本实用新型涉及光纤激光器技术领域，具体涉及一种光纤式窄线宽光纤激光器。
背景技术：
激光器的原理是利用受激辐射使得光在某些受激发的物质中放大或振荡发射。光纤激光器是釆用掺杂稀土离子的光纤或者光纤自身具有的非线性效应作为其增益介质，在泵浦激光的作用下光纤纤芯内形成高功率密度，引起光纤内掺杂离子能级的粒子数反转，然后在谐振腔内来回振荡形成激光输出。光纤激光器相比于传统固体激光具有光束质量好、转化效率高、结构紧凑及稳定性高等优点。
其中，受激布里渊散射（sbs）是光纤中一种非常重要的非线性效应，它是介质内由强激光的电致伸缩作用产生强感应声波场对入射光的非线性散射，由于其阈值较低，在光纤中极易产生，造成光纤系统中作为信号载体的入射光的能量损耗，并且其后向散射光有可能对光源造成损害，从而限制进入光纤功率及系统的传输距离。对于单频光纤激光器来说，受激布里渊散射（sbs）效应的阈值低，限制了窄线宽光纤激光器功率提升，因此如何有效抑制受激布里渊散射（sbs）效应以提高窄线宽光纤激光器的功率成为近年来相关领域的研究热点。因此，需要研发出一种光纤式窄线宽光纤激光器，可以有效抑制受激布里渊散射（sbs）效应以提高功率及系统的传输距离。
中国专利申请号为cn201821533084.5公开了一种便于更换激光输出光缆和指示器的光纤激光器系统，目的是通过更换qbh输出光纤、指示器时，可在工业加工现场进行维护，无需将光纤激光器系统运输回超净实验室进行维护，没有解决窄线宽光纤激光器的受激布里渊散射效应导致功率及系统的传输距离下降的问题。
技术实现要素：
实用新型目的：为了克服以上不足，本实用新型的目的是提供一种光纤式窄线宽光纤激光器，结构设计合理，采用三谱线结构，对窄线宽脉冲光纤放大器中受激布里渊散射效应的抑制效果好，通过种子源放大装置、主功率放大装置的两级放大进行级联功率放大，提升了功率，应用前景广泛。
技术方案：一种光纤式窄线宽光纤激光器，包括3个连续波种子源、3×1合束器、电光调制器、种子源放大装置、光分束器、主功率放大装置，所述连续波种子源、3×1合束器、电光调制器、种子源放大装置、光分束器、主功率放大装置从左至右依次连接；3个所述连续波种子源发出的连续种子光信号经3×1合束器合束，通过所述电光调制器脉冲化成为脉冲信号，脉冲信号依次通过种子源放大装置、光分束器、主功率放大装置进行功率放大后输出。
本实用新型所述的光纤式窄线宽光纤激光器，结构设计合理，采用三谱线结构，对窄线宽脉冲光纤放大器中受激布里渊散射效应的抑制效果好，通过种子源放大装置、主功率放大装置的两级放大进行级联功率放大，提升了功率，应用前景广泛。
工作过程如下：3套连续波种子源的连续种子光信号经3×1合束器合束，通过电光调制器将合成后的连续种子光信号脉冲化，脉冲信号光通过种子源放大装置、主功率放大装置进行功率放大。其中，设置3套连续波种子源用于拓展线宽，使3×1合束器合成后谱线宽度达到一个比较宽的值，但单个谱线实际宽度依旧保持窄线宽状态，可以有效抑制窄线宽光纤激光器在功率放大过程中所产生的受激布里渊散射（sbs）效应；在种子源放大装置、主功率放大装置之间连有光分束器，用于监测反向光光功率和正向功率及功率稳定性。
进一步的，上述的光纤式窄线宽光纤激光器，所述连续波种子源、3×1合束器、电光调制器、种子源放大装置、光分束器、主功率放大装置之间均通过光纤熔接涂覆技术进行连接。
进一步的，上述的光纤式窄线宽光纤激光器，所述电光调制器上设置有调制装置，所述调制装置包括任意波形发生器、射频放大器，所述任意波形发生器、射频放大器、电光调制器依次连接，所述任意波形发生器产生调制信号，调制信号经所述射频放大器放大后驱动电光调制器控制种子光信号的关断。
