[发明专利]基于自发辐射抑制的超窄线宽激光器

说明书

本发明提供一种基于自发辐射抑制的超窄线宽激光器，包括依次设置的全反射器、第一横模选择器、多横模增益介质、第二横模选择器和部分反射器；多横模增益介质在接收到泵浦源后，将产生的自发辐射能量分布到多个横模上，并将分布到多个横模上的自发辐射能量分别传输给第一横模选择器、第二横模选择器；第一横模选择器和第二横模选择器从分布到多个横模上的自发辐射能量中，选择出分布在相同横模上的自发辐射能量，并对应传输给全反射器和部分反射器；全反射器、部分反射器以及两者之间的结构形成的谐振腔对选择出的横模上的自发辐射能量进行增益，最终形成单频激光从所述部分反射器的输出端输出。本发明结构简单、体积小、成本低且线宽压缩效果好。

技术领域

本发明属于激光器领域，具体涉及一种基于自发辐射抑制的超窄线宽激光器。

背景技术

超窄线宽的单频激光器由于其具有超长的相干长度以及极低的相位噪声，在光纤传感、光原子钟、相干光通信、激光雷达等领域中有着广阔的应用前景。激光器中由于自发辐射中的能级具有一定的宽度，其输出激光在频域上并不是理想的单频，而是存在一定的宽度，这是激光器线宽存在的根源，无法根除，而且由于其他因素的影响，如驱动电流稳定性，温度抖动，发光介质的晶格缺陷等都会对激光器的线宽造成很大影响。

现有技术中形成超窄线宽的单纵模激光束的方法多种多样，比如短腔法、饱和吸收体、多环环形腔等方法，但基于前述方法的激光器大多存在结构复杂、体积较大、成本高昂、线宽压缩效果不理想的缺陷，且传统线宽压缩方式始终无法消除由于激光自发辐射带来的线宽展宽，难以进一步实现对激光线宽的压缩，这大大的限制了超窄线宽的单纵模激光束的应用。

发明内容

本发明提供一种基于自发辐射抑制的超窄线宽激光器，以解决目前单频激光器结构复杂、体积较大、成本高昂和线宽压缩效果不理想的问题。

根据本发明实施例的第一方面，提供一种基于自发辐射抑制的超窄线宽激光器，包括依次设置的全反射器、第一横模选择器、多横模增益介质、第二横模选择器和部分反射器，其中所述全反射器的反射侧朝向所述第一横模选择器，所述部分反射器的反射侧朝向所述第二横模选择器，所述部分反射器的另一侧为其输出端；所述多横模增益介质在接收到泵浦源后，将产生的自发辐射能量分布到多个横模上，并将分布到多个横模上的自发辐射能量分别传输给所述第一横模选择器、第二横模选择器；

所述第一横模选择器和第二横模选择器从所述分布到多个横模上的自发辐射能量中，选择出分布在相同横模上的自发辐射能量，所述第一横模选择器将选择出的该横模上的自发辐射能量传输给所述全反射器，所述第二横模选择器将选择出的该横模上的自发辐射能量传输给所述部分反射器；

所述全反射器、部分反射器以及两者之间的结构形成谐振腔，所述谐振腔对选择出的该横模上的自发辐射能量进行增益，最终形成单频激光从所述部分反射器的输出端输出。

在一种可选的实现方式中，所述激光器为光纤激光器时，所述全反射器为窄带光纤布拉格光栅，所述第一横模选择器为第一单横模拉锥光纤，所述多横模增益介质为多横模增益光纤，所述第二横模选择器为第二单横模拉锥光纤，所述部分反射器为宽带光纤布拉格光栅，所述窄带光纤布拉格光栅、第一单横模拉锥光纤、多横模增益光纤、第二单横模拉锥光纤以及宽带光纤布拉格光栅依次连接；所述泵浦源为光泵浦；

所述光泵浦依次通过所述窄带光纤布拉格光栅、第一单横模拉锥光纤传输给所述多横模增益光纤，所述多横模增益光纤在接收到所述光泵浦后，将产生的自发辐射能量分布到多个横模上，并将分布到多个横模上的自发辐射能量分别传输给所述第一单横模拉锥光纤、第二单横模拉锥光纤；

所述第一单横模拉锥光纤和第二单横模拉锥光纤从所述分布到多个横模上的自发辐射能量中，选择出分布在相同横模上的自发辐射能量，所述第一单横模拉锥光纤将选择出的该横模上的自发辐射能量传输给所述窄带光纤布拉格光栅，所述第二单横模拉锥光纤将选择出的该横模上的自发辐射能量传输给所述宽带光纤布拉格光栅；