[发明专利]一种抑制高阶拉曼的光纤激光器种子源

说明书

本发明公开了一种抑制高阶拉曼的光纤激光器种子源，包括拉曼种子激光器、拉曼泵浦光纤振荡器，所述的拉曼泵浦光纤振荡器为长腔长光纤振荡器，腔内渡越时间大于200ns，拉曼种子激光器的激光通过拉曼泵浦光纤振荡器，在不额外增加拉曼增益的情况下，获得时序稳定的拉曼信号光，实现在混合增益光纤放大器中抑制高阶拉曼。本发明公开的光纤激光器种子源，不包括多级光纤预放大器，同时具有很好的高阶拉曼抑制效果，适合作为实现高功率混合增益光纤放大器的种子源。

技术领域

本发明属于激光技术领域，涉及一种抑制高阶拉曼的光纤激光器种子源。

背景技术

光纤激光具有高效率、高光束质量、高紧凑度等优点，被广泛应用于现代高科技工业加工技术中。输出波长大于1100nm的激光在激光倍频、级联泵浦掺铒光纤、掺丢光纤、气体检测、激光导星具有重要的应用价值。实现大于1100nm激光输出有多种方式，包括直接掺镱激光输出、拉曼光纤振荡器或拉曼光纤放大器、混合增益光纤放大器等。直接掺镱激光输出1100nm以上的激光会面临强烈的放大自发辐射问题，难以获得纯净的光谱。采用拉曼光纤振荡器或拉曼光纤放大器，通常需要很长的传输光纤，以保证足够的拉曼增益，但是会导致受激布里渊散射效应的阈值大幅度降低，不适合实现高功率激光输出。相比于以上方案，混合增益光纤放大器将掺镱光纤的稀土增益与拉曼增益结合，是实现波长大于1100nm的高功率激光输出的有效技术方案。混合增益光纤放大器的基本原理是先将泵浦光通过稀土增益转换为拉曼泵浦光，再结合拉曼增益和稀土增益，将拉曼泵浦光转换为拉曼信号光。目前基于混合增益光纤放大器，已经实现了数千瓦级的长波段激光输出。进一步提升高功率混合增益光纤激光器系统主要面临两方面问题：(1)模式不稳定效应，由于在拉曼激光器中存在信号光向拉曼光的波长转换，因此产生的热负载将在光纤纵向产生热光栅，引起基模向高阶模式发生定向耦合，导致光束质量退化。(2)高阶拉曼的产生，在混合增益光纤放大器中，提升拉曼增益的同时也会降低高阶拉曼的阈值，而一级拉曼信号光向高阶拉曼激光的转换会导致一级拉曼信号光功率降低。为了抑制高阶拉曼的产生，需要获得时序稳定的拉曼信号光，常用的技术手段为采用时域稳定的激光器作为激光器种子，如单频光纤激光器、ASE光源(CN201811034544.4、CN201910550599.9)等。单频光纤激光器和ASE光源种子的输出功率通常在mW量级，因此采用以上两种激光器的激光系统通常包括多级光纤预放大器，将功率放大至数瓦或数十瓦之后方可接入高功率光纤放大系统，这使得系统成本变高，结构复杂，但是具有很好的高阶拉曼抑制效果。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供了一种结构简单、低成本、具有高阶拉曼抑制效果的光纤激光器种子源，以实现高功率混合增益光纤放大器。该种子源包括拉曼种子激光器、拉曼泵浦光纤振荡器，所述的拉曼泵浦光纤振荡器为长腔长光纤振荡器，拉曼种子激光器的激光通过拉曼泵浦光纤振荡器，以此获得时序稳定的拉曼信号光，实现在混合增益光纤放大器中抑制高阶拉曼。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种抑制高阶拉曼的光纤激光器种子源，包括依次连接的第一拉曼种子激光器1-1、拉曼泵浦光纤振荡器1-2，所述拉曼泵浦光纤振荡器1-2包括依次连接的第一泵浦光源1-5、第一泵浦信号合束器1-6、高反光栅1-7、第一双包层掺镱光纤1-8、第一双包层传能光纤1-9，低反光栅1-10和第一包层光滤除器1-11；所述第一拉曼种子激光器1-1产生拉曼信号光，波长为λ1，所述拉曼泵浦光纤振荡器1-2产生拉曼泵浦光，波长为λ2，其中，两者关系满足λ1等于λ2的一级受激拉曼散射平移波长，第一拉曼种子激光器1-1的输出光纤熔接拉曼泵浦光纤振荡器1-2的输入光纤，产生的拉曼信号光通过拉曼泵浦光纤振荡器1-2，所述拉曼泵浦光纤振荡器1-2为长腔长光纤振荡器，腔内渡越时间不低于200ns。

进一步的改进，所述第一拉曼种子激光器1-1包括拉曼种子源1-3，拉曼种子源1-3的输出光纤连接隔离器1-4的输入光纤，隔离器1-4的输出光纤与第一拉曼种子激光器1-1的输出光纤连接，拉曼种子源1-3为单模半导体激光器或者单频激光器。