基于随机分布反馈的多波长布里渊-掺铒光纤激光器的制造方法
【专利摘要】本发明设计了基于随机分布反馈的多波长布里渊-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、掺铒光纤放大器、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。本发明将第一环形器、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，并将布里渊泵浦激光用掺铒光纤放大器进行放大，反馈光信号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。
【专利说明】基于随机分布反馈的多波长布里渊-掺铒光纤激光器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种随机光纤激光器，尤其涉及基于随机分布反馈和布里渊-掺铒光纤混合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】
[0002]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，由此获得的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T12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】
[0003]本发明的目的在于提供基于随机分布反馈的多波长布里渊-掺铒光纤激光器，该光纤激光器将布里渊泵浦激光的放大与反馈光信号放大予以分离，获得多波长随机激光输出。
[0004]本发明所采用的技术方案为:
[0005]基于随机分布反馈的多波长布里渊-掺铒光纤激光器，包括布里渊泵浦激光源
(I)、掺铒光纤放大器(2)、隔离器(3)、第一环形器(4)、掺铒光纤泵浦激光源(5)、波分复用器(6)、掺铒光纤(7)、第二环形器(8)、单模光纤(9)、随机分布反馈光纤(10);其特征在于:所述的布里渊泵浦激光源(I)与掺铒光纤放大器(2)输入端相连，掺铒光纤放大器(2)输出端与隔离器(3)输入端相连，隔离器(3)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(9) 一端相连，单模光纤(9)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(5)相连，波分复用器三端口(105)与掺铒光纤(7)相连，掺铒光纤(7)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(10)的一端相连，随机分布反馈光纤(10)的另一端作为激光输出；所述的第一环形器(4)、波分复用器(6)、掺铒光纤(7)、第二环形器(8)、单模光纤(9)组成一个环形结构，与随机分布反馈光纤(10)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。
[0006] 所述的布里渊泵浦激光源(I)的激光用掺铒光纤放大器(2)进行放大，反馈光信号用掺铒光纤(7)进行放大，从而最大限度地实现了反馈光信号的放大。
[0007]所述的随机分布反馈光纤(10)由石英材料、多组分玻璃、氟化物或者聚合物材料制成。
[0008]所述的随机分布反馈光纤(10)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Ikm?200km。
[0009]本发明的有益效果是:
[0010]1、将布里渊泵浦激光的放大与反馈光信号放大予以分离，可以利用掺铒光纤实现对反馈光信号的充分增益，获得多波长随机激光输出；
[0011]2、利用受激布里渊散射作为增益，可以获得波长间距短且均匀的多波长随机激光输出。
【具体实施方式】
[0012]以下结合本发明的结构和工作原理作详细说明:
[0013]基于随机分布反馈的多波长布里渊-掺铒光纤激光器，包括布里渊泵浦激光源1、掺铒光纤放大器2、隔离器3、第一环形器4、掺铒光纤泵浦激光源5、波分复用器6、掺铒光纤
7、第二环形器8、单模光纤9及随机分布反馈光纤10 ;所述的布里渊泵浦激光源I与掺铒光纤放大器2输入端相连,掺铒光纤放大器2输出端与隔离器3输入端相连,隔离器3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9相连,单模光纤9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5相连，波分复用器三端口 105与掺铒光纤7 一端相连,掺铒光纤7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10的一端相连,随机分布反馈光纤10的另一端作为随机激光输出；所述的第一环形器4、波分复用器6、掺铒光纤7、第二环形器8、单模光纤9组成一个环形结构，与随机分布反馈光纤10共同构成一个半开放的谐振腔，利用上述连接方式，布里渊泵浦激光源I用掺铒光纤放大器2进行放大，反馈光信号用掺铒光纤7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。
[0014]基于随机分布反馈的多波长布里渊-掺铒光纤激光器的工作原理:
[0015]基于随机分布反馈的多波长布里渊-掺铒光纤激光器的各部件连接好，掺铒光纤泵浦激光源5的激光将掺铒光纤7中的Er3+激发到高能级，布里渊泵浦激光源I的激光经过掺铒光纤放大器2放大后，通过隔离器3和第一环形器4进入环形结构中的单模光纤9。在单模光纤9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4和波分复用器6后被掺铒光纤7放大，经过第二环形器8，进入随机分布反馈光纤10。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10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10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。
[0016]实施例
[0017]布里渊泵浦激光源I波长为1550nm，掺铒光纤泵浦激光源5波长为980nm，掺铒光纤7长度为lm，单模光纤9长度为10km，随机分布反馈光纤10为20km的单模光纤，波分复用器6工作波长为980nm/1550nm。掺铒光纤放大器2的输出功率为32mW，掺铒光纤泵浦激光源5泵浦功率为388mW。
[0018]1550nm布里渊泵浦激光源I与掺铒光纤放大器2输入端相连，掺铒光纤放大器2输出端与隔离器3输入端相连，隔离器3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1km的单模光纤9相连。单模光纤9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波分复用器二端口 104与980nm掺铒光纤泵浦激光源5相连，波分复用器三端口105与Im的掺铒光纤7相连,掺铒光纤7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10的一端相连,随机分布反馈光纤10的另一端作为随机激光输出。1550nm布里渊泵浦源I经掺铒光纤放大器2和隔离器3，由第一环形器一端口 100进入环形结构后,在单模光纤9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4和波分复用器6后，被Im的掺铒光纤7放大，然后经由第二环形器8进入20km的随机分布反馈光纤10。如果经掺铒光纤放大器2放大后的1550nm激光功率足够高，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10产生二阶受激布里渊背向散射和瑞利背向散射。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10另一端输出，实现多波长随机激光。
[0019]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。
【权利要求】
1.基于随机分布反馈的多波长布里渊-掺铒光纤激光器，包括布里渊泵浦激光源(I)、掺铒光纤放大器(2)、隔离器(3)、第一环形器(4)、掺铒光纤泵浦激光源(5)、波分复用器(6)、掺铒光纤(7)、第二环形器(8)、单模光纤(9)、随机分布反馈光纤(10);其特征在于:所述的布里渊泵浦激光源(I)与掺铒光纤放大器(2)输入端相连，掺铒光纤放大器(2)输出端与隔离器(3)输入端相连，隔离器(3)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(9) 一端相连，单模光纤(9)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(5)相连，波分复用器三端口(105)与掺铒光纤(7)相连，掺铒光纤(7)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(10)的一端相连，随机分布反馈光纤(10)的另一端作为激光输出；所述的第一环形器(4)、波分复用器(6)、掺铒光纤(7)、第二环形器(8)、单模光纤(9)组成一个环形结构，与随机分布反馈光纤(10)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所述的基于随机分布反馈的多波长布里渊-掺铒光纤激光器，其特征在于，所述的布里渊泵浦激光源(I)的激光用掺铒光纤放大器(2)进行放大，反馈光信号用掺铒光纤(7)进行放大，从而最大限度地实现了反馈光信号的放大。
3.根据权利要求1所述的基于随机分布反馈的多波长布里渊-掺铒光纤激光器，其特征在于，所述的随机分布反馈光纤(10)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所述的基于随机分布反馈的多波长布里渊-掺铒光纤激光器，其特征在于，所述的随机分布反馈光纤(10)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Ikm?200km。
【文档编号】H01S3/067GK104078825SQ201410197688
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年5月8日 优先权日:2014年5月8日
【发明者】黄昌清, 刘梦诗, 宋鑫, 李佳, 杜泽轩, 徐钢枫 申请人:中国计量学院