[发明专利]一种0.9μm波段超低噪声窄线宽单频光纤激光光源

说明书

技术领域

本发明涉及光纤激光器的噪声抑制及线宽压缩技术，具体涉及一种工作波长0.9μm、超低噪声、窄线宽、高功率的单频光纤激光光源。

背景技术

近年来，由于单频光纤激光器具有线宽窄、信噪比高、稳定性极好和单一纵模振荡输出等诸多优点，使之成为激光领域的研究热点之一。单频光纤激光器在相干激光合束、高精度光谱分析、光纤传感和非线性频率转换等领域具有很高的应用价值。目前针对单频激光器的研究主要着眼于对其线宽、功率规模、噪声等性能的提升，其中噪声和激光线宽作为衡量光纤激光器的重要指标，是制约其应用水平的关键点所在。如在高精度传感中，激光中的噪声会与探测信号混合转变为系统噪声，从而影响其探测精度与灵敏度；而在微波光子等领域则需要线宽非常窄的长相干长度光源。

尤其对于工作波长小于1μm的掺镱单频光纤激光器，可以结合非线性频率转换产生单频蓝光激光。与现有的半导体蓝光激光器相比，前者可以同时拥有光束质量好、体积小、寿命长等优点。另外，由于掺镱单频光纤激光器（波长<1μm）的优异性能，可以作为低噪声泵浦源，用于纤芯泵浦掺杂稀土离子的光纤激光振荡器和光纤放大器。因而，迫切需要发展一种超低噪声、窄线宽、高功率、工作波长0.9μm的单频光纤激光光源。

目前获得低噪声单频激光器的方案较多，常用的实现方法有基于模清洁器和光电反馈的方式。当激光束通过具有滤波特性的模清洁器之后耦合输出一部分光，再经光电探测器探测、功率放大、反馈控制等过程，最终实现噪声抑制。但是该方案使得整个激光结构变得复杂化，同时对外界环境的要求非常高。光电反馈则是通过引入一个光电反馈回路来控制泵浦驱动电流从而实现输出激光噪声的优化，但是该方案受限于反馈系统的响应带宽和响应速度，实际结果并不理想。而对于激光线宽的压缩则主要采用布里渊增益谱线宽压缩；或者通过与腔外注入光混频干涉形成折射率光栅与增益光栅选模的方式，进而获得窄线宽单频激光输出。对于同时获得超低噪声、窄线宽、高功率、工作波长小于1μm的单频光纤激光研究结果，目前报道较少。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提出一种0.9μm波段超低噪声窄线宽单频光纤激光光源。在工作波长0.9μm（短波段）单频激光谐振腔的基础上，通过自注入锁定方式结合激光饱和放大效应，在压缩激光线宽的同时，一方面实现宽频带范围内的强度噪声抑制；另一方面对单频激光进行功率放大，从而获得超低噪声、窄线宽、较大功率的单频光纤激光输出。

本发明的目的通过如下技术方案实现。

一种0.9μm波段超低噪声窄线宽单频光纤激光光源，其工作波长0.9μm的单频激光谐振腔、波分复用器、单模半导体泵浦激光器、光耦合器、光反射器、光隔离器、激光饱和放大装置和光滤波模块；单频激光谐振腔、波分复用器、光耦合器、光隔离器、激光饱和放大装置和光滤波模块顺次连接；单模半导体泵浦激光器通过波分复用器的泵浦端口对单频激光谐振腔进行纤芯泵浦，单频激光谐振腔输出的单频激光经过波分复用器的信号端口进入到光耦合器之后，一部分单频激光经过光反射器注入返回单频激光谐振腔，另一部分单频激光经过光隔离器进入到激光饱和放大装置，最后单频光纤激光经过光滤波模块的输出端输出。

所述的工作波长0.9μm单频激光谐振腔包括但不限于线性腔、环形腔等结构类型。

所述的单频激光谐振腔的激光工作介质为纤芯均匀掺杂Yb³⁺或Nd³⁺发光离子的多组分玻璃光纤，光纤基质材料包括但不限于磷酸盐玻璃、锗酸盐玻璃、碲酸盐玻璃、硅酸盐玻璃等组分玻璃。

所述的光反射器包括但不限于高反射率光栅、光纤反射镜、光纤环等。

所述的激光饱和放大装置包括但不限于半导体光放大器、增益光纤放大器、非线性功率放大器等。

所述的光滤波模块包括但不限于一个或者几个器件的组合，如光纤窄带滤波器、F-P滤波器、光环形器与光纤光栅一起构成的滤波器等。

与现有技术相比，本发明的技术效果是：工作波长0.9μm单频激光谐振腔输出的单频激光通过自注入的方式，将一部分激光反馈回到谐振腔内，可以同时实现输出激光线宽的压缩和强度噪声的抑制，再结合激光饱和放大装置，对宽频带范围内的强度噪声进行进一步的抑制，并提高其激光输出功率规模。本发明将自注入锁定和激光饱和放大相结合，提供了一种实现0.9μm波段超低噪声窄线宽单频光纤激光光源的有效方式。

附图说明