[发明专利]一种反馈增强型掺铒光纤光栅随机激光器

说明书

本发明公开了一种反馈增强型掺铒光纤光栅随机激光器，包括泵浦激光器，波分复用器，高反射光纤光栅，弱反射掺铒光纤光栅串。本发明所述光纤激光器具有低阈值，转换效率高等优点，属于激光器技术领域。本发明利用在掺铒光纤上刻写弱反射光纤光栅串提供弱分布反馈。本发明利用两个高反射光纤光栅增加腔内反馈，提高激光转换效率以及输出功率。本发明所述光纤激光器，在光通信等领域有着巨大的应用潜力。

技术领域

本发明属于激光器技术领域，具体涉及一种反馈增强型掺铒光纤光栅随机激光器。

背景技术

随机光纤激光器是一种基于无序介质中的散射光在传输过程中不断被增益放大的新型无腔结构激光器，它具有稳定性好、结构小巧简单（无需腔镜）、以及空间不相干优点，这些特点使得其在许多应用方面有着广阔的发展前景，如长距离光纤通信、光子晶体光源、生物医学成像、遥感等。

2010年，实验证实了完全利用光纤中的微弱后向瑞利散射光作为反馈机制的随机分布反馈光纤激光器，虽然后向散射系数很小，但是在超长距离光纤中可以得到积累并被持续放大，当增益大于损耗时，便会形成随机激光输出。因此开辟了光纤激光器研究的新方向，带动了持续的开发及应用研究。它特殊的光学机制使其在很多领域具有极大的优势，显示了很强的竞争力，成为目前研究发展的主流。但是由于光纤中引起的瑞利散射很弱等原因，导致了这类光纤激光器具有高阈值、低输出功率以及低功率转换效率等不足。

光纤光栅是通过一定的方法在光纤纤芯形成永久性折射率周期性变化的光纤器件。由于具有选择性反射的特点，可用于光纤激光器中。这样的激光器具有成本低、便于和光纤耦合、稳定性高、波长易调谐等优点。随着科研的不断深入，有科研人员提出将光纤光栅刻写于特种光纤并用于光纤激光器中，这样不仅可以缩短光纤激光器的腔长，更具有降低阈值等优点。

本发明在上述的基础上，在掺铒光纤上刻写弱反射光纤光栅串并与两个高反射光纤光栅相结合，提出一种结构新型、高转换效率、输出稳定的随机光纤激光器。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出了一种反馈增强型掺铒光纤光栅随机激光器，通过在掺铒光纤上刻写弱反射光纤光栅串提供弱分布反馈，利用两个高反射光纤光栅增加腔内反馈，提高激光转换效率以及输出功率。

本发明解决技术问题所采取的技术方案如下：

一种反馈增强型掺铒光纤光栅随机激光器，其特征在于由泵浦激光器1，波分复用器2，第一高反射光纤光栅3，弱反射掺铒光纤光栅串4，第二高反射光纤光栅5组成；泵浦激光器1与波分复用器2的输入端相连，波分复用器2的输出一端连接第一高反射光纤光栅3，波分复用器2的输出另一端依次连接弱反射掺铒光纤光栅串4和第二高反射光纤光栅5，第二高反射光纤光栅5的另一端输出激光；其中，第一高反射光纤光栅3保持与泵浦激光器1同侧，或其与弱反射掺铒光纤光栅串4、第二高反射光纤光栅5保持同侧。

根据权利要求1所述的一种反馈增强型掺铒光纤光栅随机激光器，其特征在于，所述弱反射掺铒光纤光栅串4中的各光纤光栅间距在1-100mm内随机分布；所述第一高反射光纤光栅3、第二高反射光纤光栅5与弱反射掺铒光纤光栅串4的中心波长以及带宽一致。

本发明的工作原理为：

开启泵浦激光器1，泵浦光通过波分复用器2耦合进入线形腔，在弱反射掺铒光纤光栅串4中，Er3+吸收泵浦光能量后，从基态跃迁到高能级态，并以无辐射方式跃迁到亚稳态能级，Er3+不断吸收泵浦光能量在上能级聚集，最终实现能级间粒子数反转，从而产生受激辐射，对C波段的光进行光增益放大。同时，由于弱反射掺铒光纤光栅串4中的安德森局域化现象，使得光在弱反射掺铒光纤光栅串4中发生多次弱反射，产生类似于谐振腔的闭合环形腔，光在弱反射串中不断被增益放大。其中，后向和前向的光从弱反射掺铒光纤光栅串4出射后分别进入第一高反射光纤光栅3和第二高反射光纤光栅5，并分别被反射进入弱反射掺铒光纤光栅串4中再次增益放大。因此，当腔内的增益大于损耗时，产生激光。