[发明专利]基于倾斜平行刻写光纤光栅阵列的多波长随机光纤激光器

说明书

本发明公开了基于倾斜平行刻写光纤光栅阵列的多波长随机光纤激光器，属于光纤激光器技术领域，包括泵浦光源、光纤光栅阵列、光栅轴向拉伸装置、波分复用器和增益放大单元，泵浦光通过波分复用器耦合进入增益放大单元对其进行激励，增益放大单元对光路中的泵浦光源增益放大；光纤光栅阵列经光栅轴向拉伸装置应变调节改变其中心波长后，提供增益光的反馈和波长选择；经光纤光栅阵列反射的增益光在增益放大单元中进行放大，随泵浦光源功率的提高逐渐形成多波长随机激光输出。本发明使用倾斜平行刻写光纤光栅阵列同时作为多波长选择器件和一端激光腔高反镜，另一端使用拉曼光纤提供瑞利散射反馈，减少了构成激光器的器件数量，结构更简单。

技术领域

本发明属于光纤激光器技术领域，更具体地，涉及一种基于倾斜平行刻写光纤光栅阵列的多波长随机光纤激光器。

背景技术

多波长光纤激光器在光通信、光纤传感、激光测距和光谱分析等领域应用广泛。目前多波长光纤激光器主要采用两种方式实现多波长激射：

(1)腔内加入多波长选择器件，如法布里-珀罗滤波器、光纤布拉格光栅、Sagnac环和Lyot滤波器等，这种方式可以通过调节多波长选择器件实现多波长激射参数的调控，但是会破坏原有腔结构并引入附加损耗；

(2)利用受激布里渊散射、受激拉曼散射和四波混频等非线性效应，这种方式可以通过调节泵浦光波长控制激射波长，但是多波长参数如波长间隔由光纤确定，可调性较差；

近些年随机光纤激光器逐渐成为产生多波长激光的一个重要方式。相较于采用稀土掺杂光纤提供增益的传统多波长光纤激光器，随机光纤激光器具有结构简单、无模式和相干性低等优点，同时可以方便地结合受激拉曼散射提高泵浦利用效率以及实现更多波段的激射。随着飞秒激光直写技术的发展，使用飞秒激光可以灵活制备各种参数的光纤光栅，基于这种技术并结合随机光纤激光技术，有望实现一种多参数灵活可调谐的多波长随机光纤激光器，有利于实际应用。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于倾斜平行刻写光纤光栅阵列的多波长随机光纤激光器，其目的在于通过将光纤光栅阵列固定于光栅轴向拉伸装置上以通过应变调节中心波长，从而提供增益光的反馈和波长选择，由此解决现有技术中多波长随机光纤激光器可调性较差的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于倾斜平行刻写光纤光栅阵列的多波长随机光纤激光器，所述激光器为半开腔结构，包括泵浦光源、光纤光栅阵列、光栅轴向拉伸装置、波分复用器和增益放大单元；

所述泵浦光源连接所述波分复用器的输入端；所述波分复用器的输出端连接所述增益放大单元；所述光纤光栅阵列固定设置于所述光栅轴向拉伸装置；

所述泵浦光源用于产生泵浦光，所述泵浦光通过所述波分复用器耦合进入所述增益放大单元对其进行激励，所述增益放大单元用于受激产生铒离子增益、拉曼增益和瑞利散射反馈并对光路中的泵浦光源增益放大；所述光纤光栅阵列经所述光栅轴向拉伸装置应变调节改变其中心波长后，提供增益光的反馈和波长选择；经所述光纤光栅阵列反射的增益光在所述增益放大单元中进行放大，随着所述泵浦光源功率的提高逐渐形成多波长随机激光输出。

优选地，所述光纤光栅阵列包括光纤纤芯及多个高反射率光纤光栅，所述多个高反射率光纤光栅沿所述光纤纤芯轴向平行分布。

优选地，所述多个高反射率光纤光栅的反射率相同，但中心波长均不同。

优选地，所述多个高反射率光纤光栅均由飞秒激光采用逐点法刻写。

优选地，所述光纤光栅阵列的制作方法具体为：将光纤置于位移平台上，借助飞秒激光使用逐点法刻写出第一个光纤光栅后再将光纤沿轴向移动一段距离，并再次刻写一个中心波长更长的光纤光栅；刻写过程中实时监测光纤光栅的透射谱和反射谱，直至获得具有目标透射谱和反射谱的倾斜平行刻写光纤光栅阵列。