一種基于隨機分布反饋的多波長布里淵-摻鉺光纖激光器的制造方法
【專利摘要】本實用新型設(shè)計了基于隨機分布反饋的多波長布里淵-摻鉺光纖激光器，屬于光纖激光器【技術(shù)領(lǐng)域】，由布里淵泵浦激光源、摻鉺光纖放大器、隔離器、第一環(huán)形器、摻鉺光纖泵浦激光源、波分復(fù)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(fù)用器、摻鉺光纖、第二環(huán)形器、單模光纖組成一個環(huán)形結(jié)構(gòu)，與隨機分布反饋光纖共同構(gòu)成一個半開放的諧振腔，并將布里淵泵浦激光用摻鉺光纖放大器進行放大，反饋光信號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】一種基于隨機分布反饋的多波長布里淵-摻鉺光纖激光器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及一種隨機光纖激光器，尤其涉及一種基于隨機分布反饋和布里 淵-摻鉺光纖混合增益的多波長光纖激光器，屬于光纖激光器【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[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(zhì)中的多次散射效 應(yīng)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，由此獲得的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 Ti02納米顆粒的若丹明6G溶液的光子晶體光纖，利用側(cè)面泵浦獲得隨機激光輸出，該方法 技術(shù)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(fù)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(yīng)對瑞利背向散射信號進行放大，但 基于拉曼效應(yīng)增益的隨機光纖激光器具有激光閾值功率高、轉(zhuǎn)換效率低、輸出波長少等缺 點。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本實用新型的目的在于提供一種基于隨機分布反饋的多波長布里淵-摻鉺光纖 激光器，該光纖激光器將布里淵泵浦激光的放大與反饋光信號放大予以分離，獲得多波長 隨機激光輸出。
[0004] 本實用新型所采用的技術(shù)方案為：
[0005] -種基于隨機分布反饋的多波長布里淵-摻鉺光纖激光器，包括布里淵泵浦激光 源（1)、摻鉺光纖放大器（2)、隔離器（3)、第一環(huán)形器（4)、摻鉺光纖泵浦激光源（5)、波分復(fù) 用器（6)、摻鉺光纖（7)、第二環(huán)形器（8)、單模光纖（9)、隨機分布反饋光纖（10);其特征在 于：所述的布里淵泵浦激光源（1)與摻鉺光纖放大器（2)輸入端相連，摻鉺光纖放大器（2) 輸出端與隔離器（3)輸入端相連，隔離器（3)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（9) 一端相連，單模光纖（9)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(fù)用器一端口（103)相連，波分復(fù)用器二端 口（104)與摻鉺光纖泵浦激光源（5)相連，波分復(fù)用器三端口（105)與摻鉺光纖（7)相連， 摻鉺光纖（7)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（10)的一端相連，隨機分布反饋光纖（10)的另一端作為激光輸出；所述的第 一環(huán)形器（4)、波分復(fù)用器￠)、摻鉺光纖（7)、第二環(huán)形器（8)、單模光纖（9)組成一個環(huán)形 結(jié)構(gòu)，與隨機分布反饋光纖（10)共同構(gòu)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] 所述的布里淵泵浦激光源（1)的激光用摻鉺光纖放大器（2)進行放大，反饋光信 號用摻鉺光纖（7)進行放大，從而最大限度地實現(xiàn)了反饋光信號的放大。
[0007] 所述的隨機分布反饋光纖（10)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（10)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、將布里淵泵浦激光的放大與反饋光信號放大予以分離，可以利用摻鉺光纖實現(xiàn) 對反饋光信號的充分增益，獲得多波長隨機激光輸出；
[0011] 2、利用受激布里淵散射作為增益，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(jié)合附圖及具體實施例對本實用新型作進一步說明。
[0013] 圖1是本實用新型基于隨機分布反饋的多波長布里淵-摻鉺光纖激光器的結(jié)構(gòu)示 意圖；
[0014] 圖2是本實用新型基于隨機分布反饋的多波長布里淵-摻鉺光纖激光器的輸出光 譜圖。
[0015] 圖1中：1為布里淵泵浦激光源；2為摻鉺光纖放大器；3為隔離器；4為第一環(huán)形 器；5為摻鉺光纖泵浦激光源；6為波分復(fù)用器；7為摻鉺光纖；8為第二環(huán)形器；9為單模光 纖；10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(fù)用器一端口；104為波分復(fù)用器二端口；105為波分復(fù)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】
[0016] 以下結(jié)合本實用新型的結(jié)構(gòu)和工作原理作詳細說明：
[0017] 圖1中，基于隨機分布反饋的多波長布里淵-摻鉺光纖激光器，包括布里淵泵浦激 光源1、摻鉺光纖放大器2、隔離器3、第一環(huán)形器4、摻鉺光纖泵浦激光源5、波分復(fù)用器6、 摻鉺光纖7、第二環(huán)形器8、單模光纖9及隨機分布反饋光纖10 ;所述的布里淵泵浦激光源1 與摻鉺光纖放大器2輸入端相連，摻鉺光纖放大器2輸出端與隔離器3輸入端相連，隔離器 3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9相連，單模光 纖9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(fù)用器一端口 103相連，波分復(fù)用器二端口 104與摻鉺光纖泵浦激光源5相連，波分復(fù)用器三端口 105與 摻鉺光纖7 -端相連，摻鉺光纖7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10的一端相連，隨機分布反饋光纖10的另一端作為隨機激光 輸出；所述的第一環(huán)形器4、波分復(fù)用器6、摻鉺光纖7、第二環(huán)形器8、單模光纖9組成一個 環(huán)形結(jié)構(gòu)，與隨機分布反饋光纖10共同構(gòu)成一個半開放的諧振腔，利用上述連接方式，布 里淵泵浦激光源1用摻鉺光纖放大器2進行放大，反饋光信號用摻鉺光纖7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。
