基于直線型瑞利散射和自反饋的超窄線寬環(huán)形光纖激光器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于直線型瑞利散射和自反饋的超窄線寬環(huán)形光纖激光器，用以產(chǎn)生線寬更窄、功率更穩(wěn)定的激光，包括一摻鉺光纖環(huán)形腔放大模塊、一直線型瑞利和受激瑞利散射壓窄激光線寬模塊及一光自注入反饋模塊，所述摻鉺光纖環(huán)形腔放大模塊用以實(shí)現(xiàn)環(huán)形腔中的光放大和中心頻率的選擇，所述直線型瑞利和受激瑞利散射壓窄激光線寬模塊利用特殊材料或特殊結(jié)構(gòu)的光纖產(chǎn)生瑞利散射信號(hào)，所述瑞利信號(hào)經(jīng)過(guò)環(huán)形腔成千上萬(wàn)次的循環(huán)放大，并成千上萬(wàn)次的通過(guò)瑞利散射模塊，從而實(shí)現(xiàn)超窄線寬的單縱模激光輸出，所述光自注入反饋模塊用以進(jìn)一步壓縮輸出激光的線寬并進(jìn)一步抑制輸出激光的邊模。
【專(zhuān)利說(shuō)明】基于直線型瑞利散射和自反饋的超窄線寬環(huán)形光纖激光器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及超窄線寬光纖激光【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種基于直線型瑞利散射和自反饋的超窄線寬環(huán)形光纖激光器。
【背景技術(shù)】
[0002]超窄線寬的單縱模光纖激光器由于其具有極低的相位噪聲和超長(zhǎng)的相干長(zhǎng)度，因此其在光纖傳感、光纖通信、激光雷達(dá)等超高精度和超長(zhǎng)距離的探測(cè)系統(tǒng)中具有廣闊的應(yīng)用前景，該優(yōu)質(zhì)光源還能作為種子源經(jīng)過(guò)后繼放大形成超窄線寬、超高功率的激光器，或者通過(guò)拍頻產(chǎn)生優(yōu)異的太赫茲、微波信號(hào)等。到目前為止，國(guó)內(nèi)外科研團(tuán)隊(duì)已經(jīng)利用短腔法、飽和吸收體、多環(huán)環(huán)形腔等方式獲得了線寬為1-2KHZ的單縱模激光輸出。傳統(tǒng)機(jī)制所產(chǎn)生的窄線寬激光的線寬通常為千赫茲量級(jí)，線寬在千赫茲以下并能穩(wěn)定工作的優(yōu)質(zhì)超窄線寬激光器具有更重要的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]鑒于以上內(nèi)容，本發(fā)明提出了一種基于直線型瑞利散射激光自反饋的超窄線寬光纖激光器，可對(duì)激光器的線寬進(jìn)行進(jìn)一步的壓縮。
[0004]本發(fā)明所提供的一種基于直線型瑞利散射和自反饋的超窄線寬環(huán)形光纖激光器，包括一泵浦激光器、一波分復(fù)用器、一摻鉺光纖、第一至第三稱(chēng)合器、一環(huán)形器、一特種光纖、一光纖布拉格光柵及一偏振控制器，所述泵浦激光器連接所述波分復(fù)用器的第一輸入端，所述波分復(fù)用器的輸出端連接所述摻鉺光纖的輸入端，所述第一耦合器的輸入端連接所述波分復(fù)用器的第二輸入端，所述第一耦合器的第一輸出端連接所述環(huán)行器的輸出端，所述環(huán)行器的收發(fā)復(fù)用端連接所述特種光纖的一端，所述特種光纖的另一端連接所述光纖布拉格光柵，所述摻鉺光纖的輸出端連接所述偏振控制器的輸入端，所述偏振控制器的輸出端連接所述第二耦合器的輸入端，所述第二耦合器的第一輸出端連接所述第三耦合器的輸入端，所述第二耦合器的第二輸出端連接所述環(huán)行器的輸入端，所述第三耦合器的第一輸出端連接所述第一耦合器的第二輸出端，所述第三耦合器的第二輸出端為超窄線寬的單縱模激光輸出端。
[0005]進(jìn)一步的，所述第一耦合器為1X2耦合器。
[0006]進(jìn)一步的，所述環(huán)行器為三端口環(huán)行器。
[0007]進(jìn)一步的，所述特種光纖為高瑞利散射系數(shù)的特種光纖。
[0008]進(jìn)一步的,所述光纖布拉格光柵為固定反射率的光纖布拉格光柵。
[0009]進(jìn)一步的，所述特種光纖用于產(chǎn)生高布里淵閾值高瑞利散射信號(hào)，所述特種光纖包括拉錐光纖、塑料光纖、液芯光纖、非均勻光纖或較短的普通光纖。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述超窄線寬光纖激光器可獲得窄線寬的單縱模的激光輸出，提高了泵浦效率，而且輸出激光線寬更窄、功率更穩(wěn)定?！緦?zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖；
