[发明专利]综合抑制大功率单频光纤激光SBS和TMI的方法

说明书

本发明提出一种综合抑制大功率单频光纤激光SBS和TMI的方法，属于光纤激光技术领域。本发明将大功率单频光纤激光系统中的主放大器增益光纤螺旋弯曲引入弯曲损耗抑制TMI，同时顺着主放大器增益光纤长度方向将其依次划分为多个区段，对各个区段的主放大器增益光纤分别进行不同的温度控制，使得受激布里渊散射增益谱展宽，平均增益降低，实现受激布里渊散射效应的有效抑制。

技术领域

本发明属于光纤激光技术领域，特别涉及一种综合抑制大功率单频光纤激光SBS和TMI的方法。

背景技术

高功率、高光束质量单频光纤激光在非线性频率变换、引力波探测、相干雷达、光谱合成、相干合成等领域具有强烈应用需求。采用单一激光振荡器直接输出单频光纤激光功率提升能力有限。为有效提升单频光纤激光的输出功率，通常采用种子源主振荡功率放大的技术方案，即使用低功率的光纤激光器作为主振荡种子源，然后采用多级放大器结构进行功率放大。然而，高功率单频光纤激光的功率提升极易受到受激布里渊散射效应(SBS)和模式不稳定效应 (TMI)的双重限制。特别的，单频光纤激光谱功率密度高、非线性效应强的特征使得受激布里渊散射效应(SBS)和模式不稳定效应(TMI)的抑制方法在光纤放大器结构参数(增益光纤纤芯/包层尺寸、泵浦吸收系数、泵浦波长等) 设计方面存在诸多的内在矛盾性，进而导致单频光纤激光的最高输出功率远滞后于常规的宽谱光纤激光。

为了进一步提升单频光纤激光的输出功率，国内外研究人员从光纤放大器增益光纤设计层面出发，相继提出了锥形光纤、多芯光纤、螺旋光纤作为增益介质，权衡受激布里渊散射效应(SBS)和模式不稳定效应(TMI)的技术方案。但是，从光纤放大器结构布局方面设计出适合于高功率单频运转下的受激布里渊散射效应(SBS)和模式不稳定效应(TMI)综合抑制方法和装置还未见报道。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种综合抑制大功率单频光纤激光SBS和TMI的方法。

为实现上述技术目的，本发明提出的技术方案为：

本发明提供一种综合抑制大功率单频光纤激光SBS和TMI的方法，将大功率单频光纤激光系统中的主放大器增益光纤螺旋弯曲引入弯曲损耗抑制TMI，同时顺着主放大器增益光纤长度方向将其依次划分为多个区段，对各个区段的主放大器增益光纤分别进行不同的温度控制，改变主放大器增益光纤其纤芯沿其纵向长度方向的温度分布，使得受激布里渊散射增益谱展宽，平均增益降低，实现受激布里渊散射效应的有效抑制。

进一步地，本发明中：顺着主放大器增益光纤长度方向依次将主放大器增益光纤分为N个区段，顺着主放大器增益光纤长度方向将第一区段至第N个区段的温度控制为呈上升趋势。

进一步地，本发明中：通过各个区段的主放大器增益光纤分别进行不同的温度控制，使得相邻区段间的温度差相等。

进一步地，本发明中：通过各个区段的主放大器增益光纤分别进行不同的温度控制，使得第一区段至第N个区段的温度梯度的变化范围在-20℃到80℃之间。

进一步地，本发明中：主放大器增益光纤的第一区段至第N个区段中，各区段的光纤长度相等。

进一步地，本发明所述主放大器增益光纤设置在温度调制装置上。

进一步地，本发明所述温度调制装置为平板式分区温度调制装置，所述平板式分区温度调制装置，包括平板，所述平板上设置有光纤绕制区域，所述光纤绕制区域上设置有一个以上的螺旋光纤凹槽，所述主放大器增益光纤顺其长度方向依次划分的各区段顺次绕制在所述螺旋光纤凹槽内；所述光纤绕制区域划分为多个温控区域，各个温控区域各自对应一个区段的增益光纤，同时各个温控区域各自对应有独立的温控结构，通过对各温控区域的温度进行独立控制进而独立控制各区段增益光纤的温度。进一步地，所述温控结构为水流温控结构，所述水流温控结构包括换热通道，各温控区域对应的换热通道分别对应连接相应的进水口和出水口，通过控制输入到各温控区域对应的换热通道内的水流温度实现对各温控区域温度的独立控制。