專利名稱：一種自種子超輻射光纖放大方法及放大裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自種子超輻射光纖放大方法及放大裝置。
技術(shù)背景在世界知識(shí)產(chǎn)權(quán)組織專利W0200035058和歐洲專利EP817335中提出了一種超輻 射激光的概念。超輻射激光亦稱被放大的自發(fā)輻射激光，即在泵浦光泵浦下，由被 放大的自發(fā)輻射躍遷形成的激光輸出。它與激光輸出的區(qū)別就是由于不存在激光振 蕩，沒有精細(xì)縱模結(jié)構(gòu)，其輸出光譜是連續(xù)的，甚至在一定光譜范圍內(nèi)輸出功率的 譜密度是平坦分布的。普通超輻射激光的光束質(zhì)量較差，而超輻射光纖激光器由于 激光被限制在一定尺寸的纖芯內(nèi)，其光束質(zhì)量是有保證的。但現(xiàn)有的超輻射光纖激 光器在效率、輸出線寬等許多方面有一定的局限性?，F(xiàn)有技術(shù)中，雖然在歐洲專利EP1079482中提出了實(shí)現(xiàn)高效、高功率、寬光譜 超輻射激光的方法，但是這些專利都側(cè)重于實(shí)現(xiàn)較寬的平坦光譜輸出(一般大于 30nm)，且采用寬帶反射鏡和增益平坦濾波器，這種方法應(yīng)用在窄譜線寬度輸出時(shí)， 濾波效率太低，無法直接應(yīng)用。美國(guó)專利US6424762提出了利用密集波分復(fù)用器 (DWDM)實(shí)現(xiàn)較窄光譜超輻射激光的方法(譜寬典型值在50 200GHz即0. 4 1.6nm)，但要用這種方法實(shí)現(xiàn)更窄光譜(0. lmii左右)的超輻射激光輸出是不可 能的。而且在原理方法上，這種方法是用密集波分復(fù)用器將其它波長(zhǎng)的光導(dǎo)入其它 光纖中，用高衰減光纖將其衰減至很小，結(jié)構(gòu)復(fù)雜得多。此外，該專利在一定光纖 結(jié)構(gòu)、光纖長(zhǎng)度、摻雜濃度和泵浦波長(zhǎng)下，雖然靠調(diào)節(jié)泵浦能量也能用來控制輸出 光譜寬度，但在要求輸出較窄光譜特性時(shí)其輸出功率會(huì)受到較大限制。世界知識(shí)產(chǎn)權(quán)組織專利W02003029858提出了將超輻射光纖激光器進(jìn)行外調(diào)制， 然后進(jìn)行光纖放大的方法。但是這樣結(jié)構(gòu)復(fù)雜，效率較低，成本也高得多。歐洲專 利EP806821提出了在超輻射光纖激光的光纖中間某處插入起偏器實(shí)現(xiàn)線偏振激光 輸出的方法，但是這種方法操作復(fù)雜，不容易實(shí)現(xiàn)，且難以獲得高功率的超輻射激 光輸出。綜上所述，目前還沒有實(shí)現(xiàn)O. lnra左右平坦譜密度輸出的超輻射激光輸出的方 法，也沒有實(shí)現(xiàn)脈沖、線偏振的高效超輻射激光輸出的方法。 發(fā)明內(nèi)容針對(duì)上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種應(yīng)用范圍廣，具有多種輸出特性的自種子超輻射光纖放大方法及放大裝置。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案 一種自種子超輻射光纖放大 方法，其特征在于在超輻射激光器光源的光纖輸出端采用防反射處理，另一端加 入由全反射元件和帶通濾波器、光調(diào)制器、起偏振器中至少一種具有光特性調(diào)制特 征的元件組成的反射反饋系統(tǒng)，使泵浦光源發(fā)出的超輻射光經(jīng)過所述反射反饋系統(tǒng) 生成激光種子信號(hào)，并重新入射到所述光纖中進(jìn)行放大。