一種基于半開放腔的多波長布里淵-摻鉺光纖激光器的制造方法
【專利摘要】本實用新型設計了一種基于半開放腔的多波長布里淵-摻鉺光纖激光器，屬于光纖激光器【技術領域】，由布里淵泵浦激光源、隔離器、第一環(huán)形器、摻鉺光纖泵浦激光源、波分復用器、摻鉺光纖、第二環(huán)形器、單模光纖、隨機分布反饋光纖組成。本實用新型將第一環(huán)形器、波分復用器、摻鉺光纖、第二環(huán)形器、單模光纖組成一個環(huán)形結構，與隨機分布反饋光纖共同構成一個半開放的諧振腔，并將反饋光信號單獨用摻鉺光纖進行放大，從而最大限度的實現(xiàn)反饋光信號的放大，形成激光振蕩，最終實現(xiàn)多波長的隨機激光輸出。
【專利說明】-種基于半開放腔的多波長布里淵-摻鉺光纖激光器

【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種隨機光纖激光器，尤其涉及一種基于半開放腔和布里淵-摻 鉺光纖雙增益的多波長光纖激光器，屬于光纖激光器【技術領域】。

【背景技術】
[0002] 隨機激光器是基于隨機分布反饋的一類激光器，其利用無序介質中的多次散射效 應實現(xiàn)隨機分布反饋。傳統(tǒng)的隨機激光器往往存在激光輸出角度依賴性和高的閾值功率等 缺點。而光纖具有極好的二維限制，此類隨機光纖激光器可以有效克服隨機激光輸出角度 依賴性和閾值功率高的問題。隨機光纖激光器主要分為三類，第一類基于填充分散Ti0 2納 米顆粒的若丹明6G溶液的光子晶體光纖，利用側面泵浦獲得隨機激光輸出，該方法技術難 度大，輸出激光波長少；第二類基于隨機分布的光纖布拉格光柵，可獲得低閾值功率的隨機 激光輸出，但制備復雜，輸出波長少，波長間隔不固定；第三類基于瑞利背向散射，由于瑞利 背向散射較弱，目前的方法主要是利用拉曼效應對瑞利背向散射信號進行放大，但基于拉 曼效應增益的隨機光纖激光器具有激光閾值功率高、轉換效率低、輸出波長少等缺點。


【發(fā)明內容】

[0003] 本實用新型的目的在于提供一種基于半開放腔的多波長布里淵-摻鉺光纖激光 器，該光纖激光器利用摻鉺光纖對反饋光信號進行放大，獲得多波長隨機激光輸出，具有結 構簡單、閾值功率低、輸出波長多、波長間隔短且均勻等特點。
[0004] 本實用新型所采用的技術方案為：
[0005] -種基于半開放腔的多波長布里淵-摻鉺光纖激光器，包括布里淵泵浦激光源 (1)、隔離器（2)、第一環(huán)形器（3)、摻鉺光纖泵浦激光源（4)、波分復用器（5)、摻鉺光纖（6)、 第二環(huán)形器（7)、單模光纖（8)、隨機分布反饋光纖（9);其特征在于：所述的布里淵泵浦激 光源（1)與隔離器（2)輸入端相連，隔離器（2)輸出端與第一環(huán)形器一端口（100)相連，第 一環(huán)形器二端口（101)與單模光纖（8) -端相連，單模光纖（8)的另一端與第二環(huán)形器三 端口（108)相連，第一環(huán)形器三端口（102)與波分復用器一端口（103)相連，波分復用器二 端口（104)與摻鉺光纖泵浦激光源（4)相連，波分復用器三端口（105)與摻鉺光纖（6)相 連，摻鉺光纖（6)的另一端與第二環(huán)形器一端口（106)相連，第二環(huán)形器二端口（107)與隨 機分布反饋光纖（9)的一端相連，隨機分布反饋光纖（9)的另一端作為激光輸出；所述的第 一環(huán)形器（3)、波分復用器（5)、摻鉺光纖￠)、第二環(huán)形器（7)、單模光纖（8)組成一個環(huán)形 結構，與隨機分布反饋光纖（9)共同構成一個半開放的諧振腔，形成激光振蕩，最終實現(xiàn)多 波長的隨機激光輸出。
[0006] 所述的單模光纖（8)產(chǎn)生背向受激布里淵散射和瑞利背向散射，形成反饋機制， 反饋光信號用摻鉺光纖（6)單獨進行放大，最大限度地實現(xiàn)了反饋光信號的放大。
[0007] 所述的隨機分布反饋光纖（9)由石英材料、多組分玻璃、氟化物或者聚合物材料 制成。
[0008] 所述的隨機分布反饋光纖（9)為單模光纖、色散位移光纖、色散補償光纖、高非線 性光纖或者高非線性色散位移光纖，長度為lkm?200km。
[0009] 本實用新型的有益效果是：
[0010] 1、利用半開放諧振腔配置，使得反饋光信號得到充分的增益，從而降低多波長隨 機光纖激光器的閾值功率，同時有效消除奇偶受激布里淵斯托克斯線峰值功率差異；
[0011] 2、利用受激布里淵散射和摻鉺光纖作為雙增益，可以獲得波長間距短且均勻的多 波長隨機激光輸出。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012] 下面結合附圖及其實施例對本實用新型作進一步說明。
[0013] 圖1是本實用新型一種基于半開放腔的多波長布里淵-摻鉺光纖激光器的結構示 意圖。
[0014] 圖1中：1為布里淵泵浦激光源；2為隔離器；3為第一環(huán)形器；4為摻鉺光纖泵浦 激光源；5為波分復用器；6為摻鉺光纖；7為第二環(huán)形器；8為單模光纖；9為隨機分布反饋 光纖；100為第一環(huán)形器一端口；101為第一環(huán)形器二端口；102為第一環(huán)形器三端口；103 為波分復用器一端口；104為波分復用器二端口；105為波分復用器三端口；106為第二環(huán) 形器一端口； 107為第二環(huán)形器二端口； 108為第二環(huán)形器三端口。