[0012]圖1是本發(fā)明基于直線型瑞利散射和自反饋的超窄線寬環(huán)形光纖激光器的一較佳實(shí)施方式的光路圖。
具體實(shí)施例
[0013]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0014]應(yīng)當(dāng)理解的是，雖然此處可以使用“第一”、“第二”等術(shù)語(yǔ)來(lái)描述各種元件，但是這些元件不應(yīng)當(dāng)由這些術(shù)語(yǔ)所限制。這些術(shù)語(yǔ)僅用來(lái)區(qū)分一個(gè)元件和另一個(gè)元件。因此，下文所討論的“第一”元件也可以被稱(chēng)為“第二”元件而不偏離本發(fā)明的教導(dǎo)。應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)提及一元件“連接”或者“聯(lián)接”到另一元件時(shí)，其可以直接地連接或直接地聯(lián)接到另一元件或者也可以存在中間元件。相反地，當(dāng)提及一元件“直接地連接”或“直接地聯(lián)接”到另一元件時(shí)，則不存在中間元件。
[0015]在此使用的術(shù)語(yǔ)僅僅用于描述具體的實(shí)施方式的目的而無(wú)意作為對(duì)本發(fā)明的限定。如此處所使用的，除非上下文另外清楚地指出，則單數(shù)形式意圖也包括復(fù)數(shù)形式。
[0016]應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步理解的是，當(dāng)在本說(shuō)明書(shū)中使用術(shù)語(yǔ)“包括”和/或“包括有”時(shí)，這些術(shù)語(yǔ)指明了所述特征、整體、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但是也不排除一個(gè)以上其他特征、整體、步驟、操作、元件、部件和/或其群組的存在和/或附加。
[0017]請(qǐng)參閱圖1，在本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式中，一種基于直線型瑞利散射和自反饋的超窄線寬環(huán)形光纖激光器包括一泵浦激光器1、一波分復(fù)用器2及一摻鉺光纖3、一第一耦合器10、一環(huán)行器6、一特種光纖7、一光纖布拉格光柵8、一偏振控制器4、一第二稱(chēng)合器5及一第三稱(chēng)合器9。
[0018]所述泵浦激光器I連接所述波分復(fù)用器2的第一輸入端，所述波分復(fù)用器2的輸出端連接所述摻鉺光纖3的輸入端。所述第一耦合器10的輸入端連接所述波分復(fù)用器2的第二輸入端，所述第一耦合器10的第一輸出端連接所述環(huán)行器6的輸出端。所述環(huán)行器6的收發(fā)復(fù)用端連接所述特種光纖或特殊材料7的一端。所述特種光纖或特殊材料7的另一端連接所述光纖布拉格光柵8。其中，所述第一耦合器10為1X2耦合器。所述環(huán)行器6為三端口環(huán)行器。所述特種光纖或特殊材料7為高瑞利散射系數(shù)的特種光纖或特殊材料。所述光纖布拉格光柵8為固定反射率的光纖布拉格光柵。
[0019]所述摻鉺光纖3的輸出端連接所述偏振控制器4的輸入端。所述偏振控制器4的輸出端連接所述第二耦合器5的輸入端。所述第二耦合器5的第一輸出端連接所述第三耦合器9的輸入端，所述第二耦合器5的第二輸出端連接所述環(huán)行器6的輸入端。所述第三耦合器9的第一輸出端連接所述第一耦合器10的第二輸出端，所述第三耦合器9的第二輸出端為超窄線寬的單縱模激光輸出端。
[0020]所述超窄線寬光纖激光器的工作原理是:所述泵浦激光器I通過(guò)所述波分復(fù)用器2將所述摻鉺光纖3從低能級(jí)泵浦到高能級(jí)，從而提供一個(gè)寬帶光源。所述第三耦合器9的第二輸出端用于輸出激光，所述第三I禹合器9的第一輸出端用于將光I禹合回環(huán)形腔中。所述偏振控制器4用于調(diào)節(jié)控制環(huán)形腔中激光的偏振態(tài)。所述第一耦合器10的第一輸出端連接所述環(huán)行器6的輸入端。所述環(huán)行器6的收發(fā)復(fù)用端依次連接所述特種光纖或特殊材料7和所述光纖布拉格光柵8。所述環(huán)行器6的輸入端連接所述第二耦合器5的第二輸出端，從而形成完整的環(huán)形激光腔。
