[发明专利]种子源光谱展宽方法、装置及高功率连续光纤激光系统

说明书

本发明公开了一种种子源光谱展宽方法、装置及高功率连续光纤激光系统，所述种子源光谱展宽方法包括：种子源输出窄线宽连续保偏激光信号至保偏相位调制器；通过驱动单元生成调P序列，并将生成的调P序列经功放单元功率放大后输出至所述保偏相位调制器；所述保偏相位调制器通过所述调P序列对所述窄线宽连续保偏激光信号进行展宽并通过所述保偏相位调制器得到展宽后的窄线宽连续保偏激光信号；根据所述展宽后的窄线宽连续保偏激光信号的光谱形状调节所述调P序列的功率与反转概率P值的大小，以对光谱的带宽以及频率分量进行调节。本发明实现了展宽光谱的矩形化与平坦化，提升了带内平坦度，从而能够抑制自脉冲现象，提高了激光器的安全性。

技术领域

本发明涉及激光技术领域，尤其涉及的是一种种子源光谱展宽方法、装置及高功率连续光纤激光系统。

背景技术

高功率单频光纤激光器在遥感、医学、非线性变频、引力波探测和相干光束合成等领域有着广泛的应用。波长在1μm左右的掺镱光纤放大器(YDFA)是高功率和高亮度的可靠激光源，是工业界和学术界关注的焦点。高功率单模光纤激光器会受到诸如受激拉曼散射(SRS)和受激布里渊散射(SBS)等非线性效应的不利影响，而其中受激布里渊散射是限制窄线宽单模光纤激光器功率提升的所有非线性因素中阈值最低的。掺镱光纤放大器(YDFA)的功率放大过程中产生反向传播的斯托克斯光，导致时域上的信号不稳定，从而产生向后传播的高峰值功率脉冲，对系统造成灾难级损坏，必须加以抑制。

近年来，通过各种技术，例如在光纤上施加应变或施加温度梯度、使用非均匀光纤、通过增益竞争以及通过相位调制展宽光源来抑制SBS效应。随着紧凑型、低压、光纤耦合铌酸锂相位调制器的发展，通过外相位调制器来展宽种子源线宽已成为工业上抑制高功率光纤激光器SBS效应的首选方法。特别地，通过伪随机二进制序列(PRBS)、白噪声源(WNS)进行相位调制来展宽种子激光器的光谱已经成为用于获得高功率窄线宽光纤激光器的流行线宽展宽方案。

然而，因自脉冲来源于随机信号的局部频域劣化导致的时域脉冲，与SBS效应有关，自脉冲会导致反向回光功率突增，若回光过高则会威胁激光器的安全。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种种子源光谱展宽方法、装置及高功率连续光纤激光系统，以解决自脉冲效应导致反向回光功率突增对激光器的安全造成威胁的问题。

本发明的技术方案如下：

一种种子源光谱展宽方法，其包括：

种子源输出窄线宽连续保偏激光信号至保偏相位调制器；

通过驱动单元生成调P序列，并将生成的调P序列经功放单元功率放大后输出至所述保偏相位调制器；

所述保偏相位调制器通过所述调P序列对所述窄线宽连续保偏激光信号进行展宽并通过所述保偏相位调制器得到展宽后的窄线宽连续保偏激光信号；

根据所述展宽后的窄线宽连续保偏激光信号的光谱形状调节所述调P序列的功率与反转概率P值的大小，以对光谱的带宽以及频率分量进行调节。

本发明的进一步设置，所述通过驱动单元生成调P序列的步骤具体包括：

根据所需窄线宽连续激光的展宽带宽确定信号比特率并根据所述信号比特率得到信号周期；

根据所述信号比特率、所述信号周期以及所述保偏相位调制器输出的光谱形状确定反转概率P；

根据所述反转概率P生成符合反转概率的二值序列，以得到调P序列。

本发明的进一步设置，所述确定信号比特率并根据所述信号比特率得到信号周期的步骤之前还包括：

预先设置反转概率P；其中，所述反转概率P指的是相邻比特的信号从1变成0或者从0变成1的概率。