本发明属于激光器技术领域，具体涉及一种基于Sagnac环和相向啁啾光纤光栅串的随机光纤激光器。
背景技术：
随机光纤激光器是一种基于无序介质中的散射光在传输过程中不断被增益放大的新型无腔结构激光器，具有结构简单、转换效率高等突出优点，在非线性光学、光传感与光通信、生物医学成像、遥感等多个领域具有重大应用价值。
2010年，首次报道了以拉曼效应为增益机制的分布式瑞利散射型光纤随机激光器，并阐明了其基本工作原理，由此开辟了随机光纤激光器研究的新方向，带动了持续的开发及应用研究。因此，在光纤激光器领域内，利用光纤中的本征无序性引起的瑞利散射和拉曼散射效应作为产生随机现象的机理，成为目前研究发展的主流。但是由于光纤中引起的瑞利散射很弱等原因，导致了这类光纤激光器具有高阈值低功率转换效率低等不足。
1913年，首次发现Sagnac效应并通过实验得到验证，在此效应的基础上，加入保偏光纤和偏振控制器可构成滤波器。其滤波特性，相比其他滤波器件，有结构简单、调节灵活、梳状滤波等特点。
啁啾光纤光栅是一种重要的光学元件，由于不同的光栅位置对应着不同的反射波长，啁啾光纤光栅可以形成带宽很大的反射范围。将啁啾光纤光栅串应用于随机光纤激光器中代替光纤中的瑞利散射，提供分布反馈，可以很大程度的节约光纤长度，提高激光的转换效率以及输出功率。
技术实现要素：
本发明提出了一种基于Sagnac环和相向啁啾光纤光栅串的随机光纤激光器，在掺铒光纤上刻写相邻两个啁啾光纤光栅的啁啾方向相反且间距随机的啁啾光纤光栅串，激光在啁啾掺铒光纤光栅串中不断被增益反馈，通过调节Sagnac环中的偏振控制器实现稳定激光的输出。
本发明解决技术问题所采取的技术方案如下：
基于Sagnac环和相向啁啾光纤光栅串的随机光纤激光器，其特征在于由泵浦激光器1，第一 980/1550nm波分复用器2，Y型耦合器3，保偏光纤4，偏振控制器5，弱反射啁啾掺铒光纤光栅串6，第二980/1550nm波分复用器7，光谱仪和光功率计8组成；泵浦激光器1与第一980/1550nm波分复用器2 的980nm端相连，第一980/1550nm波分复用器2的公共端连接Y型耦合器3，Y型耦合器的另一端分别连接保偏光纤4和偏振控制器5形成闭合端；第一980/1550nm波分复用器2的1550nm端连接弱反射啁啾掺铒光纤光栅串6，弱反射啁啾掺铒光纤光栅串6的另一端连接第二980/1550nm波分复用器7的1550nm端，第二980/1550nm波分复用器7的公共端连接光谱仪和光功率计8；其中，所述的弱反射啁啾掺铒光纤光栅串6中相邻两个啁啾光纤光栅的啁啾方向相反，各啁啾光纤光栅的间距随机分布。
进一步的根据本发明所述的基于Sagnac环和相向啁啾光纤光栅串的随机光纤激光器，其特征在于，所述弱反射啁啾掺铒光纤光栅串6的啁啾光纤光栅数量为30-50，各啁啾光纤光栅的带宽范围为1-10nm，每个啁啾光纤光栅的反射率在1％-10％且中心波长一致。
本发明的工作原理为：
开启泵浦激光器1，泵浦光通过第一980/1550nm波分复用器2耦合进入线形腔，在弱反射啁啾掺铒光纤光栅串6中，Er3+吸收泵浦光能量后，从基态跃迁到高能级态，并以无辐射方式跃迁到亚稳态能级， Er3+不断吸收泵浦光能量在上能级聚集，最终实现能级间粒子数反转，从而产生受激辐射，对C波段的光进行光增益放大。同时，由于弱反射啁啾掺铒光纤光栅串6中的安德森局域化现象，使得光在弱反射啁啾掺铒光纤光栅串6中发生多次反射，产生类似于谐振腔的闭合环形腔，光在弱反射串中不断被增益放大。由于相邻两个啁啾光纤光栅的啁啾方向相反且各啁啾光纤光栅的间距随机分布。因此，当腔内的增益大于损耗时，产生随机激光。通过调节Sagnac环中的偏振控制器5，实现波长的选择性稳定输出。
本发明具有以下创新优点：
本发明采用的啁啾光纤光栅串刻写于掺铒光纤上并提供分布式反馈，与传统的利用瑞利散射提供分布反馈相比，大大缩减了光纤的使用长度，有效的提高了激光器的输出效率，降低了激光器的输出阈值。本发明采用的啁啾光纤光栅与布拉格光纤光栅相比，啁啾光纤光栅带宽大，增加了产生的随机激光的可选择范围；由于刻写的啁啾光纤光栅串中相邻两个啁啾光纤光栅的啁啾方向相反，大大提高了反馈的随机性。本发明在随机光纤激光器中加入Sagnac环，通过调节偏振控制器5，可实现单波长、双波长以及多波长的稳定输出。
附图说明
图1为基于Sagnac环和相向啁啾光纤光栅串的随机光纤激光器的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述，但不限于此。
一种基于Sagnac环和相向啁啾光纤光栅串的随机光纤激光器，其结构示意图如图1所示，包括泵浦激光器1，第一980/1550nm波分复用器2，Y型耦合器3，保偏光纤4，偏振控制器5，弱反射啁啾掺铒光纤光栅串6，第二980/1550nm波分复用器7，光谱仪和光功率计8，其特征在于泵浦激光器1与第一 980/1550nm波分复用器2的980nm端相连，第一980/1550nm波分复用器2的公共端连接Y型耦合器3，Y 型耦合器的另一端分别连接保偏光纤4和偏振控制器5形成闭合端；第一980/1550nm波分复用器2的 1550nm端连接弱反射啁啾掺铒光纤光栅串6，弱反射啁啾掺铒光纤光栅串6的另一端连接第二980/1550nm 波分复用器7的1550nm端，第二980/1550nm波分复用器7的公共端连接光谱仪和光功率计8，以此分别检测激光的光谱与功率输出特性。
本发明所述弱反射啁啾掺铒光纤光栅串6，啁啾光纤光栅数量为30-50，各啁啾光纤光栅的带宽为 1-5nm，每个啁啾光纤光栅的反射率为1％-10％且中心波长一致，各啁啾光纤光栅的间距随机分布；所述弱反射啁啾掺铒光纤光栅串6中相邻两个啁啾光纤光栅的啁啾方向相反，以增加反馈的随机性。
本发明所述的弱反射啁啾掺铒光纤光栅串6的刻写过程：先对待刻写掺铒光纤进行载氢技术处理，再利用相位掩模板在激光器下进行连续刻写。在刻写过程中需要不断改变相位掩模板的前后方向，以实现相邻两个啁啾光纤光栅的啁啾方向相反。