CN203850613U - 一种基于半开放腔的多波长布里渊-掺铒光纤激光器 - Google Patents

Abstract

本实用新型设计了一种基于半开放腔的多波长布里渊-掺铒光纤激光器，属于光纤激光器技术领域，由布里渊泵浦激光源、隔离器、第一环形器、掺铒光纤泵浦激光源、波分复用器、掺铒光纤、第二环形器、单模光纤、随机分布反馈光纤组成。本实用新型将第一环形器、波分复用器、掺铒光纤、第二环形器、单模光纤组成一个环形结构，与随机分布反馈光纤共同构成一个半开放的谐振腔，并将反馈光信号单独用掺铒光纤进行放大，从而最大限度的实现反馈光信号的放大，形成激光振荡，最终实现多波长的随机激光输出。

Description

一种基于半开放腔的多波长布里渊-掺铒光纤激光器

技术领域

本实用新型涉及一种随机光纤激光器，尤其涉及一种基于半开放腔和布里渊-掺铒光纤双增益的多波长光纤激光器，属于光纤激光器技术领域。

背景技术

随机激光器是基于随机分布反馈的一类激光器，其利用无序介质中的多次散射效应实现随机分布反馈。传统的随机激光器往往存在激光输出角度依赖性和高的阈值功率等缺点。而光纤具有极好的二维限制，此类随机光纤激光器可以有效克服随机激光输出角度依赖性和阈值功率高的问题。随机光纤激光器主要分为三类，第一类基于填充分散TiO₂纳米颗粒的若丹明6G溶液的光子晶体光纤，利用侧面泵浦获得随机激光输出，该方法技术难度大，输出激光波长少；第二类基于随机分布的光纤布拉格光栅，可获得低阈值功率的随机激光输出，但制备复杂，输出波长少，波长间隔不固定；第三类基于瑞利背向散射，由于瑞利背向散射较弱，目前的方法主要是利用拉曼效应对瑞利背向散射信号进行放大，但基于拉曼效应增益的随机光纤激光器具有激光阈值功率高、转换效率低、输出波长少等缺点。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种基于半开放腔的多波长布里渊-掺铒光纤激光器，该光纤激光器利用掺铒光纤对反馈光信号进行放大，获得多波长随机激光输出，具有结构简单、阈值功率低、输出波长多、波长间隔短且均匀等特点。

本实用新型所采用的技术方案为：

一种基于半开放腔的多波长布里渊-掺铒光纤激光器，包括布里渊泵浦激光源(1)、隔离器(2)、第一环形器(3)、掺铒光纤泵浦激光源(4)、波分复用器(5)、掺铒光纤(6)、第二环形器(7)、单模光纤(8)、随机分布反馈光纤(9)；其特征在于：所述的布里渊泵浦激光源(1)与隔离器(2)输入端相连，隔离器(2)输出端与第一环形器一端口(100)相连，第一环形器二端口(101)与单模光纤(8)一端相连，单模光纤(8)的另一端与第二环形器三端口(108)相连，第一环形器三端口(102)与波分复用器一端口(103)相连，波分复用器二端口(104)与掺铒光纤泵浦激光源(4)相连，波分复用器三端口(105)与掺铒光纤(6)相连，掺铒光纤(6)的另一端与第二环形器一端口(106)相连，第二环形器二端口(107)与随机分布反馈光纤(9)的一端相连，随机分布反馈光纤(9)的另一端作为激光输出；所述的第一环形器(3)、波分复用器(5)、掺铒光纤(6)、第二环形器(7)、单模光纤(8)组成一个环形结构，与随机分布反馈光纤(9)共同构成一个半开放的谐振腔，形成激光振荡，最终实现多波长的随机激光输出。

