[发明专利]一种基于光纤随机光栅的单频随机DBR光纤激光器

说明书

本发明公开了一种基于光纤随机光栅的单频随机DBR光纤激光器，属于光纤激光器技术领域，包括泵浦光源、反射端镜、增益光纤、输出端镜、波分复用器、光纤隔离器、半导体制冷器，泵浦光经反射端镜耦合进入增益光纤内，利用反射端镜选择出光纤随机光栅中的某个特定的超窄带反射峰用于纵模选择，使得光纤激光器能够在某个特定的超窄带反射峰处实现单峰激射，从而输出单频激光；激光器产生的单频激光被耦合到波分复用器后经光纤隔离器输出；半导体制冷器用于确保激光器不受环境温度变化的影响，提高了单频激光的稳定性。本发明的激光器具有结构简单、关键器件的加工参数要求低以及能够降低制作成本等特点，并且易于实现。

技术领域

本发明属于光纤激光技术领域，更具体地，涉及一种基于光纤随机光栅的单频随机DBR光纤激光器。

背景技术

单频光纤激光器具有窄线宽、极长的相干长度，低噪声等特点。目前，由于单频光纤激光器这些特点使得它获得了广泛的应用，包括相干激光雷达系统能够帮助实现高精度的成像以及实现对速度和距离等物理量的探测。此外，单频光纤激光器也在资源勘探系统、冷原子物理研究、气体的泄漏检测、管道的监控、光谱学以及空间通信等领域发挥着重要的作用。

目前，实现单频光纤激光器的技术路线大致可以分为三类：一类是在长腔光纤激光器中结合超窄带滤波器以实现单纵模的运转，从而获得单频激光输出，然而这一技术路线意味着激光器往往需要采用较多的光学器件，不利于激光器的小型化以及集成，并且这种方案也往往面临着易受环境温度的影响而发生纵模跳变；另外两类分别是在分布式反馈(DFB)光纤激光器以及分布布拉格反射(DBR)光纤激光器中实现单频输出，这两类激光器得益于均采用短的腔长能够使得激光器具有大的纵模间隔，大大降低了纵模选择的难度，使得激光器能够更加容易实现稳定的单频运转，并且也有利于整个激光器系统的小型化和集成。其中，DFB光纤激光器需要在高掺杂增益光纤上制作高质量的相移光纤光栅来确保激光器获得单频输出，然而现有的工艺水平制作这样的高质量的光栅是非常困难的；DBR光纤激光器的一大优势在于能够实现更高的功率输出，现有的DBR光纤激光器都需要采用超窄带输出端镜以确保能够保证单纵模运转，并且超窄带输出端镜往往采用超窄带的光纤布拉格光栅，由于需要确保高的加工精度才能够获得超窄带的反射谱，这大大增加了制作单频DBR光纤激光器的难度，并且激光腔的长度也因此受到限制，进而限制了其潜在的功率提升。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于光纤随机光栅的单频随机DBR光纤激光器，能够极大地降低制作超窄带输出端镜的技术难度，进而降低制作DBR光纤激光器的技术难度以及成本。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于光纤随机光栅的单频随机DBR光纤激光器，包括：泵浦光源、反射端镜、增益光纤、输出端镜和波分复用器，所述输出端镜为光纤随机光栅；

所述泵浦光源连接于所述反射端镜的一端；所述反射端镜的另一端连接于所述增益光纤的一端；所述增益光纤的另一端连接于所述输出端镜的一端；所述输出端镜的另一端连接于所述波分复用器的公共端；

所述泵浦光源用于产生泵浦光，所述泵浦光通过所述反射端镜耦合进入所述增益光纤进行放大，放大后的激光进入所述输出端镜；所述输出端镜的反射谱中存在一反射峰能够被所述反射端镜选择，使得所述光纤激光器能够在所述一反射峰处实现单峰激射，从而输出单频激光。

优选地，所述输出端镜为沿光纤轴向随机分布的子光栅构成的光纤随机光栅，所述子光栅为布拉格光栅。

优选地，所述光纤随机光栅的制作方法具体为：将光纤置于电动位移平台上，利用刻写光源刻写出一个子光栅后再将光纤沿轴向移动一段距离，并刻写下一个子光栅，刻写完每个子光栅后监测光纤随机光栅的反射谱，直至观察到所述反射谱中至少存在一反射峰能够被所述反射端镜选择出后停止刻写。

优选地，所述光纤随机光栅相邻子光栅之间的距离是随机的。