[发明专利]一种半开腔式线偏振及超窄线宽多波长随机光纤激光器

说明书

本发明提供了一种半开腔式线偏振及超窄线宽多波长随机光纤激光器。其结构包括重叠光纤光栅、稀土掺杂增益光纤、波分复用器、泵浦激光光源、光纤在线起偏器、保偏光纤环、保偏光纤隔离器和重叠光纤光栅轴向应变调节装置；重叠光纤光栅、稀土掺杂增益光纤、波分复用器、光纤在线起偏器、保偏光纤环和保偏光纤隔离器依序相接，波分复用器的双光纤端的泵浦光端与泵浦激光光源的输出端连接，保偏光纤隔离器的输出端作为激光输出端口。本发明结合使用重叠光纤光栅和保偏光纤随机分布反馈实现多波长随机光纤激光器，相比单模光纤随机分布反馈机制，可以得到抗外界干扰能力更强的多波长随机激光输出，实现其在对随机光纤激光源有更高性能需求领域的应用。

技术领域

本发明涉及光纤激光器领域，具体地说是一种半开腔式线偏振及超窄线宽多波长随机光纤激光器。

背景技术

随机激光器不具有严格的光学谐振腔结构，其激光形成由随机增益介质中光波的多重分布散射放大。与传统激光器相比，随机激光器具有诸多优点，如辐射方向与强度分布随机、泵浦阈值低、窄线宽输出等特性。随机光纤激光器（又称随机分布反馈光纤激光器）是近几年刚被提出（2010年，由Turitsyn等人在Nature Photonics期刊发表论文报道）的一种新型光纤激光器，其也不具有标准的谐振腔，结构简单、输出连续稳定、相干距离长、容易实现宽带连续调谐、成本低，且比传统随机激光器具有更好的方向性，有望在非线性光学、光纤传感、光学测量、光通信、医学等科学领域发挥极大的应用价值。

可实现随机光纤激光器的结构包括全开腔、半开腔和环形腔，且有研究表明：半开腔具有最低的激光阈值，原则上可以降为全开腔的一半。半开腔意思是采用光纤布拉格光栅（简称光纤光栅）作为谐振腔的一端腔镜，而另一端采用长距离光纤中的瑞利散射进行随机分布反馈。通过窄带光纤光栅的加入，不仅可以实现欲得到的任意波长，而且激光输出线宽可以大大减小，提升随机激光器的整体性能。由于随机光纤激光器的提出是基于普通单模光纤中的受激拉曼增益放大效应，随后的研究大都集中在基于拉曼放大的随机光纤激光器上，然而拉曼增益放大阈值普遍很高，基本上在W量级以上，故需要高功率泵浦激光器，使得成本较高。最近，基于受激布里渊散射放大效应的随机光纤激光器也被提出，其可以实现低噪声、窄线宽、较高光信噪比的激光输出，然而系统需要一台光束质量很好的布里渊泵浦激光器，同样造成随机光纤激光器造价的提升，而且系统体积较大。稀土掺杂增益光纤具有增益高、带宽大等优点，且制作成本很低，如果用于制作随机光纤激光器有望大幅度降低成本，而且可以大大缩短用于产生随机反馈光纤的长度。

目前，基于掺铒光纤放大的随机光纤激光器已有一些报道和少数专利申请。然而，使用大长度的普通单模光纤作为随机分布反馈光纤，其抗外界干扰影响的能力还不够强，尤其是外界扰动引起的光纤内偏振态的变化，会引起输出激光的频率、功率的波动。

发明内容

本发明的目的就是提供一种半开腔式线偏振及超窄线宽多波长随机光纤激光器，通过引入重叠光纤光栅选择波长和使用高质量的保偏光纤环做随机分布反馈，可实现具有强抗外界干扰能力的高稳定性线偏振及超窄线宽输出的多波长随机光纤激光输出，这在非线性光学、光纤传感、光学测量、光通信、微波光子学等领域具有潜在的应用价值。

本发明的目的是这样实现的：一种半开腔式线偏振及超窄线宽多波长随机光纤激光器，包括重叠光纤光栅、稀土掺杂增益光纤、波分复用器、泵浦激光光源、光纤在线起偏器、保偏光纤环、保偏光纤隔离器和重叠光纤光栅轴向应变调节装置；所述重叠光纤光栅通过光纤夹具或胶水固定在所述重叠光纤光栅轴向应变调节装置的上表面；

所述重叠光纤光栅的一端与所述稀土掺杂增益光纤的一端连接，所述重叠光纤光栅的另一端闲置并制成斜8°角端面，所述稀土掺杂增益光纤的另一端与所述波分复用器的单光纤端连接，所述波分复用器的双光纤端的泵浦光端与所述泵浦激光光源的输出端连接，所述波分复用器的双光纤端的信号光端与所述光纤在线起偏器的输入端连接，所述光纤在线起偏器的输出端与所述保偏光纤环的一端连接，所述保偏光纤环的另一端与所述保偏光纤隔离器的输入端连接，所述保偏光纤隔离器的输出端作为激光输出端口；