本实用新型所述光纤式窄线宽光纤激光器采用电光调制器进行脉冲斩波，对种子信号的频谱特性不会产生影响，很好地保持了原始种子光的线宽。通过任意波形发生器产生调制信号，经射频放大器放大后驱动电光调制器控制种子光信号的关断，原理简单、易于实现。
进一步的，上述的光纤式窄线宽光纤激光器，所述调制装置上还包括有tap耦合器、偏压控制器，所述电光调制器、tap耦合器、偏压控制器、电光调制器依次连接；所述电光调制器输出的脉冲信号光经tap耦合器耦出输入到偏压控制器，所述偏压控制器用于锁定电光调制器的马赫-曾德尔调制器工作点。
所述电光调制器输出的脉冲信号光经tap耦合器耦出约1%输入到偏压控制器中，可以精确锁定电光调制器的马赫-曾德尔调制器工作点，减少种子光直流分量成分，易于实现，精准度高。
进一步的，上述的光纤式窄线宽光纤激光器，所述种子源放大装置包括隔离器一、半导体泵浦二激光一、泵浦合束器一、掺镱双包层增益光纤一、隔离器二，隔离器一、半导体泵浦二激光一、泵浦合束器一、掺镱双包层增益光纤一、隔离器二依次连接。
隔离器一、隔离器二均用来防止反向散射光造成前级光学器件的损坏，半导体泵浦二激光一经泵浦合束器耦合脉冲信号光和泵浦光进入进入掺镱双包层增益光纤一，掺镱双包层增益光纤一的增益光纤吸收泵浦光，经脉冲信号光受激，产生放大后的脉冲信号光，用于防止反向散射光破坏前级光学器件。上述光学器件也均通过光纤熔接涂覆技术进行连接。
进一步的，上述的光纤式窄线宽光纤激光器，所述主功率放大装置包括半导体泵浦二激光二、泵浦合束器二、掺镱双包层增益光纤二、泵浦光滤除器、隔离器三，所述半导体泵浦二激光二、泵浦合束器二、掺镱双包层增益光纤二、泵浦光滤除器、隔离器三依次连接。
所述主功率放大装置工作原理同种子源放大装置，也均通过光纤熔接涂覆技术进行连接。
进一步的，上述的光纤式窄线宽光纤激光器，在所述隔离器三之后熔接有3m传能光纤。
用于防止反向散射光破坏前级光学器件。
进一步的，上述的光纤式窄线宽光纤激光器，所述输出采用准直隔离或8°角的方式。
用于防止反向散射光破坏前级光学器件。
本实用新型的有益效果为：
（1）本实用新型所述的光纤式窄线宽光纤激光器，结构设计合理，采用三谱线结构，对窄线宽脉冲光纤放大器中受激布里渊散射效应的抑制效果好，通过种子源放大装置、主功率放大装置的两级放大进行级联功率放大，提升了功率，应用前景广泛；
（2）本实用新型所述的光纤式窄线宽光纤激光器，采用电光调制器进行脉冲斩波，对种子信号的频谱特性不会产生影响，很好地保持了原始种子光的线宽；通过任意波形发生器产生调制信号，经射频放大器放大后驱动电光调制器控制种子光信号的关断，经tap耦合器耦出约1%输入到偏压控制器中，可以精确锁定电光调制器的马赫-曾德尔调制器工作点，减少种子光直流分量成分，原理简单、易于实现。
附图说明
图1为本实用新型所述光纤式窄线宽光纤激光器的整体连接示意图；
图2为本实用新型所述光纤式窄线宽光纤激光器的种子源放大装置连接示意图；
图3为本实用新型所述光纤式窄线宽光纤激光器的主功率放大装置连接示意图；
图中：连续波种子源1、3×1合束器2、电光调制器3、调制装置31、任意波形发生器311、射频放大器312、tap耦合器313、偏压控制器314、种子源放大装置4、隔离器一41、半导体泵浦二激光一42、泵浦合束器一43、掺镱双包层增益光纤一44、隔离器二45、光分束器5、主功率放大装置6、半导体泵浦二激光二61、泵浦合束器二62、掺镱双包层增益光纤二63、泵浦光滤除器64、隔离器三65。
具体实施方式
下面结合附图1-3和具体实施例，进一步阐明本实用新型。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
