[发明专利]一种基于布里渊随机光纤激光振荡的高相干扫频光源

说明书

本发明公开了一种基于布里渊随机光纤激光振荡的高相干扫频光源，结构包括初始扫频泵浦光模块结合半开放布里渊光纤环形腔。初始扫频泵浦光模块是由增益介质、光学可调谐滤波器、光耦合器及光隔离器构成的谐振腔，通过调节光学滤波器可以实现不同波长的宽谱激光输出。半开放布里渊光纤环形腔利用光纤中的受激布里渊散射效应实现对斯托克斯(Stokes)光的窄带增益，通过引入分布式随机反馈机制形成随机激光振荡并深度压缩线宽，实现超窄线宽扫频激光输出。本发明扫频光源不仅实现了扫频激光的稳定输出，同时兼具扫频速率可控、操作方便、输出激光线宽窄的特点，进一步扩展扫频激光器在光纤传感、生物成像及光纤通信等方面的应用范围。

技术领域

本发明涉及光纤激光器领域，具体涉及一种基于布里渊随机光纤激光振荡的高相干扫频光源。利用布里渊随机光纤激光器的超窄增益带宽以及任意工作波长的优点，同时结合该激光器所特有的受激布里渊激光线宽压缩特性，有效增强了该扫频光源的响应度和线宽指标，在光纤传感、生物医学成像及光纤通信等领域具有重要的实际应用价值。

背景技术

光纤扫频激光器在实际应用中不仅要具备足够大的扫频范围，对输出激光的线宽，以及扫频速度都有很高的要求。目前国内外研究的光纤扫频激光器的主要类型包括基于声光可调谐滤波器的扫频光纤激光器、基于F-P滤波器的扫频光源、基于腔内色散调制的扫频激光器以及基于射频信号调制腔内偏振态的扫频光源。这些光纤扫频激光器可以实现极大的扫频范围，但是由于没有进行精细的选频，大多数都存在多纵模激光输出，并且输出激光的时间相干性较差线宽较宽，严重限制了其在生物医学成像光学相干断层扫描技术(Optical Coherence Tomography，OCT)、光纤传感中对高灵敏度和探测距离等关键性能。

随机光纤激光器因其独特的噪声和相干特性在光纤通信以及光纤传感等方面有着重要的应用前景。与传统的谐振腔光纤激光器相比，随机光纤激光器没有固定的镜面反馈式光学谐振腔来进行模式选择，而是采用分布式随机反馈实现激光振荡，具有结构简单，低成本等优点。布里渊随机光纤激光器采用光纤中布里渊散射效应作为激光增益，能实现几十赫兹的超窄线宽单频随机激光，实现对泵浦光线宽两个量级的压缩，其结构中的瑞利随机反馈又有效的抑制了消除固定腔结构中的多纵模腔模，无需对泵浦光频率进行精密调控。此外，随机反馈采用光纤中瑞利散射等分布式反馈机制，具有任意工作波长的优势，可适用于超宽带的波长调谐和扫频。

发明内容

本发明主要是针对当前扫频光源相干性差等不足，提供了一种基于布里渊随机光纤激光振荡的高相干扫频光源。结合可调谐扫频泵浦下布里渊随机光纤激光振荡方案实现宽带扫频激光输出，在实现大范围波长调谐的同时可以有效提升扫频光源的时间相干性能。该扫频光源不仅实现了扫频激光的稳定输出，同时兼具扫频速率可控、操作方便、输出激光线宽窄的特点。

为达到上述发明创造的目的，本发明采用了如下发明构思：

本发明基本思想是利用布里渊光纤激光器的超窄增益带宽和任意调谐特性，结合光纤中瑞利随机反馈消除传统激光腔模的多纵模振荡，同时随机反馈可以工作在任意波长，对扫频激光器的激光相干性和扫频范围进行优化。其基本结构，包括扫频泵浦光模块和布里渊半开放环形随机光纤腔组成。其中，由扫频泵浦光模块由增益介质、高速可调谐光学滤波器、光隔离器及耦合器构成；以及由光环形器、光纤和光隔离器构成的半开放环形腔组成。