[实用新型]高功率拉曼光纤激光器

说明书

本实用新型提供高功率拉曼光纤激光器，通过在泵浦激光器、种子激光器的输出尾纤上熔接高功率回光隔离器，防止后向回光返回泵浦激光器或种子激光器，保护泵浦激光器、种子激光器。同时通过高功率回光隔离器隔离后向回光，不仅保护泵浦激光器，还能够稳定输入的泵浦模式和时域特性，继而抑制高阶拉曼和模式不稳定性。

技术领域

本实用新型涉及激光光纤技术领域，尤其涉及一种高功率拉曼光纤激光器。

背景技术

受激拉曼散射作为一种重要的非线性效应，因其在波长转换、亮度提升等方面存在巨大的优势而备受关注。与掺稀土离子光纤激光器相比，基于受激拉曼散射的拉曼光纤激光器在波长选择方面更加灵活，且具有增益高、自发辐射噪声低以及热分布均匀等优点，有望成为新一代大功率激光输出的有效技术方案。目前，大功率拉曼光纤激光系统已实现数千瓦级功率输出。然而，随着输出功率的增加，由于纤芯中功率密度过高，导致四波混频、高阶拉曼效应等非线性效应与热效应产生，两者相互作用，导致输出功率迅速下降以及输出光束质量严重退化。此外，由于高阶拉曼效应导致后向回光增多，后向回光造成的影响主要有以下几个方面：一、与前向光相互影响形成折射率光栅，导致高阶模成分增多以至于产生模式不稳定；二、后向回光在泵浦激光器中进一步放大，导致泵浦激光器功率下降以及泵浦光束质量退化；三、极端情况下，放大的回光功率过高将导致泵浦激光器内部出现放电现象，从而出现烧毁炸裂等严重后果。因此，后向回光防护是高功率光纤激光器的研制关键技术之一。然而，目前拉曼光纤激光器尚未针对泵浦激光器的后向回光隔离相关研究，功率提升过程中泵浦激光器系统等同处于“裸奔”状态，十分危险。

目前，高功率激光器的后向回光隔离仅针对于放大器的种子源，且均基于分立的光学元件，插入损耗大，且承受功率仅为数十瓦，无法满足百瓦级以上泵浦源的后向回光隔离需求。

实用新型内容

针对现有技术存在的缺陷，本实用新型提供一种高功率拉曼光纤激光器。

为实现上述技术目的，本实用新型提出的技术方案为：

高功率拉曼光纤激光器，包括泵浦激光器、高功率回光隔离器、第一光纤光栅、增益光纤、第二光纤光栅以及输出端帽，泵浦激光器的输出尾纤熔接有高功率回光隔离器，所述高功率回光隔离器的另一端与刻写有第一光纤光栅的输入光纤熔接，第一光纤光栅之后依次连接增益光纤、第二光纤光栅以及输出端帽。

进一步地，所述高功率回光隔离器为锥形光纤，其中锥形光纤口径小的细端与泵浦激光器的输出尾纤熔接，锥形光纤口径小的粗端与刻写有第一光纤光栅的输入光纤熔接。这种具有拉锥比的锥形光纤，具有方向敏感性，泵浦激光从锥形光纤细端注入，从粗端输出，正向传输无损耗。当后向回光返回锥形光纤时，从粗端注入，从细端输出。当锥形光纤拉锥比足够大，将使得后向传输损耗增加，从而实现后向回光隔离作用。

进一步地，所述高功率回光隔离器为全固态微结构光纤，包括纤芯和微结构包层，所述纤芯为固态纤芯，微结构包层包覆在纤芯的外围，所述微结构包层包括位于正六边形点阵中的锗棒以及固态基底，正六边形点阵由内至外分布有多层，正六边形点阵中任意两相邻点的中心间距Λ相等，纤芯位于正六边形点阵的中心位置，多根锗棒呈稀疏结构排布在各层正六边形点阵上，其中锗棒之间填充有固态基底。利用其微结构包层结构本身产生的光子带隙效应直接在泵浦波长表现为低限制损耗，而在拉曼信号光表现为高限制损耗，无须借助弯曲、刻写倾斜光栅等其他技术手段就可具备天然的后向回光隔离效果。

高功率拉曼光纤激光器，包括多个泵浦激光器、多个高功率回光隔离器、泵浦合束器、第一光纤光栅、增益光纤、第二光纤光栅以及输出端帽，各泵浦激光器的输出尾纤均熔接有高功率回光隔离器，所述高功率回光隔离器的另一端与泵浦合束器的一输入光纤熔接，泵浦合束器的输出尾纤与刻写有第一光纤光栅的输入光纤熔接，第一光纤光栅之后依次连接增益光纤、第二光纤光栅以及输出端帽。

进一步地，所述高功率回光隔离器为锥形光纤，其中锥形光纤口径小的细端与泵浦激光器的输出尾纤熔接，锥形光纤口径小的粗端与泵浦合束器的一输入光纤熔接。