所述反射反饋系統(tǒng)包括全反射元件和帶通濾波器，使經(jīng)所述反射反饋系統(tǒng)入射 到所述光纖中的光只有所需的窄線寬的光。所述反射反饋系統(tǒng)包括全反射元件和光調(diào)制器，使經(jīng)所述反射反饋系統(tǒng)入射到 所述光纖中的光只有所需的特定脈沖序列的光。所述反射反饋系統(tǒng)包括全反射元件和起偏振器，所述光纖采用保偏的激光光 纖，使經(jīng)所述反射反饋系統(tǒng)入射到所述光纖中的光只有所需的線偏振的光。所述反射反饋系統(tǒng)包括全反射元件、光調(diào)制器和起偏振器，所述光纖采用保偏 的激光光纖，使經(jīng)所述反射反饋系統(tǒng)入射到所述光纖中的光只有所需的線偏振和特 定脈沖序列的光。所述反射反饋系統(tǒng)包括全反射元件、帶通濾波器和起偏振器，所述光纖采用保 偏的激光光纖，使經(jīng)所述反射反饋系統(tǒng)入射到所述光纖中的光只有所需的窄線寬和 線偏振的光。所述反射反饋系統(tǒng)包括全反射元件、帶通濾波器和光調(diào)制器，使經(jīng)所述反射反 饋系統(tǒng)入射到所述光纖中的光只有所需的窄線寬和特定脈沖序列的光。所述反射反饋系統(tǒng)包括全反射元件、光調(diào)制器、起偏振器和帶通濾波器，所述 光纖采用保偏的激光光纖，使經(jīng)所述反射反饋系統(tǒng)入射到所述光纖中的光只有所需 的窄線寬、線偏振和特定脈沖序列的光。一種實(shí)現(xiàn)上述自種子超輻射光纖放大方法的裝置，其特征在于在超輻射激光 器光源的光纖一端設(shè)置由全反射元件和帶通濾波器、光調(diào)制器、起偏振器中至少一 種具有光特性調(diào)制特征的元件組成的反射反饋系統(tǒng)，經(jīng)過所述反射反饋系統(tǒng)生成的 光重新入射到所述光纖中。所述反射反饋系統(tǒng)的全反射元件為具有一定光譜反射特征的光纖光柵、分立的 全反射鏡和光纖全反射鏡中的一種。所述反射反饋系統(tǒng)的帶通濾波器為具有特定光譜帶寬的干涉型濾波器、光纖濾 波器和光纖光柵中的一種。所述反射反饋系統(tǒng)光調(diào)制器為普通分立的激光調(diào)制器和兩端光纖耦合的激光調(diào)制器中的一種。所述反射反饋系統(tǒng)的起偏振器為單偏振光纖、分立起偏器中的一種。 本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明利用在超輻射光 纖的一端加入具有特定反射特征的反射反饋系統(tǒng)，因此可以在超輻射的熒光光束中 選取需要的成份，形成超輻射光纖激光源的種子，然后再通過超輻射光纖進(jìn)行放大， 輸出具有所要求特性的激光，實(shí)現(xiàn)對(duì)超輻射光纖輸出激光特性的控制。2、本發(fā)明在反射反饋系統(tǒng)中設(shè)置全反射元件可以實(shí)現(xiàn)對(duì)自種子的反射和重新注入；設(shè)置一定 波長(zhǎng)范圍內(nèi)具有一定帶寬的帶通濾波器，可以控制超輻射激光的輸出譜線寬度和范 圍，同時(shí)由于帶通濾波器在經(jīng)反饋再次注入光纖的放大階段之前對(duì)激光種子信號(hào)直 接進(jìn)行選頻、截頻，因此避免了為獲得較窄光譜的超輻射激光時(shí)，對(duì)輸出激光進(jìn)行 頻率截取可能帶來的大量功率損失，結(jié)構(gòu)也較為簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)全光纖化。3、本發(fā)明在反射反饋系統(tǒng)中設(shè)置具有一定特性的光調(diào)制器，可以實(shí)現(xiàn)脈沖的超輻射激光光源，并控制其輸出脈沖寬度和脈沖重復(fù)頻率；設(shè)置帶有單偏振光纖的起偏振器，并使用保偏光纖作為增益介質(zhì)，可以控制超輻射激光的輸出偏振狀態(tài)，有利于在輸出特性可調(diào)的前提下提高光纖激光光源的效率。本發(fā)明方法及裝置控制簡(jiǎn)單，可以保證在要求一定輸出譜線寬度、脈沖寬度和脈沖重復(fù)頻率以及輸出偏振狀態(tài)的前提下實(shí)現(xiàn)較高功率的輸出。


