一種基于弱反射光纖光柵串的隨機(jī)分布反饋摻鉺光纖激光器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明具體涉及一種隨機(jī)分布反饋光纖激光器，屬于激光器技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨機(jī)激光器是利用隨機(jī)增益介質(zhì)中光的多次散射產(chǎn)生非相干疊加而形成的無(wú)腔結(jié)構(gòu)新型激光器，當(dāng)滿足光散射的平均自由程足夠小時(shí)，光子連續(xù)發(fā)生多次散射形成安德森局域化現(xiàn)象，產(chǎn)生類似于諧振腔的閉合環(huán)形腔，從而形成隨機(jī)激光輸出。其在眾多領(lǐng)域有著傳統(tǒng)激光器無(wú)法替代的作用，例如作為流體檢測(cè)信號(hào)光，微結(jié)構(gòu)光纖光源等。
[0003]自2010年，英國(guó)阿斯頓大學(xué)S.K.Turitsyn教授在《Nature Photoni Cs》報(bào)道了一種新型隨機(jī)分布反饋光纖激光器以來(lái)，有關(guān)隨機(jī)激光器的研究不斷深入，近幾年來(lái)取得重大進(jìn)步。但目前研究主要是利用光纖中的本征無(wú)序性引起的瑞利散射和拉曼散射效應(yīng)作為產(chǎn)生隨機(jī)現(xiàn)象的機(jī)理。這種隨機(jī)反饋激光器雖然能提供空間不相干的、無(wú)模式競(jìng)爭(zhēng)的連續(xù)激光輸出，但其高閾值功率、低轉(zhuǎn)化效率、低輸出功率以及需求較長(zhǎng)的光纖一直是阻撓其向?qū)嶋H應(yīng)用發(fā)展。
[0004]在光纖中引起無(wú)序性的另一種方法是人為引入，2009年，一篇關(guān)于在摻鉺光纖上人為引入光纖光柵串可制成低閾值且包含多種競(jìng)爭(zhēng)模式的隨機(jī)分布激光器的報(bào)告引起學(xué)者廣泛研究。但因?yàn)檫@種激光器受制于鉺纖上的光纖光柵溫度穩(wěn)定性的影響，其輸出波長(zhǎng)不穩(wěn)定，因此未能得到長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，但卻展示出利用弱光纖光柵串作為引入隨機(jī)成分的機(jī)制制作隨機(jī)分布光纖激光器的可能性。
[0005]本發(fā)明在上述基礎(chǔ)上，將有源光纖(鉺纖)與弱反射光纖光柵串分離，消除有源光纖在栗浦激光進(jìn)入過(guò)程中產(chǎn)熱對(duì)激光輸出穩(wěn)定性的影響，制作出一種新型的、高栗浦轉(zhuǎn)化效率的、具有穩(wěn)定輸出的隨機(jī)分布激光器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種將弱反射光纖光柵串的安德森局域化效應(yīng)及其空間分布式反射效應(yīng)與全反射光纖光柵的反射效應(yīng)相結(jié)合構(gòu)成分布式隨機(jī)反饋光學(xué)諧振腔，并利用摻鉺光纖對(duì)光進(jìn)行增益放大的新型隨機(jī)分布激光器。這種激光器有效的降低了閾值功率，極大地提高了轉(zhuǎn)化效率，并大大提高了激光器輸出穩(wěn)定性。
[0007 ]本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案如下。
[0008]隨機(jī)分布反饋激光器包括栗浦激光器、合束器、全反射光纖光柵、摻鉺光纖、弱反射光纖光柵串。栗浦激光器與合束器一端相連，合束器的一端連接光纖光柵，合束器的另一端依次連接摻鉺光纖和弱反射光纖光柵串；激光由弱反射光纖光柵串一端輸出。弱反射光纖光柵串是由一定數(shù)量的反射率在1%以下的光纖光柵串聯(lián)構(gòu)成，各弱反射光纖光柵的反射中心波長(zhǎng)相同或者近似相同，各弱光柵距離隨機(jī)分布。
[0009]本發(fā)明的工作原理:如圖1所示，栗浦光經(jīng)過(guò)合束器后，進(jìn)入摻Er3+光纖，Er3+吸收栗浦光能量后，從基態(tài)躍迀到高能級(jí)態(tài)，并以無(wú)輻射方式躍迀至亞穩(wěn)態(tài)能級(jí)，Er3+離子不斷在上能級(jí)聚集，最終實(shí)現(xiàn)了能級(jí)間的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生受激輻射，對(duì)通過(guò)的C波段光進(jìn)行光增益放大。經(jīng)增益放大后的信號(hào)光經(jīng)過(guò)弱反射串，由于弱反射串間的安德森局域化現(xiàn)象使得光在弱反射串內(nèi)產(chǎn)生多次散射，其中的后向散射光再次經(jīng)過(guò)鉺纖增益放大然后經(jīng)過(guò)合束器進(jìn)入全反射光纖光柵端，全反射光纖光柵將此光信號(hào)重新反射進(jìn)入鉺纖增益放大。因此，栗浦光在鉺纖處產(chǎn)生的受激輻射光在弱反射光纖光柵串和全反射光纖光柵形成的諧振腔中不停地被放大，最終形成激光輸出。本發(fā)明由于弱反射光纖光柵串的引入，使其區(qū)別于傳統(tǒng)意義上的采用兩個(gè)中心波長(zhǎng)匹配的光纖光柵形成的分布反饋激光器，具有隨機(jī)分布激光器激光輸出的激光不相干特性。
