[发明专利]基于分布式外反馈的波长可调超窄线宽集成式光纤激光器

说明书

本发明提供一种基于分布式外反馈的波长可调超窄线宽集成式光纤激光器，包括光纤激光器主腔和分布式外反馈结构，光纤激光器主腔中增益光纤在泵浦源的激励下产生自发辐射能量，高反射率光纤布拉格光栅从自发辐射能量中选择出特定波长的辐射信号；分布式外反馈结构根据辐射信号产生分布反馈信号并将分布反馈信号反向传输回光纤激光器主腔，对光纤激光器主腔内辐射信号的性能参数进行极致调控，并且辐射信号在光纤激光器主腔内通过增益光纤不断增益放大，最终形成特定波长的超窄线宽单纵模激光从光纤激光器主腔输出。本发明不仅可以实现单纵模激光输出，而且可以使线宽得到极致压缩，且输出激光波长可调。

技术领域

本发明属于激光器领域，具体涉及一种基于分布式外反馈的波长可调超窄线宽集成式光纤激光器。

背景技术

具有波长可控输出特性的超窄线宽光纤激光器因其具有相干长度长、光谱纯度高以及与其他光纤器件简单兼容等独特的优点而引起了人们的广泛关注。为了获得参数性能优越、结构紧凑且波长可调的光纤激光器的方法，人们进行了大量的研究。近年来，光纤激光器研究主要集中在具有长光纤谐振腔的单纵模光纤激光器上，其中线宽窄化效率取决于激光腔中光纤的长度。然而，具有太长的光纤谐振腔不可避免地耦合更多的环境噪声，并且更糟的是额外的频率边带。另外，也可通过采用短谐振腔的方法实现光纤激光器的单纵模运转，在此基础上利用伺服电路回馈的方式降低激光相位噪声，窄化激光线宽以提高激光相干性的目的。但是，这种激光频率稳定技术对实时匹配主腔激光波长变化的技术要求较高，因此在保证大范围且高性能波长调谐的激光输出中存在挑战。此外，这种技术结构复杂，成本较高，不利于高性能波长可调激光器的产业化发展。可见，现有光纤激光器在实现单纵模激光输出时，存在腔长长且引入噪声多或者虽腔长短但结构复杂、成本高的问题。

发明内容

本发明提供一种基于分布式外反馈的波长可调超窄线宽集成式光纤激光器，以解决现有光纤激光器在实现单纵模激光输出时，存在的腔长长且引入噪声多或者虽腔长短但结构复杂、成本高的问题。

根据本发明实施例的第一方面，提供一种基于分布式外反馈的波长可调超窄线宽集成式光纤激光器，其特征在于，包括光纤激光器主腔和分布式外反馈结构，所述光纤激光器主腔包括增益光纤以及分别位于所述增益光纤两端的低反射率光纤反射镜和中心波长可调的高反射率光纤布拉格光栅，所述增益光纤在泵浦源的激励下产生自发辐射能量并将所述自发辐射能量传递给所述中心波长可调的高反射率光纤布拉格光栅，所述高反射率光纤布拉格光栅从所述自发辐射能量中选择出特定波长的辐射信号并将所述辐射信号传输给所述分布式外反馈结构；

所述分布式外反馈结构根据所述辐射信号产生分布反馈信号并将所述分布反馈信号反向传输回所述光纤激光器主腔，对所述光纤激光器主腔内所述辐射信号的性能参数进行极致调控，并且所述辐射信号在所述光纤激光器主腔内通过所述增益光纤不断增益放大，最终形成特定波长的单纵模超窄线宽激光从所述光纤激光器主腔输出。

在一种可选的实现方式中，所述分布反馈信号为具有连续相位变化特征和波长自适应特性的分布式弱散射信号。

在另一种可选的实现方式中，所述分布反馈信号实时自动匹配所述光纤激光器主腔内的共振模式，抑制所述光纤激光器主腔内的自发辐射，增强所述光纤激光器主腔内的受激辐射，以对所述光纤激光器主腔内选择出的特定波长的辐射信号的模式进行选择。

在另一种可选的实现方式中，所述分布反馈信号对所述特定波长的辐射信号进行微扰，使输出的单纵模激光的线宽得以压缩。

在另一种可选的实现方式中，所述分布反馈信号对所述特定波长的辐射信号进行微扰，使输出的单纵模激光的相位噪声和强度噪声得以降低。

在另一种可选的实现方式中，还包括波分复用耦合器，所述高反射率光纤布拉格光栅位于所述增益光纤的第一端侧，所述增益光纤的第二端通过该波分复用耦合器分别与泵浦源结构、分布式外反馈结构、低反射率光纤反射镜连接，所述泵浦源结构通过所述波分复用耦合器将所述泵浦源提供给所述增益光纤；