圖l是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意2是本發(fā)明實(shí)施例1結(jié)構(gòu)示意3是本發(fā)明實(shí)施例2結(jié)構(gòu)示意4是本發(fā)明實(shí)施例3結(jié)構(gòu)示意5是本發(fā)明實(shí)施例4結(jié)構(gòu)示意圖具體實(shí)施方式
如圖1所示，本發(fā)明方法是在超輻射激光光源的光纖1 一端設(shè)置一反射反饋系 統(tǒng)2，使從超輻射激光源輸出的放大的熒光光束在反射反饋的過程中進(jìn)行光譜、脈 沖特征以及偏振狀態(tài)的調(diào)制，形成激光種子信號(hào)，再注入回同一根光纖1進(jìn)行放大， 以輸出達(dá)到特定要求的激光。本發(fā)明可以利用不同反射特征的反射反饋系統(tǒng)2，形 成不同的激光種子信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)超輻射光纖輸出激光線寬、脈寬、偏振狀態(tài)等 多種特性的控制。本發(fā)明的反射反饋系統(tǒng)2包括全反射元件21，以及帶通濾波器22、光調(diào)制器 23、起偏振器24中至少一個(gè)。在反射反饋系統(tǒng)2中設(shè)置全反射元件21可以實(shí)現(xiàn)對(duì)自種子的反射和重新注入;在反射反饋系統(tǒng)2中設(shè)置一定波長(zhǎng)范圍內(nèi)具有一定帶寬的帶通濾波器22，可以控制超輻射激光的輸出譜線寬度和范圍，同時(shí)由于帶通濾 波器22在經(jīng)反饋再次注入光纖的放大階段之前對(duì)激光種子信號(hào)直接進(jìn)行選頻、截 頻，因此避免了為獲得較窄光譜的超輻射激光時(shí)，對(duì)輸出激光進(jìn)行頻率截取可能帶 來的大量功率損失，結(jié)構(gòu)也較為簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)全光纖化。在反射反饋系統(tǒng)2中設(shè) 置具有一定特性的光調(diào)制器23，可以實(shí)現(xiàn)脈沖的超輻射激光光源，并控制其輸出 脈沖寬度和脈沖重復(fù)頻率。在反射反饋系統(tǒng)2中設(shè)置帶有單偏振光纖的起偏振器 24，并使用保偏光纖作為增益介質(zhì)，可以控制超輻射激光的輸出偏振狀態(tài)。下面是本發(fā)明裝置的一些具體實(shí)施例。實(shí)施例l:全光纖窄線寬超輻射激光源如圖2所示，本實(shí)施例全光纖窄線寬超輻射激光源的光纖1輸出端采用防反射 措施，而在另一端依次熔接上光纖濾波器3和光纖全反射鏡4，其中光纖濾波器3 和光纖全反射鏡4組成具有特定反射特征的反射反饋系統(tǒng)2。這樣在超輻射的熒光 光束中只有所需的窄線寬的光能被反射反饋回超輻射激光源的光纖1中再進(jìn)行放 大，輸出所要求的窄線寬激光光束。實(shí)施例2:全光纖窄線寬脈沖超輻射光纖激光器如圖3所示，本實(shí)施例全光纖窄線寬脈沖超輻射激光源的光纖1輸出端采用防 反射措施，而在另一端依次熔接上尾纖耦合聲光調(diào)制器5和較窄線寬的光纖光柵6， 其中尾纖耦合聲光調(diào)制器5和光纖光柵6組成具有特定反射特征的反射反饋系統(tǒng) 2。