如图1所示的上述结构的光纤式窄线宽光纤激光器，包括3个连续波种子源1、3×1合束器2、电光调制器3、种子源放大装置4、光分束器5、主功率放大装置6，所述连续波种子源1、3×1合束器2、电光调制器3、种子源放大装置4、光分束器5、主功率放大装置6从左至右依次连接；3个所述连续波种子源1发出的连续种子光信号经3×1合束器2合束，通过所述电光调制器3脉冲化成为脉冲信号，脉冲信号依次通过种子源放大装置4、光分束器5、主功率放大装置6进行功率放大后输出。
此外，所述连续波种子源1、3×1合束器2、电光调制器3、种子源放大装置4、光分束器5、主功率放大装置6之间均通过光纤熔接涂覆技术进行连接。
此外，所述电光调制器3上设置有调制装置31，所述调制装置31包括任意波形发生器311、射频放大器312，所述任意波形发生器311、射频放大器312、电光调制器3依次连接，所述任意波形发生器311产生调制信号，调制信号经所述射频放大器312放大后驱动电光调制器3控制种子光信号的关断。
此外，所述调制装置31上还包括有tap耦合器313、偏压控制器314，所述电光调制器3、tap耦合器313、偏压控制器314、电光调制器3依次连接；所述电光调制器3输出的脉冲信号光经tap耦合器313耦出输入到偏压控制器314，所述偏压控制器314用于锁定电光调制器3的马赫-曾德尔调制器工作点。
此外，如图2所示，所述种子源放大装置4包括隔离器一41、半导体泵浦二激光一42、泵浦合束器一43、掺镱双包层增益光纤一44、隔离器二45，隔离器一41、半导体泵浦二激光一42、泵浦合束器一43、掺镱双包层增益光纤一44、隔离器二45依次连接。
此外，如图3所示，所述主功率放大装置6包括半导体泵浦二激光二61、泵浦合束器二62、掺镱双包层增益光纤二63、泵浦光滤除器64、隔离器三65，所述半导体泵浦二激光二61、泵浦合束器二62、掺镱双包层增益光纤二63、泵浦光滤除器64、隔离器三65依次连接。
进一步的，在所述隔离器三65之后熔接有3m传能光纤。
进一步的，所述输出采用准直隔离或8°角的方式。
实施例
基于以上的结构基础，如图1~3所示。
本实用新型所述的光纤式窄线宽光纤激光器，结构设计合理，采用三谱线结构，对窄线宽脉冲光纤放大器中受激布里渊散射效应的抑制效果好，通过种子源放大装置4、主功率放大装置6的两级放大进行级联功率放大，提升了功率，应用前景广泛。
工作过程如下：3套连续波种子源1的连续种子光信号经3×1合束器2合束，通过电光调制器3将合成后的连续种子光信号脉冲化，脉冲信号光通过种子源放大装置4、主功率放大装置6进行功率放大。其中，设置3套连续波种子源1用于拓展线宽，使3×1合束器合成后谱线宽度达到一个比较宽的值，但单个谱线实际宽度依旧保持窄线宽状态，可以有效抑制窄线宽光纤激光器在功率放大过程中所产生的受激布里渊散射sbs效应；在种子源放大装置4、主功率放大装置6之间连有光分束器5，用于监测反向光光功率和正向功率及功率稳定性。
本实用新型所述光纤式窄线宽光纤激光器采用电光调制器3进行脉冲斩波，对种子信号的频谱特性不会产生影响，很好地保持了原始种子光的线宽。通过任意波形发生器311产生调制信号，经射频放大器312放大后驱动电光调制器3控制种子光信号的关断，所述电光调制器3输出的脉冲信号光经tap耦合器313耦出约1%输入到偏压控制器314中，可以精确锁定电光调制器3的马赫-曾德尔调制器工作点，减少种子光直流分量成分，原理简单、易于实现。
