[发明专利]全光纤高峰值功率窄线宽拉曼脉冲激光器

说明书

本发明公开了一种全光纤高峰值功率窄线宽拉曼脉冲激光器，包括拉曼泵浦激光器、环形器、信号发生器、反射式半导体光放大器、掺铒光纤预放大器、铒镱共掺光纤主放大器、波分复用器、隔离器、拉曼激光种子及高掺二氧化锗光纤。拉曼泵浦激光器被反射式半导体光放大器调制成脉冲激光，随后依次通过掺铒光纤预放大器和铒镱共掺光纤主放大器做功率放大。得到放大的拉曼泵浦脉冲激光通过波分复用器进入高掺二氧化锗光纤，另一边拉曼激光种子经隔离器和波分复用器进入高掺二氧化锗光纤被拉曼泵浦脉冲激光同时地调制和放大。本发明的全光纤高峰值功率窄线宽拉曼脉冲激光器具有制作简单，易于集成，结构紧凑的优点，可用于激光气体传感领域。

技术领域

本发明涉及一种全光纤高峰值功率窄线宽拉曼脉冲激光器。

背景技术

甲烷是一种仅次于二氧化碳的温室气体，同时也是天然气、沼气、瓦斯的主要成分。在一些特殊场景，甲烷可能会发生泄露或聚集的现象，当空气中的甲烷达到一定浓度时，会对人造成窒息甚至发生爆炸的危险。因此，准确地探测甲烷气体浓度非常重要。发射波长在1653纳米附近的激光器可以有效地探测甲烷浓度，但是目前的光源功率都比较低，不具备远程高精度探测的能力。传统的稀土掺杂光纤例如掺铒光纤在1653纳米处不足以提供光学增益来放大激光功率。拉曼效应可以简单地解释为一束光照射到物质中，物质中的分子吸收部分能量，发生不同方式和程度的振动，继而散射出频率较低的光。利用拉曼效应，用高频的激光去放大低频的激光，称为受激拉曼放大，如此可以绕开稀土掺杂光纤的增益缺口。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的主要目的在于提供一种光学质量好、成本低、温度稳定性好、结构紧凑的全光纤高峰值功率窄线宽拉曼脉冲激光器。

一种全光纤高峰值功率窄线宽拉曼脉冲激光器，包括拉曼泵浦激光器、环形器、信号发生器、反射式半导体光放大器、掺铒光纤预放大器、铒镱共掺光纤主放大器、波分复用器、高掺二氧化锗光纤、波分复用器、隔离器、拉曼激光种子；

其中，拉曼泵浦激光器、环形器、掺铒光纤预放大器、铒镱共掺光纤主放大器、波分复用器、高掺二氧化锗光纤、波分复用器、隔离器、拉曼激光种子通过光纤熔接依次相连；

所述的环形器设有a、b、c三个端口，拉曼泵浦激光器与环形器的a端口相连，环形器的c端口与掺铒光纤预放大器相连；环形器的b端口与反射式半导体光放大器、信号发生器通过光纤熔接依次相连。

所述的拉曼泵浦激光器为1541纳米拉曼泵浦激光器；

所述的波分复用器为1541/1653 纳米波分复用器；

所述的拉曼激光种子为1653 纳米分布式反馈激光器。

所述的高掺二氧化锗光纤的芯径为4-6微米，包层125微米，二氧化锗掺杂浓度为50-75 mol.%，长度为50-100米。

所述的信号发生器加到反射式半导体光放大器的周期性方波电压信号的重复频率为100-500 kHz，脉宽为100-500纳秒。

本发明的有益效果：

本发明为实现全光纤高峰值功率的1653纳米脉冲激光输出，结合受激拉曼放大的机理，用相应的脉冲激光去调制并且放大现有的1653纳米激光种子，同时，为保证一定的光信噪比和线宽，采用后向抽运的泵浦方式，减小两束光之间的噪声转移及偏振态影响。通过1541纳米高功率脉冲光纤激光后向泵浦高掺二氧化锗光纤，实现全光纤高峰值功率窄线宽拉曼脉冲激光器。拉曼脉冲激光中心波长为1653纳米，重复频率100 kHz，脉宽31纳秒，光信噪比大于35 dB，线宽小于0.08纳米，峰值功率达到30瓦。本发明的全光纤高峰值功率窄线宽拉曼脉冲激光器具有制作简单，易于集成，结构紧凑的优点，可用于激光气体传感领域。

附图说明

图1是一种全光纤高峰值功率窄线宽拉曼脉冲激光器结构示意图；