這樣在超輻射的熒光光束中只有所需的窄線寬和特定脈沖序列的光能被反射反 饋回超輻射激光源的光纖l中再進(jìn)行放大，輸出所要求的窄線寬脈沖激光光束。 實(shí)施例3:全光纖窄線寬、線偏振脈沖超輻射光纖激光器 如圖4所示，本實(shí)施例全光纖窄線寬、線偏振脈沖超輻射激光源的光纖1輸出 端采用防反射措施，而在另一端依次熔接上單偏振光纖7、尾纖耦合聲光調(diào)制器5 和較窄線寬的光纖光柵6，其中單偏振光纖7、尾纖耦合聲光光調(diào)制器5和較窄線 寬的光纖光柵6組成具有特定反射特征的反射反饋系統(tǒng)2。這樣在超輻射的熒光光 束中只有所需的窄線寬、線偏振和特定脈沖序列的光能被反射反饋回超輻射激光源 的光纖l中再進(jìn)行放大，輸出所要求的窄線寬、線偏振脈沖激光光束。本實(shí)施例中 超輻射激光源的光纖1必須是保偏的激光光纖。實(shí)施例4:分立元件的窄線寬、線偏振脈沖超輻射光纖激光器 如圖5所示，本實(shí)施例分立元件的窄線寬、線偏振脈沖超輻射激光器光源的光 纖l輸出端采用防反射措施，而在另一端熔接上單偏振光纖7、并經(jīng)過準(zhǔn)直耦合系統(tǒng)8準(zhǔn)直、普通聲光調(diào)制器9調(diào)制、法布里千涉濾光片10濾波和全反射鏡11反射，返回重新注入光纖，其中單偏振光纖7、準(zhǔn)直耦合系統(tǒng)8準(zhǔn)直、普通聲光調(diào)制器9、 法布里干涉濾光片10和全反射鏡11組成具有特定反射特征的反射反饋系統(tǒng)2。這 樣在超輻射的熒光光束中只有所需的窄線寬、線偏振和特定脈沖序列的光能被反射 反饋回超輻射激光源的光纖1中再進(jìn)行放大，輸出所要求的窄線寬、線偏振脈沖激 光光束。本實(shí)施例中超輻射激光器光源所用的超輻射光纖必須是保偏的激光光纖； 法布里干涉濾光片10必須傾斜放置。上述各實(shí)施例僅是為說明本發(fā)明而列舉的實(shí)施例，本發(fā)明不限于此，根據(jù)本發(fā) 明技術(shù)方案進(jìn)行的增減和替換部件的改進(jìn)，不應(yīng)排除在本發(fā)明專利保護(hù)范圍之外。
權(quán)利要求
1. 一種自種子超輻射光纖放大方法，其特征在于在超輻射激光器光源的光纖輸出端采用防反射處理，另一端加入由全反射元件和帶通濾波器、光調(diào)制器、起偏振器中至少一種具有光特性調(diào)制特征的元件組成的反射反饋系統(tǒng)，使泵浦光源發(fā)出的超輻射光經(jīng)過所述反射反饋系統(tǒng)生成激光種子信號(hào)，并重新入射到所述光纖中進(jìn)行放大。
2、 如權(quán)利要求l所述的一種自種子超輻射光纖放大的方法，其特征在于所 述反射反饋系統(tǒng)包括全反射元件和帶通濾波器，使經(jīng)所述反射反饋系統(tǒng)入射到所 述光纖中的光只有所需的窄線寬的光。
3、 如權(quán)利要求l所述的一種自種子超輻射光纖放大的方法，其特征在于所 述反射反饋系統(tǒng)包括全反射元件和光調(diào)制器，使經(jīng)所述反射反饋系統(tǒng)入射到所述 光纖中的光只有所需的特定脈沖序列的光。
4、 如權(quán)利要求l所述的一種自種子超輻射光纖放大的方法，其特征在于所 述反射反饋系統(tǒng)包括全反射元件和起偏振器，所述光纖采用保偏的激光光纖，使 經(jīng)所述反射反饋系統(tǒng)入射到所述光纖中的光只有所需的線偏振的光。
5、 如權(quán)利要求l所述的一種自種子超輻射光纖放大的方法，其特征在于所 述反射反饋系統(tǒng)包括全反射元件、光調(diào)制器和起偏振器，所述光纖采用保偏的激 光光纖，使經(jīng)所述反射反饋系統(tǒng)入射到所述光纖中的光只有所需的線偏振和特定 脈沖序列的光。
