[发明专利]一种基于光纤平端面菲涅尔反射的随机激光器

说明书

技术领域

本技术涉及高功率光纤激光器领域，其技术优势在于结构简单，无需光纤光栅或光纤环反射镜，能产生高功率的光纤随机激光输出，光光转换效率>80％，且该结构的随机激光器基于光纤中的拉曼效应，输出激光可选择波段范围宽，可通过选择泵浦波长获得与其对应波长的一阶随机激光。

背景技术

与传统的固体激光器相比，光纤激光器具有体积小，光束质量高，热管理方便等优点。目前，以掺镱为主的高功率稀土离子掺杂光纤激光器的输出激光功率突飞猛进。光纤中的拉曼效应作为另一种获取光纤激光的重要途径，与掺杂离子的受激放大方式相比，具有更宽的增益带宽，并能获取各种特定波长的激光输出，近年来备受关注。传统拉曼光纤激光器在光纤两端放置反射镜，为了得到高功率输出，需精细优化两个反射镜的反射率和反射带宽。

随机分布反馈光纤激光器是一种新型无腔光纤激光器，它在结构上区别于传统激光器，其反馈来源于光纤中随机分布的背向瑞利散射而不是通常的谐振腔。随机分布反馈光纤激光器通过光纤中的分布式拉曼散射效应获得增益，可实现稳定的、空间不相干的连续激光输出，被认为是一种重要的新光源。光纤随机激光器的一个重要优势在于其产生高阶斯托克斯光的阈值很高，因此具备产生高功率一阶随机激光的能力。然而，普通全开腔结构的光纤随机激光器的输出特性很容易受到光纤输出端寄生反馈的影响，理论仿真表明，10^-5量级的端面寄生反馈就会显著地改变激光的功率分布，降低激光输出效率和高阶激光的激射阈值，从而在实际实验中限制了其产生高功率一阶随机激光的功率。采用半开腔结构的光纤拉曼随机激光器，在光纤前端引入点式反馈，可实现高阶激光输出且激光器功率特性对光纤尾端的寄生反馈不敏感，但之前方案均采用特定的高反射率光纤布拉格光栅或光纤环反射镜，其工作波长需匹配泵浦对应的斯托克斯波长。

发明内容

针对上述现有技术，提出一种基于光纤平端面宽带菲涅尔反射的半开腔结构高效率高功率光纤拉曼随机激光器，并采用短光纤腔长(<1km)，通过在光纤泵浦端引入只对一阶激光有反馈效应的光纤端面弱反射(4％)，可进一步增大一阶随机激光最大输出功率，得到光光转换效率>80％的高功率一阶随机激光输出。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明的解决方案是一种基于光纤平端面菲涅尔反射的随机激光器，该激光器包括泵浦光源(1)、波分复用器(3)、带阻滤波器(5)及单模光纤(6)；其中波分复用器有两个输入端口(2)、(9)，一个输出端口(4)；泵浦源的泵浦光通过其中一个输入端口(2)输入波分复用器，另一输入端口(9)只容许一阶斯托克斯光通过，并连接一条末端为平端面的光纤，用以反射泵浦光在光纤里面激射出的一阶斯托克斯光；波分复用器的输出端通过光纤连接带阻滤波器(5)的输入端，带阻滤波器的输出端连接一段单模光纤，该段单模光线(6)的末端为斜端面，该端面反射小于10^-5,为激光器的输出端。

其中所述单模光纤(6)的长度小于1千米；

其中所述带阻滤波器(5)用于滤除二阶斯托克斯光。

本发明与现有技术相比有如下有益效果：本发明利用光纤平端面(8)的4％菲涅尔反射作为激光器反射镜，无需特定工作波长的光纤布拉格光栅或光纤环反射镜等腔镜，结构非常简单，对环境温度不敏感，工作稳定性好；光纤平端面(8)提供宽带反射，对一阶随机激光的有效反射率随激光功率的增大而变化不大；光纤平端面(8)提供宽带反射，针对不同泵浦波长均能对其对应的一阶斯托克斯光提供反馈；光纤平端面(8)提供宽带反射，其反射率低(4％)，可进一步增大一阶随机激光最大输出功率；使用1km以内较短长度单模光纤(6)，可使激光功率分布集中在光纤末端(7)输出，从而提高激光的输出效率；在激光腔体内加入带阻滤波器(5)，进一步增加二阶随机激光的阈值，从而能得到更大功率的一阶随机激光输出。

附图说明

图1是基于光纤平端面宽带菲涅尔反射的高效率高功率光纤拉曼随机激光器结构示意图

图2光纤前端反射镜反射率为0.04和0.9时，一阶光纤随机激光输出功率随泵浦功率的变化的仿真结果图

图3光纤前端反射镜反射率为0.04和0.9时，在相同输出功率的情况下，一阶光纤随机激光在光纤中的功率分布的仿真结果图