[实用新型]一种大功率窄线宽长波光纤激光产生系统

说明书

一种大功率窄线宽长波光纤激光产生系统，包括光纤激光系统阵列、波分复用系统和混合增益光纤放大器；其中混合增益光纤放大器包括基频光泵浦源、全光纤信号‑泵浦合束器和大模场掺镱光纤。利用拉曼泵浦光时频特性对拉曼放大激光光谱展宽特性的影响和镱离子增益直接放大下入射激光时频特性对放大激光光谱展宽特性的影响，从入射激光实现方式、拉曼泵浦光产生形式等方面有效抑制混合增益长波光纤放大中的光谱展宽，为非线性频率变换、生物医学、遥感探测、高分辨率光谱成像、光谱合成等领域提供性能可靠、结构紧凑的高性能光纤光源设计方案，推动窄线宽长波光纤激光辐射领域的进一步发展。

技术领域

本实用新型属于强激光和非线性光纤光学技术领域，具体涉及一种大功率窄线宽长波光纤激光产生系统。

背景技术

波长覆盖范围位于1000-1300nm波段内的大功率窄线宽长波光纤激光在非线性频率变换、生物医学、遥感探测、高分辨率光谱成像、光谱合成等领域具有强烈的应用需求和发展潜力。

目前，产生大功率窄线宽长波光纤激光输出的主要方式包含以下3种：

(1)基于镱离子在长波波段的发射特性，直接采用窄线宽激光注入加掺镱光纤激光放大器实现窄线宽长波光纤激光放大输出。在该方案中，由于镱离子在长波波段的发射截面小，输出功率会严重受限于放大自发辐射，不利于向大功率发展。

(2)利用特殊离子掺杂，使增益离子在1000-1300nm波段范围内具有更强的发射特性，利用窄线宽激光注入加掺特殊离子光纤激光放大器实现窄线宽长波光纤激光放大输出。该方案主要受限于特殊光纤的制备、熔接等技术，功率提升潜力受限。

(3)基于拉曼增益，利用窄线宽激光注入加拉曼光纤激光放大器实现窄线宽长波光纤激光放大输出。该方案中，为了提供足够的放大增益，一般需采用数百米光纤，高阶拉曼会严重影响系统向大功率发展。

综上，尽管研究者们已经提出了上述多种窄线宽长波光纤激光的产生方法和功率提升手段，实现大功率窄线宽长波光纤激光的技术方案仍然非常匮乏。因此，综合考虑高阶拉曼抑制、放大自发辐射抑制和光谱展宽，提出实现大功率窄线宽长波光纤激光的有效技术手段具有重要的科学意义和现实需要。

实用新型内容

针对现有强激光和非线性光纤光学技术领域中存在的缺陷，本实用新型提供一种大功率窄线宽长波光纤激光产生系统。

本实用新型利用拉曼泵浦光时频特性对拉曼放大激光光谱展宽特性的影响和镱离子增益直接放大下入射激光时频特性对放大激光光谱展宽特性的影响，从入射激光实现方式、拉曼泵浦光产生形式等方面有效抑制混合增益长波光纤放大中的光谱展宽，为非线性频率变换、生物医学、遥感探测、高分辨率光谱成像、光谱合成等领域提供性能可靠、结构紧凑的高性能光纤光源设计方案，推动窄线宽长波光纤激光辐射领域的进一步发展。

为实现上述技术目的，本实用新型的技术方案是：

一种大功率窄线宽长波光纤激光产生系统，包括光纤激光系统阵列、波分复用系统和混合增益光纤放大器；其中混合增益光纤放大器包括基频光泵浦源、全光纤信号-泵浦合束器和大模场掺镱光纤。

光纤激光系统阵列由n个中心波长分别为λ₁、λ₂….λ_n的单频或多单频光纤激光放大器或n个中心波长分别为λ₁、λ₂….λ_n的单频或多单频光纤激光器构成；