[发明专利]一种抑制光纤中受激布里渊散射的方法及系统

说明书

本发明公开了一种抑制光纤中受激布里渊散射的方法及系统，方法包括S100：种子源输出的信号光及泵浦光源输出的泵浦光，注入的泵浦光迅速转换成信号光；S200：利用45度倾斜光纤光栅对正向信号光进行偏振化处理，通过光电探测器探测光强，并将其传送到控制模块进行解析，控制模块根据算法作出解析并给偏振控制器发出指令，精确调解光偏振态，控制输出光的功率，并将信号光以最大光功率的偏振态输出；S300：当信号光强度超过阈值时产生SBS效应，继续注入掺杂光纤的泵浦光转化成反向Stokes光；S400：利用45度倾斜光纤光栅对反向Stokes光进行偏振化处理，通过光电探测器探测光强。本发明通过双偏振控制环系统实现了正向信号光保持而对反向Stokes光高效抑制的功能。

技术领域

本发明属于光纤激光器技术领域，更具体地，涉及一种抑制光纤中受激布里渊散射的方法及系统。

背景技术

光纤激光器具有高光束质量、高转换效率、高集成度以及便于热管理等特点，已成为目前最热门的激光技术之一，应用场景遍布包括光通信、工业加工、国防安全、生物医疗等领域。其中光谱宽度小于或在0.1nm量级的窄线宽光纤激光器更是因为其高相干性、低噪声系数等优势，在光束合成、非线性频率转换、引力波探测等领域具有广阔的应用前景。然而，当纤芯中激光功率达到受激布里渊散射阈值后，所产生的反向传输Stokes光将对光纤激光器系统造成严重损害，因此被视为限制窄线宽激光器输出功率的首要因素。

目前主要通过优化光纤、优化泵浦结构、优化增益谱来实现对受激布里渊散射的抑制。通过增大光纤有效模场面积、减小光纤长度和有效长度的方法有助于提高受激布里渊散射阈值，但是容易激发产生高阶模，不利于抑制模式不稳定性效应。通过优化主放大器泵浦结构提升阈值的方法对布里渊散射阈值的抑制效果有限。通过施加温度或应力梯度展宽布里渊增益谱，优化相位调制信号实现频谱展宽的方法系统复杂，易受环境扰动。专利文献CN109378687B公开了一种光纤激光放大器中的受激布里渊散射抑制方法，利用倾斜光纤光栅在布里渊波段具有高损耗性，抑制光纤激光放大器系统中产生的后向Stokes光，提升光纤激光放大器的SBS阈值。据报道，这种倾斜布拉格光栅对后向Stokes光的平均滤除率大于16dB(田鑫，王蒙，王泽锋.基于倾斜光栅Bragg光栅的受激布里渊散射滤波器.光学学报，2020,40(10))。但是该方法会引起信号光的损耗，影响激光放大性能。由于该方法要求信号光波长和反向Stokes光波长分别位于光栅的通带区域和阻带区域，因此对光栅的制作工艺要求较高。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种抑制光纤中受激布里渊散射的方法，正向信号光/反向Stokes光经过45度倾斜光纤光栅进行偏振化处理，通过光电探测器探测光强，将其传送给控制模块，控制模块根据控制算法做出解析，并给偏振控制器发送指令，精确调节光偏振态。通过这种双偏振控制环系统实现了正向信号光保持而对反向Stokes光高效抑制的功能。

为了实现上述目的，按照本发明的第一方面，提供一种抑制光纤中受激布里渊散射的方法，包括：

S100：种子源输出的信号光及泵浦光源输出的泵浦光，通过信号泵浦合束器注入到掺杂光纤中，注入的泵浦光迅速转换成信号光；

S200：利用45度倾斜光纤光栅对正向信号光进行偏振化处理，通过光电探测器探测光强，并将其传送到控制模块进行解析，控制模块根据算法作出解析并给偏振控制器发出指令，精确调解光偏振态，控制输出光的功率，并将信号光以最大光功率的偏振态输出；

S300：当信号光强度超过阈值时产生SBS效应，继续注入掺杂光纤的泵浦光转化成反向Stokes光；

S400：利用45度倾斜光纤光栅对反向Stokes光进行偏振化处理，通过光电探测器探测光强，并将其传送到控制模块，控制模块根据算法作出解析并给偏振控制器发出指令，精准调解光偏振态，控制输出光的功率，将反向Stokes光以最小功率的偏振态输出。

进一步地，所述算法包括：