[发明专利]抑制掺铥光纤激光器的激光MOPA放大系统SBS效应的方法

说明书

本发明提供一种抑制掺铥光纤激光器的激光MOPA放大系统SBS效应的方法，其包括在主振荡器和功率放大器之间设置矩形光谱整形器，所述矩形光谱整形器被配置为将主振荡器发出的激光脉冲的高斯型光谱调整为矩形光谱后输出至功率放大器；还包括采用后向泵浦方式及掺杂密度较高的光纤。本发明通过设置矩形光谱整形器，首先将种子激光发出的高斯型光谱整形为矩形光谱，再进入功率放大器，可以有效抑制SBS效应；采用后向泵浦的方式，减少抽运能量的浪费，提高了能量抽运效率，降低了SBS效应的影响；采用掺杂密度较高的光纤，进而以更短的长度充分吸收抽运光，使得最佳光纤长度Lout变小，减少信号光与Stokes信号的相互作用长度，从而有效抑制SBS效应。

技术领域

本发明涉及光纤激光器技术领域，具体涉及一种抑制掺铥光纤激光器的激光MOPA放大系统SBS效应的方法。

背景技术

掺铥光纤激光器能发射2000nm的激光，这个波长的激光由于处于中红外波段而具有广泛的应用市场。但是掺铥光纤激光器输出的激光功率较小，因此需要对掺铥光纤激光器发出的激光进行放大，提高激光的功率，得到大能量的激光，以满足激光应用的需求。

现在用于对掺铥光纤激光器的激光进行放大的最有效的放大系统，是基于MOPA(Master Oscillator and Power Amplifier，主振荡和功率放大)结构的放大系统。如图1所示，现有的激光MOPA放大系统分为两部分，一部分，是基于调制脉冲种子源的主振荡器(Master Oscillator)，其包括种子激光(Seed laser)；另一部分，是功率放大器(PowerAmplifier)，其包括掺铥光纤(Thulium Doped Fiber，TDF)和二极管泵浦(LD pumping)，其中TDF同时作为增益介质，二极管泵浦分别设置于所述TDF的前向和后向，采用双向泵浦的方式；所述主振荡器和所述功率放大器之间通过光隔离器(Optical Isolator)进行隔离。激光MOPA放大系统具有时间特性灵活、转换效率高等优点。

对于需要较高脉冲峰值功率的应用场景来说，掺铥光纤激光器是一种较为理想的光源。通过激光MOPA放大系统，能极大提高激光的输出功率，但是激光MOPA放大系统在提高激光输出功率的同时，也受到一些不利因素的限制，其中一个不利因素为受激布里渊散射(SBS)效应。SBS效应属于非线性效应，相比连续波光纤激光器，脉冲光纤激光器具有更高的峰值功率，因此其受非线性效应的影响也更为严重。

SBS效应将放大器中相当部分的信号光转变为后向传输的Stokes光，后向传输的Stokes光会在有源光纤中被放大，消耗反转粒子数，影响正向输出的转换效率，降低激光放大的效果，是阻碍激光放大的不利因素。同时，激光MOPA放大系统也会对对反向光进行放大，进而可能对放大器前级的泵浦和种子激光造成损伤。因此，在激光放大过程中，如何抑制甚至消除SBS效应，就成为提高激光放大功率时必须考虑的一个重要问题。

发明内容

为解决以上技术问题中的至少一个，本发明提供了一种抑制掺铥光纤激光器的激光MOPA放大系统SBS效应的方法。

一种抑制掺铥光纤激光器的激光MOPA放大系统SBS效应的方法，包括在主振荡器和功率放大器之间设置矩形光谱整形器，所述矩形光谱整形器被配置为将主振荡器发出的激光脉冲的高斯型光谱调整为矩形光谱后输出至功率放大器。

优选的是，所述矩形光谱整形器包括偶数个相位调制器，所述偶数个相位调制器串联设置于主振荡器和功率放大器之间。

上述任一方案优选的是，所述矩形光谱整形器还包括控制器，所述控制器被配置为与偶数个相位调制器分别连接。

上述任一方案优选的是，所述控制器还被配置为产生连续正弦信号，以对偶数个相位调制器分别进行驱动控制，增强弱光谱线的强度，进而使得主振荡器发出的激光脉冲的高斯型光谱经过偶数个相位调制器后被调整为矩形光谱输出。