所述的单模光纤(8)产生背向受激布里渊散射和瑞利背向散射，形成反馈机制，反馈光信号用掺铒光纤(6)单独进行放大，最大限度地实现了反馈光信号的放大。

所述的随机分布反馈光纤(9)由石英材料、多组分玻璃、氟化物或者聚合物材料制成。

所述的随机分布反馈光纤(9)为单模光纤、色散位移光纤、色散补偿光纤、高非线性光纤或者高非线性色散位移光纤，长度为1km～200km。

本实用新型的有益效果是：

1、利用半开放谐振腔配置，使得反馈光信号得到充分的增益，从而降低多波长随机光纤激光器的阈值功率，同时有效消除奇偶受激布里渊斯托克斯线峰值功率差异；

2、利用受激布里渊散射和掺铒光纤作为双增益，可以获得波长间距短且均匀的多波长随机激光输出。

附图说明

下面结合附图及其实施例对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型一种基于半开放腔的多波长布里渊-掺铒光纤激光器的结构示意图。

图1中：1为布里渊泵浦激光源；2为隔离器；3为第一环形器；4为掺铒光纤泵浦激光源；5为波分复用器；6为掺铒光纤；7为第二环形器；8为单模光纤；9为随机分布反馈光纤；100为第一环形器一端口；101为第一环形器二端口；102为第一环形器三端口；103为波分复用器一端口；104为波分复用器二端口；105为波分复用器三端口；106为第二环形器一端口；107为第二环形器二端口；108为第二环形器三端口。

具体实施方式

以下结合本实用新型的结构和工作原理作详细说明：

图1中，一种基于半开放腔的多波长布里渊-掺铒光纤激光器，包括布里渊泵浦激光源1、隔离器2、第一环形器3、掺铒光纤泵浦激光源4、波分复用器5、掺铒光纤6、第二环形器7、单模光纤8及随机分布反馈光纤9；所述的布里渊泵浦激光源1与隔离器2输入端相连，隔离器2输出端与第一环形器一端口100相连，第一环形器二端口101与单模光纤8相连，单模光纤8的另一端与第二环形器三端口108相连，第一环形器三端口102与波分复用器一端口103相连，波分复用器二端口104与掺铒光纤泵浦激光源4相连，波分复用器三端口105与掺铒光纤6一端相连，掺铒光纤6的另一端与第二环形器一端口106相连，第二环形器二端口107与随机分布反馈光纤9的一端相连，随机分布反馈光纤9的另一端作为随机激光输出；所述的第一环形器3、波分复用器5、掺铒光纤6、第二环形器7、单模光纤8组成一个环形结构，与随机分布反馈光纤9共同构成一个半开放的谐振腔，利用上述连接方式，单模光纤8产生的反馈光信号用掺铒光纤6进行放大，从而最大限度地实现反馈光信号的放大，并形成激光振荡，最终实现多波长的随机激光输出。

一种基于半开放腔的多波长布里渊-掺铒光纤激光器的工作原理：

一种基于半开放腔的多波长布里渊-掺铒光纤激光器根据图1所示的各部件连接好，掺铒光纤泵浦激光源4的激光将掺铒光纤6中的Er3+激发到高能级，布里渊泵浦激光源1的激光通过隔离器2和第一环形器3进入环形结构中的单模光纤8。在单模光纤8中将形成受激布里渊散射效应，产生逆时针方向传播的一阶受激布里渊散射和布里渊泵浦激光的瑞利背向散射。逆时针方向传播的一阶受激布里渊散射和布里渊泵浦激光的瑞利背向散射光经第一环形器3和波分复用器5后被掺铒光纤6放大，经过第二环形器7，进入随机分布反馈光纤9。如果布里渊泵浦功率足够高，产生的一阶受激布里渊散射功率发生饱和，在随机分布反馈光纤9中会产生背向传播的二阶受激布里渊散射。新产生的二阶受激布里渊背向散射光，以及随机分布反馈光纤9中一阶受激布里渊散射的瑞利背向散射光，部分地反射回环形结构中继续传播。剩余的光从随机分布反馈光纤10的另一端形成随机激光输出。当布里渊泵浦功率足够高时，由于低阶受激布里渊散射的饱和效应，高阶受激布里渊散射不断产生，最终实现多波长的随机激光输出。

实施例

本实用新型的实施例如图1所示，其中布里渊泵浦激光源1波长为1550nm，掺铒光纤泵浦激光源4波长为980nm，掺铒光纤6长度为1m，单模光纤8长度为10km，随机分布反馈光纤9为20km的单模光纤，波分复用器5工作波长为980nm/1550nm。

