[发明专利]一种拉曼增益沿光纤长度变化的随机光纤激光器

说明书

本发明公开了一种拉曼增益沿光纤长度变化的随机光纤激光器，属于光纤激光器技术领域中的拉曼增益沿光纤长度变化的随机光纤激光器，其目的在于提供一种新型的随机光纤激光器，在不改变腔体结构、腔长、平均非线性系数的情况下，其一阶和二阶激射的阈值可有效地调控。其技术方案为：包括依次连接的泵浦光源、点式反射镜和光纤，所述光纤的拉曼增益系数沿光纤的长度方向是变化的。本发明适用于拉曼增益系数是轴向变化的随机光纤激光器。

技术领域

本发明属于光纤激光器技术领域，涉及一种拉曼增益沿光纤长度方向变化的光纤激光器。

背景技术

随机分布反馈光纤激光器既有光纤激光器结构紧凑、小型化、转换效率高、光束质量好等优点，又有随机激光无模式、低空间相干性等特性，因而受到了极大的关注。同时，已有研究表明，随机光纤激光器利用光纤中的随机分布瑞利散射作为谐振反馈而非传统光纤激光器的固定谐振腔，而激光增益则是由光纤中的受激拉曼散射提供。相比于传统掺杂稀土离子的光纤激光器，随机分布反馈光纤激光器具有更宽的增益带宽、更多的输出波长选择，从而被认为是一种新的重要光源。

随着光纤激光器的发展，对随机光纤激光器的需求包括：需要随机光纤激光器的激射阈值越低，激光器转换效率越高。为此，本申请人于2012年4月17日申请了一件申请号为“201210111067.3”、名称为“一种半开放腔的低阈值随机光纤激光器”的发明专利申请，该半开放腔的低阈值随机光纤激光器的泵浦光源通过波分复用器WDM将光波由前端耦合到标准单模光纤中，波分复用器WDM的公共端与一特定中心波长的高反射率光纤光栅相连，光纤激光器中反馈由随机分布瑞利散射及光纤光栅反馈共同提供，光纤末端为激光器的输出端口。该发明申请提出的半开放腔的低阈值随机光纤激光器具有波长可调谐，多阶随机激光混合输出和结构简单等特点，为相关光器件及系统的研制提供了新的手段，也有助于进一步推动随机分布反馈光纤激光器在光传感及光通信等领域的应用；且还具有波长可调谐、多阶随机激光混合输出和结构简单等特点。类似的其他利用半开腔结构、有源光纤、特种光纤等技术手段的研究也层出不穷，但是现有技术中降低激光器阈值、提升激光器效率的手段主要是从结构上（半开腔或者光纤长度）以及光纤非线性增益大小两个角度进行调整。但是，不论是通过提高半开腔中点式反射镜的反射率以降低激光器阈值，还是通过增加光纤中非线性增益系数以降低激光器阈值，这两种技术路线均存在理论上的极限。具体而言，（1）点式反射镜的反射率存在着上限值，对阈值降低效果有限；（2）增加光纤非线性系数会加剧非线性效果累加程度加剧，导致有害的非线性效果产生。从而严重限制了随机光纤激光器的发展。此外，现有技术中，应用于随机光纤激光器中的光纤的非线性参量系数沿光纤长度方向是均匀不变的。

发明内容

本发明的发明目的在于：从结构上（半开腔或者光纤长度）以及光纤非线性增益大小以外的角度，根据随机光纤激光器内部激射光功率在空间上的分布优化设计，提供一种新型拉曼增益沿光纤长度变化的随机光纤激光器。该激光器可以在不改变腔体结构、腔长以及光纤平均非线性系数的前提下，实现一阶和二阶激射的阈值有效调控。而二阶激射阈值又直接决定了激光器可达到的最大输出功率。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种拉曼增益沿光纤长度变化的随机光纤激光器，包括依次连接的泵浦光源、点式反射镜和光纤，所述光纤的拉曼增益系数沿光纤的长度方向是变化的。

其中，所述光纤为石英光纤，且所述石英光纤的芯径尺寸沿光纤的长度方向是变化的。

其中，所述光纤为石英光纤，所述石英光纤的芯层中掺杂的GeO₂的浓度和/或所述石英光纤的包层中掺入的氟素的浓度沿光纤的长度方向是变化的。

其中，所述光纤为光子晶体光纤，所述光子晶体光纤中空气孔的直径/间距比沿光子晶体光纤的长度方向是变化的。

其中，所述光纤为非石英光纤，且所述非石英光纤的材料沿非石英光纤的长度方向是变化的。