随机光纤激光器制造技术

本发明专利技术公开了一种随机光纤激光器系统。该系统使用光纤作为激光介质，以光纤激光器（包括晶体光纤激光器、非线性光纤激光器、稀土掺杂光纤激光器以及塑料光纤激光器）作为泵浦光耦合进光纤。由于光纤的折射率具有不均匀性，并沿光纤随机分布，从而光子在光纤中传播时发生瑞利散射。而泵浦光沿着光纤给后向散射光提供了增益，当总增益大于总损耗时，后向散射光就被放大形成了随机激光。该系统光路中没有分立式光学元件，实现了全光纤化连接。该系统中剩余泵浦光被再次返回光纤对分布式弱散射光进行放大。因此该随机光纤激光器系统不仅可以降低泵浦光的阈值功率，还可以提高泵浦光的利用率，增加激光器的斜率效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及了一种随机光纤激光器系统。该系统以光纤激光器作为泵浦源，以光纤作为激光介质，利用光纤中的瑞利后向散射光放大形成激光，属于新型激光器件领域。
技术介绍
在文献中Sergei K. Turitsyn, Sergey A. Babin, Atalla E. El-Taher, PaulHarper, Dmitriy V. Churkin, Sergey I. Kablukov, Juan Diego Ania—Castanon,VassilisKaralekas and Evgenii V. Podivilov. Random distributed feedback fibrelaser. Nature Photon. 2010, 4, 231 - 235中介绍一种随机光纤激光器系统。在该系统中，两束相等功率的1455nm的泵浦光从光纤的中点处沿相反方向耦合进光纤(光纤的总长 度是83km)。在光纤中传输的光子由于光纤的折射率不均勻发生相干散射,形成了分布式的瑞利散射(RS)，大多数的散射光子从光纤芯中泄漏出去。只有少数的后向散射光子沿着光纤传输。泵浦光沿着光纤提供了分布式Raman增益。如果后向散射光子的总增益大于总损耗时，后向散射光将被放大形成激光从光纤的两端射出，出射激光的波长是1550nm。这是一种空间非相干激光，在很多领域有着重要的应用。此技术需要改进的是I.阈值问题。上述系统中需要激光器的阈值功率较高，要达到I. 6W，这样高的阈值，对泵浦光的功率要求太高，实现较困难，所以必须想尽办法降低阈值。2.激光的输出功率还有待于进一步提高。尽管输出功率已达150mw，但是在很多应用中还是无法满足较高的功率需求。3.泵浦光的利用率较低。上述系统中总的斜率效率为30%，应该尽可能的提高激光器的斜率效率。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了改进随机光纤激光器的性能指标，并能够使随机光纤激光器仪器化。提出了使用光纤激光器作为泵浦光源，将剩余泵浦光再次返回光纤对分布式瑞利散射光进行放大的方案。这样一方面可以降低激光器阈值，另一方面还可以提高激光器的输出功率和斜率效率，并且有利于制做实用化的仪器。本专利技术的基本思想如下随机激光器的激光介质使用的是光纤，可以是单模光纤、光子晶体光纤、塑料光纤、掺杂光纤以及其他种类的光纤等等。实验中光纤的两端切成斜面，以阻止由光纤端面引起的菲涅尔反射进入光纤纤芯。泵浦光由光纤激光器提供，可以是光子晶体光纤激光器、非线性光纤激光器(拉曼光纤激光器和布里渊光纤激光器等)、稀土掺杂光纤激光器以及塑料光纤激光器等。在激光介质中由于光纤的折射率不均匀，光在光纤中传播时会发生瑞利散射，后向瑞利散射系数非常小，大约为S =4. 5X IO-W,因此在光纤中，一般情况下后向瑞利散射辐射是可以忽略的。但是如果是光纤足够长，并且后向散射光被放大后就会形成激光。例如如果泵浦光波长是1455nm,分布式后向瑞利散射光经过拉曼放大后,在1550nm左右会有最大增益，相对于泵浦光的stokes频移大约为13THz，所以出射的随机激光的波长大约为1550nm左右；如果泵浦光波长是1455nm,分布式后向瑞利散射光经过布里渊放大后，在1455. Inm左右会有最大增益，相对于泵浦光的stokes频移是大约是10GHz，所以出射的随机激光的波长大约为1455. Inm左右。本系统使用光纤激光器作为泵浦光源，光纤激光器的腔可以是线性腔，也可以是环形腔。光纤激光器按增益介质分为四种光子晶体光纤激光器、非线性光纤激光器(拉曼光纤激光器和布里渊光纤激光器等)、稀土掺杂光纤激光器以及塑料光纤激光器。光纤激光器由于其优质的光束质量、高功率、高效率和体积小等优点，是随机激光比较理想的泵浦光源。I.