6、 如權(quán)利要求l所述的一種自種子超輻射光纖放大的方法，其特征在于所 述反射反饋系統(tǒng)包括全反射元件、帶通濾波器和起偏振器，所述光纖采用保偏的 激光光纖，使經(jīng)所述反射反饋系統(tǒng)入射到所述光纖中的光只有所需的窄線寬和線 偏振的光。
7、 如權(quán)利要求l所述的一種自種子超輻射光纖放大的方法，其特征在于所 述反射反饋系統(tǒng)包括全反射元件、帶通濾波器和光調(diào)制器，使經(jīng)所述反射反饋系 統(tǒng)入射到所述光纖中的光只有所需的窄線寬和特定脈沖序列的光。
8、 如權(quán)利要求l所述的一種自種子超輻射光纖放大的方法，其特征在于所 述反射反饋系統(tǒng)包括全反射元件、光調(diào)制器、起偏振器和帶通濾波器，所述光纖 采用保偏的激光光纖，使經(jīng)所述反射反饋系統(tǒng)入射到所述光纖中的光只有所需的 窄線寬、線偏振和特定脈沖序列的光。
9、 一種實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1 8所述的自種子超輻射光纖放大方法的裝置，其特征在于在超輻射激光器光源的光纖一端設(shè)置由全反射元件和帶通濾波器、光 調(diào)制器、起偏振器中至少一種具有光特性調(diào)制特征的元件組成的反射反饋系統(tǒng)， 經(jīng)過所述反射反饋系統(tǒng)生成的光重新入射到所述光纖中。
10、 如權(quán)利要求9所述的一種自種子超輻射光纖放大裝置，其特征在于所 述反射反饋系統(tǒng)的全反射元件為具有一定光譜反射特征的光纖光柵、分立的全反 射鏡和光纖全反射鏡中的一種。
11、 如權(quán)利要求9所述的一種自種子超輻射光纖放大裝置，其特征在于所 述反射反饋系統(tǒng)的帶通濾波器為具有特定光譜帶寬的干涉型濾波器、光纖濾波器 和光纖光柵中的一種。
12、 如權(quán)利要求9所述的一種自種子超輻射光纖放大裝置，其特征在于所 述反射反饋系統(tǒng)光調(diào)制器為普通分立的激光調(diào)制器和兩端光纖耦合的激光調(diào)制器 中的一種。
13、 如權(quán)利要求9所述的一種自種子超輻射光纖放大裝置，其特征在于所 述反射反饋系統(tǒng)的起偏振器為單偏振光纖、分立起偏器中的一種。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種自種子超輻射光纖放大方法及裝置，其特征在于在超輻射激光器光源的光纖輸出端采用防反射處理，另一端加入由全反射元件和帶通濾波器、光調(diào)制器、起偏振器中至少一種具有光特性調(diào)制特征的元件組成的反射反饋系統(tǒng)，使泵浦光源發(fā)出的超輻射光經(jīng)過所述反射反饋系統(tǒng)生成激光種子信號(hào)，并重新入射到所述光纖中進(jìn)行放大。本發(fā)明利用在超輻射光纖的一端加入具有特定反射特征的反射反饋系統(tǒng)，從而在超輻射的熒光光束中選取需要的成份，形成激光信號(hào)種子，再通過超輻射光纖進(jìn)行放大，輸出具有所要求特性的激光，這樣，利用不同反射特征的反射反饋系統(tǒng)，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)超輻射光纖輸出激光特性的控制。
文檔編號(hào)H01S3/06GK101272031SQ20071006475
公開日2008年9月24日 申請(qǐng)日期2007年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月23日
發(fā)明者鞏馬理, 晨 李, 星 超, 平 閆 申請(qǐng)人:清華大學(xué)