[发明专利]用于高功率窄谱光纤放大的混沌光源全光相位调制种子源

说明书

本发明公开了一种用于高功率窄谱光纤放大的混沌光源全光相位调制种子源，涉及高能激光技术领域。所述混沌光源全光相位调制种子源包含混沌激光调制光源、单频激光器、第一波分复用器、全光相位调制器及第二波分复用器。与现有技术相比本发明技术方案能针对现有基于射频信号源和电光调制器的相位调制种子源系统复杂、价格昂贵的不足，突破射频信号源输出带宽上的“电子瓶颈”，解决传统射频相位调制种子源成本高，抗电磁干扰差等技术痛点，实现种子光的有效调制和激光的高质量的光束输出。并且本发明提供的混沌光源全光相位调制种子源实现了全光调制，相比于现有技术的电频调制，本发明方案结构简单、鲁棒性强，能降低激光系统研制成本和复杂性，为窄谱光纤激光的种子源提供一种新型高性能低成本的技术解决方案。

技术领域

本发明涉及高能激光技术领域，具体涉及一种用于高功率窄谱光纤放大的混沌光源全光相位调制种子源。

背景技术

高功率窄谱光纤激光器通常是指输出功率百瓦级至数千瓦级、输出线宽MHz至百GHz量级的光纤激光器，由于其效率高、光束质量好等突出优点，已成为激光探测、光束合成、频率转换等应用的理想光源，近年来发展迅猛。当前，高功率窄谱光纤激光器基本采用主振荡功率放大(MOPA)结构，通过对窄谱种子源的级联放大实现高功率输出。然而，在高功率窄谱激光的放大过程中，光纤非线性将限制激光器功率提升或影响激光器的输出性能，如受激布里渊散射(SBS)、受激拉曼散射(SRS)以及光纤克尔效应造成的信号光线宽展宽等。

在多种常见的窄谱种子源中，相位调制种子源利用射频信号源和电光调制器(EOM)对单频激光施加不同形式(如正弦/白噪声(WNS)/伪随机码(PRBS))的相位调制，将单频激光展宽至适当线宽，可有效提升光纤放大器SBS阈值。同时，该类种子源具有绝佳的时域稳定性，放大过程中不会引起信号光的线宽展宽。因此，单频激光相位调制技术是目前公认的最适于高功率光纤放大的窄谱种子源。然而，该类型种子源需配置一整套高性能的射频信号源和调制器件(如数十GHz乃至更高带宽的信号发生器/或任意波形发生器(AWG)，以及微波放大器、带通滤波器和电光调制器等)，将较大增加窄谱光纤激光系统的研制成本(例如，一套射频调制系统成本核计在十万乃至更高，但目前一台国产工业千瓦级光纤放大器的成本却可以控制在十万以内)；同时将增加激光系统的体积和复杂性。总之，虽然传统SFL-PM种子源具有绝佳的非线性抑制能力，但基于射频调制的该类种子源在高功率激光系统的工程实现中存在着成本较高、系统复杂的技术痛点。

混沌激光(Chaotic laser)是激光器输出不稳定性的一种特殊形式，具有类噪声类随机输出、频谱宽带大和抗干扰能力强等特性，在保密通信、激光雷达等领域有着广泛的应用。常见的混沌激光可通过向半导体激光器/光纤激光器提供光反馈/或注入光信号的方式得以产生，其输出信号本身呈现出稳定的类噪声的随机起伏，同时以其作为熵源构建的光学系统还可以产生全光随机码。而全光调制技术(All-optical modulation)因其高速高带宽、抗电磁干扰等优点一直是光通信和光子学领域的研究热点。近年来随着石墨烯、黑磷等二维材料的引入，全光调制器件的研究得到了长足进步。全光相位调制主要通过光与材料之间的光学克尔效应或热光效应等方式将调制光的强度变化转化为信号光的相位信息，成为相位调制器研制重要的发展方向。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，即现有基于射频信号源和电光调制器的相位调制种子源系统复杂、价格昂贵的不足，采用基于混沌激光的调制光源(混沌激光调制光源CLS(Chaotic-Laser-System))作为调制光信号发生器，并采用全光相位调制器将调制信号光转化为单频种子光的相位变化，突破射频信号源输出带宽上的“电子瓶颈”，解决传统射频相位调制种子源成本高，抗电磁干扰差等技术痛点，实现种子光的有效调制和激光的高质量的光束输出。

本发明采用的技术方案如下：

一种混沌光源全光相位调制种子源，所述种子源包含混沌激光调制光源1、单频激光器2、第一波分复用器3、全光相位调制器4及第二波分复用器5；