随机光纤激光器，其特征在于，为以下两种方案之一方案一包括第一半导体激光器I、第二半导体激光器2、第一稱合器3、第二稱合器 4、第三耦合器5、第四耦合器6、第一光纤7、第二光纤8、第一光纤光栅9、第二光纤光栅10、第一光隔离器11、第二光隔离器12、第三光隔离器13、泵浦光反射镜14 ；其中第一半导体激光器I依次通过第一耦合器3和第一光纤光栅9耦合进第一光纤7中作为光纤激光器的泵浦光，第二半导体激光器2依次通过第二耦合器4和第二光纤光栅10耦合进第一光纤7中作为光纤激光器的另一束泵浦光，第一光纤7是光纤激光器的激光介质，第一光纤光栅9和第二光纤光栅10组成光纤激光器的谐振腔；光纤激光器的出射激光作为随机光纤激光器的泵浦光，经过第一光隔离器11和第三稱合器5稱合进第二光纤8 ;第二光纤8是随机光纤激光器的激光介质；第二光纤8 一端经过第四耦合器6分别连接泵浦光反射镜14和第二光隔离器12，另一端通过第三耦合器5连接第三光隔离器13 ;在第二光纤8中产生的后向瑞利散射辐射经过两次甚至多次放大后形成随机激光，通过第三耦合器5以及第三光隔离器13输出；方案二包括第一半导体激光器I、第一稱合器3、第二稱合器4、第三稱合器5、第四率禹合器6、第一光纤7、第二光纤8、第一光隔离器11、第二光隔离器12、第三光隔离器13、第四光隔离器15、泵浦光反射镜14，光纤光栅16 ；其中第一半导体激光器I作为光纤激光器的泵浦光通过第一耦合器3耦合进第一光纤7，第一光纤7是光纤激光器的激光介质，第一光纤7连接第一光隔离器11，第一光隔离器11连接第二耦合器4的一端，第二耦合器4还连接有光纤光栅16，第二耦合器4连接到第一耦合器3构成环形腔光纤激光器；光纤激光器输出光经第二I禹合器4输出并作为随机光纤激光器的泵浦光；第二率禹合器4连接第二光隔离器12，第二光隔离器12通过第三耦合器5连接第二光纤8，第二光纤8是随机光纤激光器的激光介质，第二光纤8 一端经过第四耦合器6分别连接泵浦光反射镜14和第三光隔离器13，第二光纤8另一端通过第三耦合器5连接第四光隔离器15 ;在第二光纤8中产生的后向瑞利散射辐射经过两次甚至多次放大后形成随机激光，通过第三耦合器5以及第四光隔离器15输出。第一种方案是基于线性腔的光纤激光器的随机光纤激光器系统。在这个方案中，随机光纤激光器的泵浦源是线性腔的光纤激光器。线性腔的光纤激光器是由泵浦源、激光工作物质(增益介质)和激光谐振腔三部分构成的。光纤激光器按增益介质分为以下几种光子晶体光纤激光器、非线性光纤激光器(拉曼光纤激光器和布里渊光纤激光器等)、稀土掺杂光纤激光器、塑料光纤激光器等等。例子一光纤激光器可以用稀土掺杂光纤作为激光工作物质，用光纤光栅作为激光器谐振腔，使用半导体激光器作为泵浦源。如果稀土掺杂光纤是镱，镱离子具有较宽的吸收带(800-1064nm)和激发带(970-1200nm)，泵浦源的选择比较广泛。根据镱离子吸收光谱在976nm和915nm有很强的吸收峰，所以泵浦 源可以使用976nm的半导体激光器，两端的光纤光栅为形成激光提供反馈，形成谐振腔，并具备选频作用。如果一端的光纤光栅是对1060nm光高反,另一端对1060nm光部分反射，当达到阈值后可输出波长为1060nm的激光。掺镱光纤激光器输出的1060nm激光作为随机激光的泵浦光耦合进光纤，如果是瑞利后向散射光经过拉曼放大形成随机激光。随机激光相对于泵浦光本文档来自技高网...

【技术保护点】
随机光纤激光器，其特征在于，为以下两种方案之一：方案一包括第一半导体激光器、第二半导体激光器、第一耦合器、第二耦合器、第三耦合器、第四耦合器、第一光纤、第二光纤、第一光纤光栅、第二光纤光栅、第一光隔离器、第二光隔离器、第三光隔离器、泵浦光反射镜；其中：第一半导体激光器依次通过第一耦合器和第一光纤光栅耦合进第一光纤中作为光纤激光器的泵浦光，第二半导体激光器依次通过第二耦合器和第二光纤光栅耦合进第一光纤中作为光纤激光器的另一束泵浦光，第一光纤是光纤激光器的激光介质，第一光纤光栅和第二光纤光栅组成光纤激光器的谐振腔；光纤激光器的出射激光作为随机光纤激光器的泵浦光，经过第一光隔离器和第三耦合器耦合进第二光纤；第二光纤是随机光纤激光器的激光介质；第二光纤一端经过第四耦合器分别连接泵浦光反射镜和第二光隔离器，另一端通过第三耦合器连接第三光隔离器；在第二光纤中产生的后向瑞利散射辐射经过两次甚至多次放大后形成随机激光,通过第三耦合器以及第三光隔离器输出；方案二包括第一半导体激光器、第一耦合器、第二耦合器、第三耦合器、第四耦合器、第一光纤、第二光纤、第一光隔离器、第二光隔离器、第三光隔离器、第四光隔离器、泵浦光反射镜，光纤光栅；其中：第一半导体激光器作为光纤激光器的泵浦光通过第一耦合器耦合进第一光纤，第一光纤是光纤激光器的激光介质，第一光纤连接第一光隔离器，第一光隔离器连接第二耦合器的一端，第二耦合器还连接有光纤光栅，第二耦合器连接到第一耦合器构成环形腔光纤激光器；光纤激光器输出光经第二耦合器输出并作为随机光纤激光器的泵浦光；第二耦合器连接第二光隔离器，第二光隔离器通过第三耦合器连接第二光纤，第二光纤是随机光纤激光器的激光介质，第二光纤一端经过第四耦合器分别连接泵浦光反射镜和第三光隔离器，第二光纤另一端通过第三耦合器连接第四光隔离器；在第二光纤中产生的后向瑞利散射辐射经过两次甚至多次放大 后形成随机激光,通过第三耦合器以及第四光隔离器输出。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：丁迎春，陈露露，林静，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：