[0010]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):利用弱反射光纖光柵串取代產(chǎn)生瑞利散射或者拉曼散射必須的長(zhǎng)距離光纖，增加了結(jié)構(gòu)緊湊型的同時(shí)有效提高了激光器的輸出效率，因?yàn)槿醴瓷浯哂休^高的透射率，并且光纖損耗低;摻鉺光纖僅作為增益介質(zhì)獨(dú)立置于激光器諧振腔中，摻鉺光纖自身隨栗浦光入射產(chǎn)生的大量熱量對(duì)全反射光纖光柵串沒有影響，可有效提高激光輸出穩(wěn)定性;半開腔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有效降低了閾值功率。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為基于弱反射串的隨機(jī)分布反饋激光器的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合具體附圖和實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述，但不限于此。
[0013]本發(fā)明實(shí)施如圖1所示，包括1480nm栗浦激光器1(半導(dǎo)體連續(xù)激光器，中心波長(zhǎng)為1480nm，光譜帶寬為0.9nm，功率0-400mW連續(xù)可調(diào))，1480/1550合束器2，全反射光纖光柵3，摻鉺光纖4 (1.5m),弱反射光纖光柵串(20個(gè)光纖光柵，單個(gè)光纖光柵反射率為5%。，每個(gè)光纖光柵長(zhǎng)度5mm，兩相鄰光纖光柵距離在4-5m)，其特征在于栗浦激光器I與合束器2—段相連，合束器2的一端連接光纖光柵3，合束器的另一端依次連接摻鉺光纖和弱光纖光柵串；激光由弱反射光纖光柵串一端輸出。在該激光器的輸出端依次為跳線和光譜儀或光功率計(jì)相連后，就可以觀測(cè)出輸出激光的光譜及功率特性。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種隨機(jī)分布反饋激光器，包括栗浦激光器，合束器，全反射光纖光柵，摻鉺光纖，及弱反射光纖光柵串，其特征在于栗浦激光器與合束器一端相連，合束器的一端連接全反射光纖光柵，合束器的另一端依次連接摻鉺光纖和弱光纖光柵串，激光由弱光纖光柵串一端輸出，其中弱反射光纖光柵串是由一定數(shù)量的反射率在1%以下的光纖光柵串聯(lián)構(gòu)成，各弱反射光纖光柵的反射中心波長(zhǎng)相同，光柵間距離隨機(jī)分布。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種新型隨機(jī)分布反饋摻鉺光纖激光器，它可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的、高泵浦轉(zhuǎn)化效率的連續(xù)激光輸出，屬于光纖激光器技術(shù)領(lǐng)域，包括泵浦激光器、合束器、全反射光纖光柵、摻鉺光纖及弱反射光纖光柵串。本實(shí)用新型利用弱反射光纖光柵串的安德森局域化效應(yīng)及其隨機(jī)反射效應(yīng)與全反射光纖光柵的反射效應(yīng)相結(jié)合，構(gòu)成了分布式的隨機(jī)反饋光學(xué)諧振腔，并利用摻鉺光纖對(duì)諧振光進(jìn)行增益放大。與之前報(bào)道的基于瑞利散射或者拉曼效應(yīng)原理的隨機(jī)分布反饋激光器相比，本實(shí)用新型既降低了泵浦激光閾值和激光器諧振腔長(zhǎng)度，又突破了拉曼增益峰對(duì)泵浦激光波長(zhǎng)的限制，并在實(shí)驗(yàn)上驗(yàn)證得到了極高的泵浦轉(zhuǎn)化效率，實(shí)現(xiàn)了激光波長(zhǎng)的調(diào)諧。本實(shí)用新型適用于光纖傳感及光纖通信領(lǐng)域。
【IPC分類】H01S3/106, H01S3/30, H01S3/067
【公開號(hào)】CN205282868
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520848695
【發(fā)明人】董新永, 劉遠(yuǎn)洋, 宋婧璇, 袁俊偉, 林云峰, 周孟暉
【申請(qǐng)人】中國(guó)計(jì)量學(xué)院
【公開日】2016年6月1日
【申請(qǐng)日】2015年10月27日