量，α是声子的极化率，nph是声子的能量分布。
13、进一步地，本专利技术中光纤激光器中增益光纤的声子能量分布、声子的数量、声子的极化率的获取方式不限，如可以通过光学散射实验获得光纤拉曼放大器中增益光纤的声子能量分布、声子的数量、声子的极化率；也可以通过对光纤拉曼放大器中增益光纤进行声子谱的计算模拟，得到增益光纤的声子能量分布、声子的数量、声子的极化率。
14、另一方面，本专利技术提供一种光纤激光器中增益光纤的拉曼增益系数预测装置，包括：
15、输入模块，用于输入光纤激光器中增益光纤的声子能量分布、声子的数量、声子的极化率；
16、模型构建模块，用于构建基于声子能量分布的拉曼增益系数预测模型；
17、预测模块，用于将声子能量分布、声子的数量、声子的极化率输入所述拉曼增益系数预测模型中，得到增益光纤的拉曼增益系数。
18、另一方面，本专利技术提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现以下步骤：
19、输入光纤激光器中增益光纤的声子能量分布、声子的数量、声子的极化率；
20、构建基于声子能量分布的拉曼增益系数预测模型；
21、将声子能量分布、声子的数量、声子的极化率输入所述拉曼增益系数预测模型中，得到增益光纤的拉曼增益系数。
22、另一方面，本专利技术提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
23、输入光纤激光器中增益光纤的声子能量分布、声子的数量、声子的极化率；
24、构建基于声子能量分布的拉曼增益系数预测模型；
25、将声子能量分布、声子的数量、声子的极化率输入所述拉曼增益系数预测模型中，得到增益光纤的拉曼增益系数。
26、声子是晶体中的量子振动，类似于光学中的光子，但与固体的振动有关。声子可以看作是晶格中原子或分子的振动模式。当光子与物质相互作用，特别是与分子或晶格振动耦合时，它们可以激发或促使声子的振动模式发生。在受激拉曼散射中，声子是起主要作用的振动模式，且可以通过拉曼散射过程中的能量守恒来理解。入射光子能量-受激拉曼光子能量＝声子能量。用公式可以表示为：
27、ephoton-eraman＝ephonon
28、这意味着受激拉曼光子的能量与入射光子的能量之间存在一个能量差，该能量差等于相应声子的能量。如果光纤中具备声子能量较高的特性，在功率密度较强的泵浦光激励下，则会更易激发频率下移的斯托克斯光子，进而实现较强的拉曼增益。
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【技术保护点】
1.光纤激光器中增益光纤的拉曼增益系数预测方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的光纤激光器中增益光纤的拉曼增益系数预测方法，其特征在于，所述光纤激光器为放大器结构激光器或者振荡器结构激光器或者主振荡功率放大结构激光器。
3.根据权利要求1所述的光纤激光器中增益光纤的拉曼增益系数预测方法，其特征在于，所述增益光纤为纤芯掺稀土离子的掺杂纤芯，所述稀土离子是镱、铒、钕、钬、铥中的一种或多种；
4.根据权利要求1或权利要求2或权利要求3所述的光纤激光器中增益光纤的拉曼增益系数预测方法，其特征在于，所述拉曼增益系数预测模型如下：
5.根据权利要求4所述的光纤激光器中增益光纤的拉曼增益系数预测方法，其特征在于，通过光学散射实验获得光纤拉曼放大器中增益光纤的声子能量分布、声子的数量、声子的极化率。
6.根据权利要求4所述的光纤激光器中增益光纤的拉曼增益系数预测方法，其特征在于，通过对光纤拉曼放大器中增益光纤进行声子谱的计算模拟，得到增益光纤的声子能量分布、声子的数量、声子的极化率。
7.光纤激光器中增益光纤的拉
8.根据权利要求7所述的光纤激光器中增益光纤的拉曼增益系数预测装置，其特征在于，所述模型构建模块中所构建的拉曼增益系数预测模型如下：
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，其特征在于：处理器执行计算机程序时实现如权利要求1所述的光纤激光器中增益光纤的拉曼增益系数预测方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1所述的光纤激光器中增益光纤的拉曼增益系数预测方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.光纤激光器中增益光纤的拉曼增益系数预测方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的光纤激光器中增益光纤的拉曼增益系数预测方法，其特征在于，所述光纤激光器为放大器结构激光器或者振荡器结构激光器或者主振荡功率放大结构激光器。
3.根据权利要求1所述的光纤激光器中增益光纤的拉曼增益系数预测方法，其特征在于，所述增益光纤为纤芯掺稀土离子的掺杂纤芯，所述稀土离子是镱、铒、钕、钬、铥中的一种或多种；
4.根据权利要求1或权利要求2或权利要求3所述的光纤激光器中增益光纤的拉曼增益系数预测方法，其特征在于，所述拉曼增益系数预测模型如下：
5.根据权利要求4所述的光纤激光器中增益光纤的拉曼增益系数预测方法，其特征在于，通过光学散射实验获得光纤拉曼放大器中增益光纤的声子能量分布、声子的数量、声子的极化率。
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【专利技术属性】
技术研发人员：姚天甫，郝修路，范晨晨，李阳，张扬，马小雅，冷进勇，雷兵，叶俊，吴坚，许将明，周朴，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：
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