【具體實施方式】
[0015] 以下結合本實用新型的結構和工作原理作詳細說明：
[0016] 圖1中，一種基于半開放腔的多波長布里淵-摻鉺光纖激光器，包括布里淵泵浦激 光源1、隔離器2、第一環(huán)形器3、摻鉺光纖泵浦激光源4、波分復用器5、摻鉺光纖6、第二環(huán) 形器7、單模光纖8及隨機分布反饋光纖9 ;所述的布里淵泵浦激光源1與隔離器2輸入端 相連，隔離器2輸出端與第一環(huán)形器一端口 100相連，第一環(huán)形器二端口 101與單模光纖8 相連，單模光纖8的另一端與第二環(huán)形器三端口 108相連，第一環(huán)形器三端口 102與波分復 用器一端口 103相連，波分復用器二端口 104與摻鉺光纖泵浦激光源4相連，波分復用器三 端口 105與摻鉺光纖6 -端相連，摻鉺光纖6的另一端與第二環(huán)形器一端口 106相連，第 二環(huán)形器二端口 107與隨機分布反饋光纖9的一端相連，隨機分布反饋光纖9的另一端作 為隨機激光輸出；所述的第一環(huán)形器3、波分復用器5、摻鉺光纖6、第二環(huán)形器7、單模光纖 8組成一個環(huán)形結構，與隨機分布反饋光纖9共同構成一個半開放的諧振腔，利用上述連接 方式，單模光纖8產(chǎn)生的反饋光信號用摻鉺光纖6進行放大，從而最大限度地實現(xiàn)反饋光信 號的放大，并形成激光振蕩，最終實現(xiàn)多波長的隨機激光輸出。
[0017] 一種基于半開放腔的多波長布里淵-摻鉺光纖激光器的工作原理：
[0018] 一種基于半開放腔的多波長布里淵-摻鉺光纖激光器根據(jù)圖1所示的各部件連接 好，摻鉺光纖泵浦激光源4的激光將摻鉺光纖6中的Er3+激發(fā)到高能級，布里淵泵浦激光 源1的激光通過隔離器2和第一環(huán)形器3進入環(huán)形結構中的單模光纖8。在單模光纖8中 將形成受激布里淵散射效應，產(chǎn)生逆時針方向傳播的一階受激布里淵散射和布里淵泵浦激 光的瑞利背向散射。逆時針方向傳播的一階受激布里淵散射和布里淵泵浦激光的瑞利背向 散射光經(jīng)第一環(huán)形器3和波分復用器5后被摻鉺光纖6放大，經(jīng)過第二環(huán)形器7,進入隨機 分布反饋光纖9。如果布里淵泵浦功率足夠高，產(chǎn)生的一階受激布里淵散射功率發(fā)生飽和， 在隨機分布反饋光纖9中會產(chǎn)生背向傳播的二階受激布里淵散射。新產(chǎn)生的二階受激布里 淵背向散射光，以及隨機分布反饋光纖9中一階受激布里淵散射的瑞利背向散射光，部分 地反射回環(huán)形結構中繼續(xù)傳播。剩余的光從隨機分布反饋光纖10的另一端形成隨機激光 輸出。當布里淵泵浦功率足夠高時，由于低階受激布里淵散射的飽和效應，高階受激布里淵 散射不斷產(chǎn)生，最終實現(xiàn)多波長的隨機激光輸出。
[0019] 實施例
[0020] 本實用新型的實施例如圖1所示，其中布里淵泵浦激光源1波長為1550nm，摻鉺光 纖泵浦激光源4波長為980nm，摻鉺光纖6長度為lm，單模光纖8長度為10km，隨機分布反 饋光纖9為20km的單模光纖，波分復用器5工作波長為980nm/1550nm。
[0021] 1550nm布里淵泵浦激光源1與隔離器2輸入端相連，隔離器2輸出端與第一環(huán)形 器一端口 100相連，第一環(huán)形器二端口 101與10km的單模光纖8相連。單模光纖8的另一 端與第二環(huán)形器三端口 108相連，第一環(huán)形器三端口 102與工作波長為1550nm的波分復用 器一端口 103相連，工作波長為980nm的波分復用器二端口 104與980nm摻鉺光纖泵浦激光 源4相連，波分復用器三端口 105與lm的摻鉺光纖6相連，摻鉺光纖6的另一端與第二環(huán)形 器一端口 106相連，第二環(huán)形器二端口 107與20km的隨機分布反饋光纖9的一端相連，隨 機分布反饋光纖9的另一端作為隨機激光輸出。