[发明专利]一种基于瑞利散射的高功率窄线宽光纤激光器及其工作方法

权利要求书

1.一种基于瑞利散射的高功率窄线宽光纤激光器，其特征在于，包括沿光路设置的泵浦激光器、波分复用器、YAG-SiO₂掺杂光纤、第一光纤环形器、偏振控制器、第二光纤环形器、YAG-SiO₂光纤、可变光衰减器和法拉第旋转镜；所述第一光纤环形器还连接有高反射率光纤布拉格光栅；所述第二光纤环形器的输出端还连接有光纤耦合器，光纤耦合器的一个输出端与波分复用器连接，光纤耦合器的另一个输出端为整个激光器的输出端；所述波分复用器、YAG-SiO₂掺杂光纤、第一光纤环形器、偏振控制器、第二光纤环形器和光纤耦合器共同构成环形腔。

2.根据权利要求1所述的基于瑞利散射的高功率窄线宽光纤激光器，其特征在于，所述YAG-SiO₂掺杂光纤的纤芯为SiO₂与稀土离子掺杂的钇铝石榴石YAG混合构成；掺杂的稀土离子为Yb³⁺、Cr³⁺、Er³⁺、Tm³⁺中任意一种或Er³⁺/Yb³⁺共掺杂离子；稀土离子在纤芯中为均匀掺杂，稀土离子掺杂浓度大于1×10²⁰ions/cm³；所述YAG-SiO₂光纤的纤芯为钇铝石榴石YAG和SiO₂混合构成。

3.根据权利要求1所述的基于瑞利散射的高功率窄线宽光纤激光器，其特征在于，所述YAG-SiO₂掺杂光纤与第一光纤环形器的第一端口连接；高反射率光纤布拉格光栅与第一光纤环形器的第二端口连接；所述偏振控制器与第一光纤环形器的第三端口连接；所述偏振控制器与第二光纤环形器的第一端口连接，所述YAG-SiO2光纤与第二光纤环形器的第二端口连接，所述光纤耦合器与第二光纤环形器的第三端口连接。

4.根据权利要求3所述的基于瑞利散射的高功率窄线宽光纤激光器，其特征在于，所述第一光纤环形器与第二光纤环形器的工作波长均为1μm；第二光纤环形器第一端口到第二端口插入损耗为1.02dB；第二光纤环形器第二端口到第三端口插入损耗为1.16dB；第二光纤环形器第二端口到第一端口隔离度为20dB；第二光纤环形器第三端口到第二端口隔离度为20dB。

5.根据权利要求1所述的基于瑞利散射的高功率窄线宽光纤激光器，其特征在于，高反射率布拉格光纤光栅3dB带宽为0.2nm，反射率为95％以上。

6.根据权利要求1所述的基于瑞利散射的高功率窄线宽光纤激光器，其特征在于，所述YAG-SiO₂掺杂光纤长度为1m，所述YAG-SiO₂光纤的长度为200m；YAG-SiO₂掺杂光纤和YAG-SiO₂光纤的光纤芯径均为105μm。

7.根据权利要求1所述的基于瑞利散射的高功率窄线宽光纤激光器，其特征在于，所述光纤耦合器的工作波长为1μm，分光比为10:90。

8.根据权利要求1所述的基于瑞利散射的高功率窄线宽光纤激光器，其特征在于，所述泵浦激光器为单模半导体激光器，输出泵浦光的中心波长为976nm。

9.一种如权利要求1-8任意一项所述高功率窄线宽光纤激光器的工作方法，其特征在于，包括步骤如下：

1)泵浦激光器发出泵浦光，泵浦光激发YAG-SiO₂光纤产生受激瑞利散射光；泵浦光和受激瑞利散射光在同一环形光路中传播；

2)第二光纤环形器第二端口的泵浦光经过YAG-SiO₂光纤后被法拉第旋转镜反射，为受激瑞利散射光提供泵浦；

3)YAG-SiO₂光纤中的受激瑞利散射光通过第二光纤环形器的第三端口耦合回环形腔；

4)受激瑞利散射光再次经法拉第旋转镜反射后再次回到环形腔；受激瑞利散射光在回环形腔经过数次往返后从被泵浦的YAG-SiO₂掺杂光纤获得增益，从而变成起振纵模并从光纤耦合器输出。