[0018] 基于隨機分布反饋的多波長布里淵-摻鉺光纖激光器的工作原理：
[0019] 基于隨機分布反饋的多波長布里淵-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5的激光將摻鉺光纖7中的Er3+激發(fā)到高能級，布里淵泵浦激光源 1的激光經(jīng)過摻鉺光纖放大器2放大后，通過隔離器3和第一環(huán)形器4進入環(huán)形結(jié)構(gòu)中的單 模光纖9。在單模光纖9中將形成受激布里淵散射效應(yīng)，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4和波分復(fù)用器6后被摻鉺光纖7放大，經(jīng) 過第二環(huán)形器8,進入隨機分布反饋光纖10。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10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10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(jié)構(gòu)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(yīng)，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。
[0020] 實施例
[0021] 圖2為輸出4個波長的基于隨機分布反饋的多波長布里淵-摻鉺光纖激光器的 輸出光譜圖，與其對應(yīng)的多波長布里淵-摻鉺光纖激光器如圖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5波長為980nm，摻鉺光纖7長度為lm，單模 光纖9長度為10km，隨機分布反饋光纖10為20km的單模光纖，波分復(fù)用器6工作波長為 980nm/1550nm。與圖2中曲線對應(yīng)的摻鉺光纖放大器2的輸出功率為32mW，摻鉺光纖泵浦 激光源5泵浦功率為388mW。
[0022] 1550nm布里淵泵浦激光源1與摻鉺光纖放大器2輸入端相連，摻鉺光纖放大器2 輸出端與隔離器3輸入端相連，隔離器3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9相連。單模光纖9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(fù)用器一端口 103相連，工作波長 為980nm波分復(fù)用器二端口 104與980nm摻鉺光纖泵浦激光源5相連，波分復(fù)用器三端口 105與lm的摻鉺光纖7相連，摻鉺光纖7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10的一端相連，隨機分布反饋光纖10的另一端 作為隨機激光輸出。1550nm布里淵泵浦源1經(jīng)摻鉺光纖放大器2和隔離器3,由第一環(huán)形 器一端口 100進入環(huán)形結(jié)構(gòu)后，在單模光纖9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4和波分 復(fù)用器6后，被lm的摻鉺光纖7放大，然后經(jīng)由第二環(huán)形器8進入20km的隨機分布反饋光 纖10。如果經(jīng)摻鉺光纖放大器2放大后的1550nm激光功率足夠高，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10產(chǎn)生二階受激布里淵背向散射和瑞利背向散射。 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(jié)構(gòu)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10另一端輸出，實現(xiàn)多波長隨機激光。
[0023] 以上實施例只是本實用新型所有方案中優(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(jié)構(gòu)的簡單改變都屬于本實用新型所保護的范圍。
【權(quán)利要求】
1. 基于隨機分布反饋的多波長布里淵-摻鉺光纖激光器，包括布里淵泵浦激光源（1)、 摻鉺光纖放大器（2)、隔離器（3)、第一環(huán)形器（4)、摻鉺光纖泵浦激光源（5)、波分復(fù)用器 (6)、摻鉺光纖（7)、第二環(huán)形器（8)、單模光纖（9)、隨機分布反饋光纖（10);其特征在于： 所述的布里淵泵浦激光源（1)與摻鉺光纖放大器（2)輸入端相連，摻鉺光纖放大器（2)輸 出端與隔離器（3)輸入端相連，隔離器（3)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（9) 一端相連，單模光纖（9)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(fù)用器一端口（103)相連，波分復(fù)用器二端口 (104)與摻鉺光纖泵浦激光源（5)相連，波分復(fù)用器三端口（105)與摻鉺光纖（7)相連，摻 鉺光纖（7)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（10)的一端相連，隨機分布反饋光纖（10)的另一端作為激光輸出；所述的第一 環(huán)形器（4)、波分復(fù)用器￠)、摻鉺光纖（7)、第二環(huán)形器（8)、單模光纖（9)組成一個環(huán)形結(jié) 構(gòu)，與隨機分布反饋光纖（10)共同構(gòu)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(quán)利要求1所述的基于隨機分布反饋的多波長布里淵-摻鉺光纖激光器，其特 征在于，所述的布里淵泵浦激光源（1)的激光用摻鉺光纖放大器（2)進行放大，反饋光信號 用摻鉺光纖（7)進行放大，從而最大限度地實現(xiàn)了反饋光信號的放大。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于隨機分布反饋的多波長布里淵-摻鉺光纖激光器，其特 征在于，所述的隨機分布反饋光纖（10)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(quán)利要求1所述的基于隨機分布反饋的多波長布里淵-摻鉺光纖激光器，其特 征在于，所述的隨機分布反饋光纖（10)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】H01S3/17GK203850614SQ201420240151
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年5月8日 優(yōu)先權(quán)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(xué)院