[0021]由于光在光纖中傳播時(shí)，具有很小的光場(chǎng)直徑和低的損耗系數(shù)，光纖的非線性增強(qiáng)因子相比于體材料提高了 109倍，因此在光纖中瑞利散射光易于累積，從而形成瑞利散射增益。當(dāng)瑞利散射光經(jīng)過(guò)所述摻鉺光纖3形成的環(huán)形腔時(shí)，所述瑞利散射光被放大，放大的瑞利散射光在高瑞利散射光纖中進(jìn)一步產(chǎn)生窄線寬的瑞利散射光。由于散射光的線寬是小于入射光的，因此光在環(huán)形激光腔中經(jīng)過(guò)成千上萬(wàn)次的循環(huán)放大后，輸出激光的線寬將會(huì)越來(lái)越窄。當(dāng)入射光足夠強(qiáng)時(shí)，形成的受激瑞利散射使得輸出激光線寬進(jìn)一步壓窄。同時(shí)由于瑞利散射對(duì)溫度不敏感，因此當(dāng)外界溫度變化時(shí)，瑞利散射光的頻率幾乎無(wú)漂移。
[0022]其中，所述第一耦合器10、所述第二耦合器5及所述第三耦合器9的耦合比是通過(guò)優(yōu)化后的固定耦合值。當(dāng)所述光纖布拉格光柵8的反射率過(guò)高、腔損較小時(shí)，使得背向瑞利散射的光信號(hào)不占優(yōu)勢(shì)，形成多縱模激光器。當(dāng)所述光纖布拉格光柵8的反射率過(guò)低，使得背向瑞利散射的光信號(hào)占優(yōu)勢(shì)，此時(shí)所述激光腔失去了選擇中心波長(zhǎng)的作用，因此所述光纖布拉格光柵8是激光腔優(yōu)化后所選取的具有最佳反射率的光纖布拉格光柵。所述光纖布拉格光柵8使得背向瑞利散射的光信號(hào)占優(yōu)勢(shì)，同時(shí)起到中心波長(zhǎng)的選擇作用，獲得具有高的邊摸抑制比的單縱模窄線寬激光輸出。所述特種光纖或特殊材料7用于產(chǎn)生高布里淵閾值高瑞利散射信號(hào)，所述特種光纖或特殊材料7包括拉錐光纖、塑料光纖、液芯光纖或非均勻光纖等。
[0023]上述超窄線寬光纖激光器在腔損很小的情況下就可獲得窄線寬的單縱模的激光輸出，提高了泵浦效率，而且輸出激光線寬更窄、功率更穩(wěn)定。
[0024]以上所揭露的僅為本發(fā)明一種較佳實(shí)施例而已，當(dāng)然不能以此來(lái)限定本發(fā)明之權(quán)利范圍，因此依本發(fā)明權(quán)利要求所作的等同變化，仍屬本發(fā)明所涵蓋的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于直線型瑞利散射和自反饋的超窄線寬環(huán)形光纖激光器，其特征在于:包括一泵浦激光器、一波分復(fù)用器、一摻鉺光纖、第一至第三耦合器、一環(huán)形器、一特種光纖、一光纖布拉格光柵及一偏振控制器，所述泵浦激光器連接所述波分復(fù)用器的第一輸入端，所述波分復(fù)用器的輸出端連接所述摻鉺光纖的輸入端，所述第一耦合器的輸入端連接所述波分復(fù)用器的第二輸入端，所述第一耦合器的第一輸出端連接所述環(huán)行器的輸出端，所述環(huán)行器的收發(fā)復(fù)用端連接所述特種光纖的一端，所述特種光纖的另一端連接所述光纖布拉格光柵，所述摻鉺光纖的輸出端連接所述偏振控制器的輸入端，所述偏振控制器的輸出端連接所述第二耦合器的輸入端，所述第二耦合器的第一輸出端連接所述第三耦合器的輸入端，所述第二耦合器的第二輸出端連接所述環(huán)行器的輸入端，所述第三耦合器的第一輸出端連接所述第一耦合器的第二輸出端，所述第三耦合器的第二輸出端為超窄線寬的單縱模激光輸出端。
2.如權(quán)利要求1所述的基于直線型瑞利散射和自反饋的超窄線寬環(huán)形光纖激光器，其特征在于:所述第一耦合器為1X2耦合器。
3.如權(quán)利要求1所述的基于直線型瑞利散射和自反饋的超窄線寬環(huán)形光纖激光器，其特征在于:所述環(huán)行器為三端口環(huán)行器。
4.如權(quán)利要求1所述的基于直線型瑞利散射和自反饋的超窄線寬環(huán)形光纖激光器，其特征在于:所述特種光纖為高瑞利散射系數(shù)的特種光纖。
5.如權(quán)利要求1所述的基于直線型瑞利散射和自反饋的超窄線寬環(huán)形光纖激光器，其特征在于:所述光纖布拉格光柵為固定反射率的光纖布拉格光柵。
6.如權(quán)利要求1所述的基于直線型瑞利散射和自反饋的超窄線寬環(huán)形光纖激光器，其特征在于:所述特種光纖用于產(chǎn)生高布里淵閾值高瑞利散射信號(hào)，所述特種光纖包括拉錐光纖、塑料光纖、液芯光纖、非均勻光纖或較短的普通光纖。
【文檔編號(hào)】H01S3/10GK103794975SQ201410056636
【公開(kāi)日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2014年2月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月19日
【發(fā)明者】朱濤, 黃仕宏, 史磊磊 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)