[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

说明书

本发明涉及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。本发明所述激光器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。

技术领域

本发明涉及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，属于光纤激光器的技术领域。

背景技术

高功率窄线宽单频光纤激光器可以在实现高输出功率的同时，保证激光具有良好的时间、空间相干性，噪声低，结构紧凑，光束质量好等优点，在工业生产、科学研究及国防等均有着重要的应用。例如，高功率窄线宽单频光纤激光器可应用于光束合成、激光雷达、引力波探测、光纤通信、非线性频率转换、光电对抗等领域。

在高功率单频光纤激光器的产生过程中，由于具有光纤的纤芯面积小、长度长的特点，使得激光在光纤中放大时容易产生受激布里渊散射等非线性效应，其产生的斯托克斯光容易对激光器元件产生损伤，因而极大影响了激光器的输出功率。利用受激瑞利反向散射作为线宽压窄机制可以将单纵模光纤激光器的线宽压缩到1kHz以下。而在高功率的光纤激光器中，受激布里渊增益因子比受激瑞利散射的增益因子大两个数量级，且受激瑞利散射的增益带宽较小，因而极易被掩埋在增益带宽较宽的受激布里渊散射增益谱中。因此，要实现高功率窄线宽单频光纤激光器需要有效提高光纤的受激布里渊散射散射阈值。

目前提高光纤的受激布里渊阈值，常采用的方法为在光纤上进行分段拉锥，减小增益光纤长度等。例如中国专利，公开号CN105958314A公开的单纵模窄线宽布里渊激光器就是利用拉锥的级联形成受激瑞利散射，从而实现对激光器线宽的压缩。分段拉锥的方法不仅制作工艺复杂，而且经过拉锥后的非均匀光纤稳定性下降，传输损耗增大。为了累积受激瑞利散射通常会使用百米量级的非均匀光纤，这极大地限制了激光器的性能。

而减小增益光纤长度的方法，虽然可以降低阈值，但是由于目前常用的石英基质增益光纤受限于稀土离子的浓度淬灭效应，其掺杂浓度水平无法进一步提升,因而泵浦吸收系数普遍偏低,减小增益光纤的长度也会减小激光的转换效率，影响其输出功率。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种基于瑞利散射的高功率窄线宽光纤激光器。

本发明还提供一种上述高功率窄线宽光纤激光器的工作方法。

本发明的技术方案为：

一种基于瑞利散射的高功率窄线宽光纤激光器，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。