本实用新型所述种子源放大装置4的隔离器一41、隔离器二45均用来防止反向散射光造成前级光学器件的损坏，半导体泵浦二激光一42经泵浦合束器一43耦合脉冲信号光和泵浦光进入进入掺镱双包层增益光纤一44，掺镱双包层增益光纤一44的增益光纤吸收泵浦光，经脉冲信号光受激，产生放大后的脉冲信号光，用于防止反向散射光破坏前级光学器件。上述光学器件也均通过光纤熔接涂覆技术进行连接。所述主功率放大装置6放大原理同种子源放大装置4类似，也均通过光纤熔接涂覆技术进行连接。
在所述隔离器三65之后熔接有3m传能光纤和所述输出采用准直隔离或8°角的方式，均是用于防止反向散射光破坏前级光学器件的措施。
以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本实用新型的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。
1.一种光纤式窄线宽光纤激光器，其特征在于，包括3个连续波种子源（1）、3×1合束器（2）、电光调制器（3）、种子源放大装置（4）、光分束器（5）、主功率放大装置（6），所述连续波种子源（1）、3×1合束器（2）、电光调制器（3）、种子源放大装置（4）、光分束器（5）、主功率放大装置（6）从左至右依次连接；3个所述连续波种子源（1）发出的连续种子光信号经3×1合束器（2）合束，通过所述电光调制器（3）脉冲化成为脉冲信号，脉冲信号依次通过种子源放大装置（4）、光分束器（5）、主功率放大装置（6）进行功率放大后输出。
2.根据权利要求1所述的光纤式窄线宽光纤激光器，其特征在于，所述连续波种子源（1）、3×1合束器（2）、电光调制器（3）、种子源放大装置（4）、光分束器（5）、主功率放大装置（6）之间均通过光纤熔接涂覆技术进行连接。
3.根据权利要求1所述的光纤式窄线宽光纤激光器，其特征在于，所述电光调制器（3）上设置有调制装置（31），所述调制装置（31）包括任意波形发生器（311）、射频放大器（312），所述任意波形发生器（311）、射频放大器（312）、电光调制器（3）依次连接，所述任意波形发生器（311）产生调制信号，调制信号经所述射频放大器（312）放大后驱动电光调制器（3）控制种子光信号的关断。
4.根据权利要求3所述的光纤式窄线宽光纤激光器，其特征在于，所述调制装置（31）上还包括有tap耦合器（313）、偏压控制器（314），所述电光调制器（3）、tap耦合器（313）、偏压控制器（314）、电光调制器（3）依次连接；所述电光调制器（3）输出的脉冲信号光经tap耦合器（313）耦出输入到偏压控制器（314），所述偏压控制器（314）用于锁定电光调制器（3）的马赫-曾德尔调制器工作点。
5.根据权利要求1所述的光纤式窄线宽光纤激光器，其特征在于，所述种子源放大装置（4）包括隔离器一（41）、半导体泵浦二激光一（42）、泵浦合束器一（43）、掺镱双包层增益光纤一（44）、隔离器二（45），隔离器一（41）、半导体泵浦二激光一（42）、泵浦合束器一（43）、掺镱双包层增益光纤一（44）、隔离器二（45）依次连接。
6.根据权利要求5所述的光纤式窄线宽光纤激光器，其特征在于，所述主功率放大装置（6）包括半导体泵浦二激光二（61）、泵浦合束器二（62）、掺镱双包层增益光纤二（63）、泵浦光滤除器（64）、隔离器三（65），所述半导体泵浦二激光二（61）、泵浦合束器二（62）、掺镱双包层增益光纤二（63）、泵浦光滤除器（64）、隔离器三（65）依次连接。
7.根据权利要求6所述的光纤式窄线宽光纤激光器，其特征在于，在所述隔离器三（65）之后熔接有3m传能光纤。
8.根据权利要求1所述的光纤式窄线宽光纤激光器，其特征在于，所述输出采用准直隔离或8°角的方式。
技术总结