本實用新型專利技術公開了一種新型隨機分布反饋摻鉺光纖激光器，它可以實現穩定的、高泵浦轉化效率的連續激光輸出，屬于光纖激光器技術領域，包括泵浦激光器、合束器、全反射光纖光柵、摻鉺光纖及弱反射光纖光柵串。本實用新型專利技術利用弱反射光纖光柵串的安德森局域化效應及其隨機反射效應與全反射光纖光柵的反射效應相結合，構成了分布式的隨機反饋光學諧振腔，并利用摻鉺光纖對諧振光進行增益放大。與之前報道的基于瑞利散射或者拉曼效應原理的隨機分布反饋激光器相比，本實用新型專利技術既降低了泵浦激光閾值和激光器諧振腔長度，又突破了拉曼增益峰對泵浦激光波長的限制，并在實驗上驗證得到了極高的泵浦轉化效率，實現了激光波長的調諧。本實用新型專利技術適用于光纖傳感及光纖通信領域。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術具體涉及一種隨機分布反饋光纖激光器，屬于激光器
技術介紹
隨機激光器是利用隨機增益介質中光的多次散射產生非相干疊加而形成的無腔結構新型激光器，當滿足光散射的平均自由程足夠小時，光子連續發生多次散射形成安德森局域化現象，產生類似于諧振腔的閉合環形腔，從而形成隨機激光輸出。其在眾多領域有著傳統激光器無法替代的作用，例如作為流體檢測信號光，微結構光纖光源等。自2010年，英國阿斯頓大學S.K.Turitsyn教授在《NaturePhotonics》報道了一種新型隨機分布反饋光纖激光器以來，有關隨機激光器的研究不斷深入，近幾年來取得重大進步。但目前研究主要是利用光纖中的本征無序性引起的瑞利散射和拉曼散射效應作為產生隨機現象的機理。這種隨機反饋激光器雖然能提供空間不相干的、無模式競爭的連續激光輸出，但其高閾值功率、低轉化效率、低輸出功率以及需求較長的光纖一直是阻撓其向實際應用發展。在光纖中引起無序性的另一種方法是人為引入，2009年，一篇關于在摻鉺光纖上人為引入光纖光柵串可制成低閾值且包含多種競爭模式的隨機分布激光器的報告引起學者廣泛研究。但因為這種激光器受制于鉺纖上的光纖光柵溫度穩定性的影響，其輸出波長不穩定，因此未能得到長遠發展，但卻展示出利用弱光纖光柵串作為引入隨機成分的機制制作隨機分布光纖激光器的可能性。本專利技術在上述基礎上，將有源光纖(鉺纖)與弱反射光纖光柵串分離，消除有源光纖在泵浦激光進入過程中產熱對激光輸出穩定性的影響，制作出一種新型的、高泵浦轉化效率的、具有穩定輸出的隨機分布激光器。
技術實現思路
本專利技術針對現有技術的不足，提出了一種將弱反射光纖光柵串的安德森局域化效應及其空間分布式反射效應與全反射光纖光柵的反射效應相結合構成分布式隨機反饋光學諧振腔，并利用摻鉺光纖對光進行增益放大的新型隨機分布激光器。這種激光器有效的降低了閾值功率，極大地提高了轉化效率，并大大提高了激光器輸出穩定性。本專利技術解決技術問題所采取的技術方案如下。隨機分布反饋激光器包括泵浦激光器、合束器、全反射光纖光柵、摻鉺光纖、弱反射光纖光柵串。泵浦激光器與合束器一端相連，合束器的一端連接光纖光柵，合束器的另一端依次連接摻鉺光纖和弱反射光纖光柵串；激光由弱反射光纖光柵串一端輸出。弱反射光纖光柵串是由一定數量的反射率在1％以下的光纖光柵串聯構成，各弱反射光纖光柵的反射中心波長相同或者近似相同，各弱光柵距離隨機分布。本專利技術的工作原理：如圖1所示，泵浦光經過合束器后，進入摻Er3+光纖，Er3+吸收泵浦光能量后，從基態躍遷到高能級態，并以無輻射方式躍遷至亞穩態能級，Er3+離子不斷在上能級聚集，最終實現了能級間的粒子數反轉，從而產生受激輻射，對通過的C波段光進行光增益放大。經增益放大后的信號光經過弱反射串，由于弱反射串間的安德森局域化現象使得光在弱反射串內產生多次散射，其中的后向散射光再次經過鉺纖增益放大然后經過合束器進入全反射光纖光柵端，全反射光纖光柵將此光信號重新反射進入鉺纖增益放大。因此，泵浦光在鉺纖處產生的受激輻射光在弱反射光纖光柵串和全反射光纖光柵形成的諧振腔中不停地被放大，最終形成激光輸出。本專利技術由于弱反射光纖光柵串的引入，使其區別于傳統意義上的采用兩個中心波長匹配的光纖光柵形成的分布反饋激光器，具有隨機分布激光器激光輸出的激光不相干特性。本專利技術具有以下優點：利用弱反射光纖光柵串取代產生瑞利散射或者拉曼散射必須的長距離光纖，增加了結構緊湊型的同時有效提高了激光器的輸出效率，因為弱反射串具有較高的透射率，并且光纖損耗低；摻鉺光纖僅作為增益介質獨立置于激光器諧振腔中，摻鉺光纖自身隨泵浦光入射產生的大量熱量對全反射光纖光柵串沒有影響，可有效提高激光輸出穩定性；半開腔結構設計有效降低了閾值功率。附圖說明圖1為基于弱反射串的隨機分布反饋激光器的結構示意圖。具體實施方式下面結合具體附圖和實例對本專利技術作進一步描述，但不限于此。本專利技術實施如圖1所示，包括1480nm泵浦激光器1(半導體連續激光器，中心波長為1480nm，光譜帶寬為0.9nm，功率0-400mW連續可調)，1480/1550合束器2，全反射光纖光柵3，摻鉺光纖4(1.5m)，弱反射光纖光柵串(20個光纖光柵，單個光纖光柵反射率為5‰，每個光纖光柵長度5mm，兩相鄰光纖光柵距離在4-5m)，其特征在于泵浦激光器1與合束器2一段相連，合束器2的一端連接光纖光柵3，合束器的另一端依次連接摻鉺光纖和弱光纖光柵串；激光由弱反射光纖光柵串一端輸出。在該激光器的輸出端依次為跳線和光譜儀或光功率計相連后，就可以觀測出輸出激光的光譜及功率特性。本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種隨機分布反饋激光器，包括泵浦激光器，合束器，全反射光纖光柵，摻鉺光纖，及弱反射光纖光柵串，其特征在于泵浦激光器與合束器一端相連，合束器的一端連接全反射光纖光柵，合束器的另一端依次連接摻鉺光纖和弱光纖光柵串，激光由弱光纖光柵串一端輸出，其中弱反射光纖光柵串是由一定數量的反射率在1％以下的光纖光柵串聯構成，各弱反射光纖光柵的反射中心波長相同，光柵間距離隨機分布。
【技術特征摘要】
1.一種隨機分布反饋激光器，包括泵浦激光器，合束器，全反射光纖光柵，摻鉺光纖，
及弱反射光纖光柵串，其特征在于泵浦激光器與合束器一端相連，合束器的一端連接
全反射光纖光柵，合束器的另一端依次連...
【專利技術屬性】
技術研發人員：董新永，劉遠洋，宋婧璇，袁俊偉，林云峰，周孟暉，
申請(專利權)人：中國計量學院，
類型：新型
國別省市：浙江;33
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