1550nm布里淵泵浦源1經(jīng)隔離器2,由第 一環(huán)形器一端口 100進入環(huán)形結構后，在單模光纖8中產(chǎn)生一階受激布里淵散射和瑞利背 向散射，產(chǎn)生的一階受激布里淵散射和瑞利背向散射光逆時針方向傳播，經(jīng)由第一環(huán)形器3 和波分復用器5后，被lm的摻鉺光纖6放大，然后經(jīng)由第二環(huán)形器7進入20km的隨機分布 反饋光纖9。如果1550nm布里淵泵浦激光的功率足夠高，一階受激布里淵散射的功率將達 到飽和，在隨機分布反饋光纖9產(chǎn)生二階受激布里淵背向散射和一階受激布里淵的瑞利背 向散射。這個過程不斷進行，就可以產(chǎn)生更多的高階受激布里淵散射。所有的受激布里淵 散射和瑞利背向散射光會部分地反射回環(huán)形結構中，剩余的各階受激布里淵散射光和瑞利 背向散射光從隨機分布反饋光纖9另一端輸出，實現(xiàn)多波長隨機激光。
[0022] 以上實施例只是本發(fā)明所有方案中優(yōu)選方案之一，其它對基于隨機分布反饋的多 波長光纖激光器結構的簡單改變都屬于本發(fā)明所保護的范圍。
【權利要求】
1. 一種基于半開放腔的多波長布里淵-摻鉺光纖激光器，包括布里淵泵浦激光源（1)、 隔離器（2)、第一環(huán)形器（3)、摻鉺光纖泵浦激光源（4)、波分復用器（5)、摻鉺光纖￠)、第 二環(huán)形器（7)、單模光纖（8)、隨機分布反饋光纖（9);其特征在于：所述的布里淵泵浦激光 源（1)與隔離器（2)輸入端相連，隔離器（2)輸出端與第一環(huán)形器一端口（100)相連，第一 環(huán)形器二端口（101)與單模光纖（8) -端相連，單模光纖（8)的另一端與第二環(huán)形器三端 口（108)相連，第一環(huán)形器三端口（102)與波分復用器一端口（103)相連，波分復用器二端 口（104)與摻鉺光纖泵浦激光源（4)相連，波分復用器三端口（105)與摻鉺光纖（6)相連， 摻鉺光纖￠)的另一端與第二環(huán)形器一端口（106)相連，第二環(huán)形器二端口（107)與隨機 分布反饋光纖（9)的一端相連，隨機分布反饋光纖（9)的另一端作為激光輸出；所述的第一 環(huán)形器（3)、波分復用器（5)、摻鉺光纖￠)、第二環(huán)形器（7)、單模光纖（8)組成一個環(huán)形結 構，與隨機分布反饋光纖（9)共同構成一個半開放的諧振腔，形成激光振蕩，最終實現(xiàn)多波 長的隨機激光輸出。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種基于半開放腔的多波長布里淵-摻鉺光纖激光器，其特 征在于，所述的單模光纖（8)產(chǎn)生背向受激布里淵散射和瑞利背向散射，形成反饋機制，反 饋光信號用摻鉺光纖（6)單獨進行放大，最大限度地實現(xiàn)了反饋光信號的放大。
3. 根據(jù)權利要求1所述的一種基于半開放腔的多波長布里淵-摻鉺光纖激光器，其特 征在于，所述的隨機分布反饋光纖（9)由石英材料、多組分玻璃、氟化物或者聚合物材料制 成。
4. 根據(jù)權利要求1所述的一種基于半開放腔的多波長布里淵-摻鉺光纖激光器，其特 征在于，所述的隨機分布反饋光纖（9)為單模光纖、色散位移光纖、色散補償光纖、高非線 性光纖或者高非線性色散位移光纖，長度為lkm?200km。
【文檔編號】H01S3/08GK203850613SQ201420240132
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年5月8日 優(yōu)先權日:2014年5月8日
【發(fā)明者】劉夢詩, 宋鑫, 李佳, 杜澤軒, 徐鋼楓, 黃昌清 申請人:中國計量學院