[发明专利]用于评价高功率光纤激光系统时域稳定性的装置及方法

说明书

本发明提供一种用于评价高功率光纤激光系统时域稳定性的装置及方法，其包括待测高功率光纤激光系统、波长可调谐超低噪声光纤激光器、波分复用器、传能光纤、准直器、带通滤波器、功率计、废光收集器；通过分析中心波长为λ₂的拉曼放大激光转换效率与待测高功率光纤激光系统输出的中心波长为λ₁的泵浦激光时域稳定性之间的依赖关系，通过测量拉曼放大信号光的输出功率，进而计算得到拉曼转换效率，并与无时域起伏理想情况下计算得到的拉曼放大光功率和转换效率作对比，即可评价待测高功率光纤激光系统的时域稳定性。本发明是基于纯光学检测方法评价高功率光纤激光系统时域稳定性，可以避免传统光电检测方法中存在的带宽受限、系统成本昂贵等问题。

技术领域

本发明属于强激光技术领域，特别是涉及一种基于纯光学检测方法评价高功率光纤激光系统时域稳定性的装置及方法。

背景技术

高功率光纤激光系统时域稳定性探究对于光纤传感、光纤通讯、引力波探测、非线性光纤光学、大功率光纤激光系统等领域具有重要的科学意义和工程价值。

具体而言，在光纤传感、光纤通讯、引力波探测等领域，光纤激光系统时域稳定性直接决定了传感、通讯和探测的精度和灵敏度。在非线性光纤光学应用领域，光纤激光系统时域稳定性直接决定了系统的受激布里渊散射、受激拉曼散射、自相位调制等非线性效应动力学特性。在大功率光纤激光领域，时域稳定性直接决定了光纤放大系统的放大自发辐射、受激布里渊散射、热致模式不稳定、受激拉曼散射等非线性效应阈值特性。上述非线性阈值特性直接决定了光纤激光系统的功率提升潜力。

传统方法直接通过光电探测手段检测和评价高功率光纤激光系统的时域稳定性。该方法可直观反应输出激光在不同时间尺度上的分布特性，进而通过时间分布特性对激光时域稳定性进行分析。然而，该方法严重依赖于探测器件和光电信号处理器(例如示波器)的响应带宽。随着激光系统时域稳定性探究尺度进一步向微观化发展，光电探测与处理模块的带宽会严重制约种子时域稳定性优劣的评价。此外，高带宽光电探测处理模块存在成本高昂的不足。与传统光电检测相比，纯光学检测诊断具有响应带宽高、响应速度快等特殊优势。

因此，设计出用纯光学检测方法评价高功率光纤激光系统时域稳定性的装置具有重要的科学意义和迫切的现实需要。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种用于评价高功率光纤激光系统时域稳定性的装置及方法，所提供的装置是基于纯光学检测方法评价高功率光纤激光系统时域稳定性的装置，可以避免传统光电检测方法中存在的带宽受限、系统成本昂贵等问题。

为实现上述技术目的，本发明的技术方案是：

用于评价高功率光纤激光系统时域稳定性的装置，包括待测高功率光纤激光系统、波长可调谐超低噪声光纤激光器、波分复用器、传能光纤、准直器、带通滤波器、功率计、废光收集器；

所述待测高功率光纤激光系统其输出激光中心波长为λ₁，所述波长可调谐超低噪声光纤激光器其输出激光中心波长为λ₂，传能光纤其基质材料所对应的拉曼斯托克斯频移量为Δλ_R，其中波长可调谐超低噪声光纤激光器其输出激光中心波长λ₂＝λ₁+Δλ_R；

所述待测高功率光纤激光系统和波长可调谐超低噪声光纤激光器输出的激光通过波分复用器合成为一束激光输出，合束后的激光束注入到传能光纤中，经传能光纤输出的激光束经准直器准直输出，从准直器输出的激光束通过带通滤波器后分为两束分别为中心波长为λ₂的拉曼放大激光和残余的中心波长为λ₁的激光，其中中心波长为λ₂的拉曼放大激光注入到功率计，残余的中心波长为λ₁的激光注入到废光收集器。