一种单频光纤激光器非线性效应抑制装置的制作方法

本实用新型涉及光纤激光器技术领域，尤其涉及一种针对单频光纤激光器非线性效应抑制装置。

背景技术：

高功率单频光纤激光器在功率水平和线宽特性等方面具有独特优势，其广泛应用于激光雷达、非线性频率转换、相干合束等领域。一般基于小功率窄线宽单频激光器作为种子源，采用种子源主振荡功率放大(MOPA)结构，来实现其大功率和窄线宽的输出性能。但由于该结构中种子源激光器的线宽很窄，以及掺杂双包层光纤相对有限的纤芯尺寸和较长的作用长度，导致单频光纤激光器的输出功率提升主要受到了受激布里渊散射的极大制约。这种发生在光纤内的非线性过程，是入射泵浦光经过光纤被分子振动调制导致的，其具有明显的增益和阈值特征。当一旦达到布里渊散射阈值，受激布里渊散射将绝大部分信号光功率转换为反向斯托克斯光，即导致激光输出功率或光-光转换效率的降低。因此，受激布里渊散射极大地限制了单频光纤激光输出功率的提升。

目前，抑制光纤激光器中受激布里渊散射的常见方法有以下几种：

(1)使用短长度高掺杂大芯径掺杂双包层光纤，即增大光纤的模场面积和提高其掺杂稀土离子浓度，该方法有可能影响整个光纤激光器器件结构，并且特殊规格的光纤不易定制。

(2)在沿双包层光纤轴向施加温度或应力梯度分布等方式以降低受激布里渊散射的有效增益系数，进而抑制受激布里渊散射。但是仅通过沿双包层光纤轴向热量分布的不均匀性(被动方式)来实现，没有给出具体应力分布的实现手段。此外，中国专利：201010104948.3对长度为50m的单模光纤同时施加温度梯度和纵向压力或张力，以实现抑制受激布里渊散射的目的。但是该方法没有给出具体的技术手段，且仅仅适用于非掺杂稀土离子的单模光纤，不适合掺杂双包层光纤的情况。也有中国专利CN 205212166 U，采用柱状光纤盘结构实现受激布里渊散射的抑制，但其采用的柱状光纤盘，不适用大功率激光放大器，高度过高，也不利于激光器的小体积集成；

(3)使用光纤布拉格光栅，即将光栅设计成对前向传输泵浦光透过，而基于受激布里渊散射产生的斯托克斯频谱则落在其阻带内，斯托克斯光被光栅反射并和泵浦光一起往前传输。

技术实现要素：

针对上述内容，本实用新型提供了一种单频光纤激光器非线性效应抑制装置，克服现有装置结构复杂、集成度较低、体积大等缺点。通过将所述大功率单频光纤激光器中的掺杂双包层光纤，盘绕于由平面型光纤盘上，掺杂双包层光纤本身产生热量，加上TEC制冷器处于平面型光纤盘中央，使得掺杂双包层光纤产生不均匀分布的温度场。所述的掺杂双包层光纤嵌入与固定于金属圆柱体侧面的不均匀光纤槽道里面，以便形成其应力分布的不均匀性，通过膨胀孔可以调节狭缝的大小，进一步增强掺杂光纤应力场的不均匀性。利用上述沿掺杂双包层光纤轴向或径向温度和应力分布的不均匀性，可以扩展光纤的布里渊增益带宽，显著地提高激光系统的受激布里渊散射阈值。另外，使用缠绕弯曲的方式，可以滤除双包层光纤中的高阶模式，最终可以实现大功率、高光束质量、稳定的单频光纤激光输出。

本实用新型的具体技术解决方案如下：

一种单频光纤激光器非线性效应抑制装置，由平面型光纤盘、光纤槽道、狭缝、膨胀孔、光纤盖板、TEC制冷器构成；所述平面型光纤盘上刻有跑道型的光纤槽道，中间放置TEC制冷器，紧密贴附于平面型光纤盘上，四条狭缝分别从四个角穿过光纤槽道，四个膨胀孔穿过四条狭缝，并避开光纤槽道的位置，光纤盖板分别位于光纤槽道的四个弯角，与平面型光纤盘有螺钉固定。

进一步的，所述的平面型光纤盘的材质为金属铜、铝。

进一步的，所述的光纤槽道的最小直径为12cm。

进一步的，所述的狭缝贯穿光纤槽道，夹缝宽度小于0.5mm，各个夹缝的最小距离大于5cm。

进一步的，所述的狭缝间夹角为80°至120°。

进一步的，所述的光纤槽道宽度和深度均匀或者大小不一，其螺纹宽度和深度分别为50～5000μm、50～5000μm。

进一步的，所述的光纤槽道盘绕大功率单频光纤激光器中的掺杂双包层光纤，并且填充导热膏。

进一步的，所述的膨胀孔膨胀尺寸为0～1000μm。

进一步的，所述的光纤盖板的安装位置避过夹缝。

附图说明

图1单频光纤激光器非线性效应抑制装置

图2为光纤槽道形状示意图

1 平面型光纤盘

2 光纤槽道

3 光纤盖板

4 TEC制冷器

5 膨胀孔

6 狭缝

具体实施方式：

实施例1：

如图1所示，一种单频光纤激光器非线性效应抑制装置，由平面型光纤盘、光纤槽道、狭缝、膨胀孔、光纤盖板、TEC制冷器构成；所述平面型光纤盘上刻有跑道型的光纤槽道，中间放置TEC制冷器，紧密贴附于平面型光纤盘上，四条狭缝分别从四个角穿过光纤槽道，四个膨胀孔穿过四条狭缝，并避开光纤槽道的位置，光纤盖板分别位于光纤槽道的四个弯角，与平面型光纤盘有螺钉固定。

如图2所示，本实用新型实施例中光纤槽道可以是不同形状，其形状为大小不一的矩形，交替排列而成。光纤槽道宽度和深度均匀或者大小不一，其螺纹宽度和深度分别为50～5000μm、50～5000μm。

其中，平面型光纤盘的材质为金属铜、铝等导热性较好的金属，为满足光束质量的需求，光纤槽道的最小直径为12cm，可有效滤除放大过程中所产生的高阶模。狭缝贯穿光纤槽道，夹缝宽度小于0.5mm，各个夹缝的最小距离大于5cm，夹角大于80°，小于120°，狭缝通过线切割加工而成。

为满足高功率使用散热的需求，光纤槽道盘绕大功率单频光纤激光器中的掺杂双包层光纤后，用导热膏填充。膨胀孔有膨胀螺纹进行膨胀变大，从而改变狭缝尺寸的大小，膨胀的变化尺寸为0～1000μm。光纤盖板的安装位置避过夹缝，在膨胀过程中，光纤盖板用于保证光纤不会弹出。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。