1550nm布里渊泵浦激光源1与隔离器2输入端相连，隔离器2输出端与第一环形器一端口100相连，第一环形器二端口101与10km的单模光纤8相连。单模光纤8的另一端与第二环形器三端口108相连，第一环形器三端口102与工作波长为1550nm的波分复用器一端口103相连，工作波长为980nm的波分复用器二端口104与980nm掺铒光纤泵浦激光源4相连，波分复用器三端口105与1m的掺铒光纤6相连，掺铒光纤6的另一端与第二环形器一端口106相连，第二环形器二端口107与20km的随机分布反馈光纤9的一端相连，随机分布反馈光纤9的另一端作为随机激光输出。1550nm布里渊泵浦源1经隔离器2，由第一环形器一端口100进入环形结构后，在单模光纤8中产生一阶受激布里渊散射和瑞利背向散射，产生的一阶受激布里渊散射和瑞利背向散射光逆时针方向传播，经由第一环形器3和波分复用器5后，被1m的掺铒光纤6放大，然后经由第二环形器7进入20km的随机分布反馈光纤9。如果1550nm布里渊泵浦激光的功率足够高，一阶受激布里渊散射的功率将达到饱和，在随机分布反馈光纤9产生二阶受激布里渊背向散射和一阶受激布里渊的瑞利背向散射。这个过程不断进行，就可以产生更多的高阶受激布里渊散射。所有的受激布里渊散射和瑞利背向散射光会部分地反射回环形结构中，剩余的各阶受激布里渊散射光和瑞利背向散射光从随机分布反馈光纤9另一端输出，实现多波长随机激光。

以上实施例只是本发明所有方案中优选方案之一，其它对基于随机分布反馈的多波长光纤激光器结构的简单改变都属于本发明所保护的范围。

Claims (4)

1.一种基于半开放腔的多波长布里渊-掺铒光纤激光器，包括布里渊泵浦激光源(1)、隔离器(2)、第一环形器(3)、掺铒光纤泵浦激光源(4)、波分复用器(5)、掺铒光纤(6)、第二环形器(7)、单模光纤(8)、随机分布反馈光纤(9)；其特征在于：所述的布里渊泵浦激光源(1)与隔离器(2)输入端相连，隔离器(2)输出端与第一环形器一端口(100)相连，第一环形器二端口(101)与单模光纤(8)一端相连，单模光纤(8)的另一端与第二环形器三端口(108)相连，第一环形器三端口(102)与波分复用器一端口(103)相连，波分复用器二端口(104)与掺铒光纤泵浦激光源(4)相连，波分复用器三端口(105)与掺铒光纤(6)相连，掺铒光纤(6)的另一端与第二环形器一端口(106)相连，第二环形器二端口(107)与随机分布反馈光纤(9)的一端相连，随机分布反馈光纤(9)的另一端作为激光输出；所述的第一环形器(3)、波分复用器(5)、掺铒光纤(6)、第二环形器(7)、单模光纤(8)组成一个环形结构，与随机分布反馈光纤(9)共同构成一个半开放的谐振腔，形成激光振荡，最终实现多波长的随机激光输出。

2.根据权利要求1所述的一种基于半开放腔的多波长布里渊-掺铒光纤激光器，其特征在于，所述的单模光纤(8)产生背向受激布里渊散射和瑞利背向散射，形成反馈机制，反馈光信号用掺铒光纤(6)单独进行放大，最大限度地实现了反馈光信号的放大。

3.根据权利要求1所述的一种基于半开放腔的多波长布里渊-掺铒光纤激光器，其特征在于，所述的随机分布反馈光纤(9)由石英材料、多组分玻璃、氟化物或者聚合物材料制成。

4.根据权利要求1所述的一种基于半开放腔的多波长布里渊-掺铒光纤激光器，其特征在于，所述的随机分布反馈光纤(9)为单模光纤、色散位移光纤、色散补偿光纤、高非线性光纤或者高非线性色散位移光纤，长度为1km～200km。