[发明专利]波长间隔可切换的布里渊—掺铒光纤随机激光器

说明书

本发明公开了一种波长间隔可切换的布里渊—掺铒光纤随机光纤激光器，为半开腔结构，包括开环部分和直线部分，开环部分中，环形器一端与耦合器输出端连接，环形器另一端与耦合器输入端口连接，耦合器另一输入端与布里渊泵浦源输出端连接，耦合器另一输出端与光谱仪输入端连接；直线部分包括两个相连的直线单元，直线单元包括泵浦源、波分复用器、掺铒光纤和单模光纤；泵浦源输出端与波分复用器输入端连接，波分复用器输出端与掺铒光纤连接；掺铒光纤另一侧与单模光纤一端连接，单模光纤另一端与第二直线单元波分复用器连接；第二个直线单元的单模光纤与隔离器连接。本发明通过调节泵浦源的开关及功率，实现波长间隔可切换的布里渊斯托克斯光输出。

技术领域

本发明涉及随机激光器，尤其涉及一种波长间隔可切换的布里渊—掺铒光纤随机激光器。

背景技术

随机激光的概念最早由Ambartsumyan等于1966年提出。与传统激光器相比，随机激光器没有固定的光学谐振腔，其光反馈由无序介质中的多次散射效应实现，利用散射光的干涉效应产生特定频率的共振模式，实现随机激光输出。近几十年来，随机激光在光纤传感、物理光学成像、光谱测量、微波光子和生物医学等领域的潜在应用吸引了大量的兴趣爱好者。

随机激光没有固定的光学谐振腔，工作原理是光在无序介质中多次散射来实现反馈，散射光的干涉效应在特定频率下产生谐振模式，实现随机激光产生。随机激光器具有不要求严格的光学谐振腔，可以同时产生多个非相干激光模式等优点，但却有发射光谱对角度高依赖和高阈值功率等缺点。

近年来，随机光纤激光器由于其在光通信和光纤传感方面的巨大潜力，自2010年首次提出以来，受到了广泛关注。与传统具有固定腔长的光纤激光器不同，随机光纤激光器依靠光纤中的瑞利散射提供随机分布反馈，具有结构简单、无需定点反馈、非相干、相对强度噪声低等优点。随机光纤激光器的增益机制从受激拉曼散射发展到受激布里渊散射、稀土掺杂光纤的受激发射和上述混合增益。

光纤作为一种具有二维约束性能的波导被选择用来改善随机激光性能，Turitsyn等首次报道了一种基于瑞利散射随机分布反馈的随机光纤激光器，在全长83公里的传统光纤中利用分布拉曼增益放大，获得了稳定的随机激光信号输出。2011年，Vatnik等报道了基于拉曼增益和瑞利散射随机分布反馈产生级联随机激光，实验获得了波长在1.2μm的第二级斯托克斯随机信号。2013年，Zhang等提出了一种利用色散补偿光纤和单模光纤混合构成的半开放随机激光腔，从拉曼随机光纤激光器分别获得了一阶和二阶斯托克斯随机激光。然而，基于拉曼散射级联产生随机激光具有较高的阈值功率(第二阶斯托克斯线的阈值超过1W)，产生的斯托克斯线数量少(不超过3阶斯托克斯线)，和100nm 大波长间距等明显的缺点。

受激布里渊散射SBS被广泛用于实现具有精确和稳定的波长间隔以及大量斯托克斯线级联的多波长光纤激光器。基于瑞利散射所形成的随机分布式反馈，通过将SBS增益与掺铒光纤放大器增益或受激拉曼散射增益相结合，已经报道了多波长布里渊-掺铒光纤 /拉曼随机激光器。例如，Pang等报道了一种相干布里渊随机光纤激光器，以一段非均匀光纤中的瑞利散射作为随机分布反馈，传统单模光纤中布里渊散射作为增益，获得了稳定的单峰窄线宽布里渊随机激光输出。对于应用于密集波分复用系统的多波长光纤激光器，要求各信道输出功率尽可能多且平坦，研究人员已经做了努力来降低随机多波长激光峰值功率差异来提高波长个数和功率平坦，但依然不是很理想。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种波长间隔可切换的布里渊—掺铒光纤随机激光器，以解决随机光纤激光器中布里渊信号光反馈弱，通过级联能产生的布里渊阶数少的问题，并且能够实现波长间隔可切换的输出。

技术方案：本发明波长间隔可切换的布里渊—掺铒光纤随机激光器，激光器为半开腔结构，包括开环部分，以及与开环部分连接的直线部分，开环部分通过环形器与直线部分连接；