[发明专利]单频相位调制高功率窄线宽光纤放大器弱反馈强弱评价系统及方法

说明书

本发明提出一种单频相位调制高功率窄线宽光纤放大器弱反馈强弱评价系统及方法，产生单频且经相位调制后的单频相位调制激光并测量其平均功率，即主放大器输入端平均功率；将单频相位调制激光注入主放大器，同步采集工作在SBS阈值以下、不同泵浦功率下的放大器输出功率和回光功率，计算得到功率提升过程中放大器输出功率和回光功率的平均值，得到平均输出激光功率和平均回光功率；基于主放大器输入端平均功率、平均输出激光功率和平均回光功率计算主放大器弱反馈的反馈率，反馈率越大，表明弱反馈越强。进一步，根据反馈率计算单频相位调制高功率窄线宽光纤放大器弱反馈对SBS阈值特性的影响。本发明为通过抑制弱反馈提升SBS阈值提供重要参考依据。

技术领域

本发明涉及光纤激光技术领域，尤其是涉及一种单频相位调制高功率窄线宽光纤放大器弱反馈强弱评价评价系统及方法。

背景技术

高功率窄线宽光纤放大器被广泛应用于相干合成、光谱合成、非线性频率变换等领域。受激布里渊散射(SBS)效应是限制高功率、窄线宽光纤激光功率提升和线宽压窄的核心因素之一。针对SBS效应抑制，国内外研究人员提出了多种方法，包括增加主放大器增益光纤模场面积、减小主放大器增益光纤长度、在主放大器增益光纤上施加温度/应力梯度、单频相位调制技术等。在上述SBS抑制方法中，单频相位调制技术是实现千瓦级以上高功率窄线宽光纤激光输出的主流技术。值得注意的是，单频相位调制技术将单频激光光谱通过相位调制方法进行适当展宽，以牺牲光谱宽度保证高功率输出。为了更好的为应用需求服务，如何有效控制单频相位调制高功率窄线宽光纤激光的线宽，进而在同等线宽下实现更高功率的输出是国内外研究者们持续关注的问题。为此，研究者们相继提出了白噪声调制、正弦调制、伪随机相位编码调制、多项调制等多种优化信号调制方式。尽管上述方法已成功应用到高功率窄线宽光纤激光系统中，但光谱线宽仍然远远超出了预期。目前千瓦级窄线宽光纤放大器的光谱线宽仍然还大于2GHz，而数千瓦级的窄线宽光纤放大器的光谱线宽则还停留在10GHz以上。

除了优化相位调制信号外，如何从SBS产生的物理过程中开发新的系统优化方法，实现更好的SBS效应抑制成为新的研究难点。在单频相位调制窄线宽光纤激光系统中，由于信号光和布里渊频移光之间存在光谱重叠，熔接点、增益光纤缺陷、输出端面等引起的弱反馈将会等效为布里渊斯托克斯光的种子而被放大，从而导致单频相位调制技术对SBS效应抑制效果出现显著降低。因此，为了更好的实现SBS效应的抑制，急需相关的评价方法来表征弱反馈的强弱及其对受激布里渊散射阈值特性的影响，为单频相位调制高功率窄线宽光纤激光系统中通过抑制弱反馈提升SBS阈值提供重要参考依据。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种单频相位调制高功率窄线宽光纤放大器弱反馈强弱评价系统及方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一方面，本发明提供一种单频相位调制高功率窄线宽光纤放大器弱反馈强弱评价系统，包括单频相位调制激光产生单元、输入端平均功率测量单元、环形器、主放大器、回光功率探测单元、放大器输出功率探测单元和数据处理单元；

单频相位调制激光产生单元，用于产生单频且经相位调制后的单频相位调制激光；

输入端平均功率测量单元，用于预先测量单频相位调制激光产生单元输出激光的平均功率，测量到的平均功率即主放大器输入端平均功率；

环形器，具有三个端口，由输入端平均功率测量单元测量完单频相位调制激光产生单元输出激光的平均功率后，单频相位调制激光产生单元的输出端连接环形器的1#端口，环形器的2#端口连接主放大器的输入端，环形器的3#端口连接回光功率探测单元，主放大器的输出端连接放大器输出功率探测单元，单频相位调制激光产生单元输出激光从环形器的1#端口进入后由环形器的2#端口输入到主放大器，来自主放大器的反馈回光经环形器的2#端口进入后由环形器的3#端口输入到回光功率探测单元；