一种基于随机光纤激光器的百瓦级混沌激光源装置转让专利
申请号 : CN202010681381.X
文献号 : CN111900604B
文献日 : 2021-07-27
发明人 : 张明江 , 陈红 , 高少华 , 张建忠 , 乔丽君 , 王涛
申请人 : 太原理工大学
摘要 :
权利要求 :
1.一种基于随机光纤激光器的百瓦级混沌激光激光源装置,其特征在于,包括DFB激光器(1)、光衰减器(2)、第一光纤布拉格光栅(3)、拉曼激光器(4)、2×1光耦合器(5)、单模光纤(6)和第二光纤布拉格光栅(7);
所述DFB激光器(1)输出的激光依次经光衰减器(2)、第一光纤布拉格光栅(3)后从2×1光耦合器(5)的第一输入端进入单模光纤(6);所述拉曼激光器(4)用于输出百瓦量级的泵浦光;所述拉曼激光器(4)输出的泵浦光经2×1光耦合器(5)的第二输入端进入单模光纤(6),所述单模光纤(6)的另一端与第二光纤布拉格光栅(7)连接;
所述第一光纤布拉格光栅(3)用于将DFB激光器(1)输出的光反射回DFB激光器(1),使其产生混沌激光输出,所述拉曼激光器(4)、2×1光耦合器(5)、单模光纤(6)和第二光纤布拉格光栅(7)组成随机光纤激光器,随机光纤激光器用于在泵浦光的作用下对单模光纤中的混沌激光进行放大,还用于输出随机激光返回注入DFB激光器(1)使其产生扰动混沌;剩余泵浦激光和放大后的混沌激光入射到第二光纤布拉格光栅(7)后,剩余泵浦光被第二光纤布拉格光栅(7)反射回单模光纤(6),放大后的混沌激光经过第二光纤布拉格光栅(7)后输出;
所述第一光纤布拉格光栅(3)中心波长与DFB激光器(1)的中心波长相同,所述第二光纤布拉格光栅(7)的中心波长与拉曼激光器(4)的输出激光波长相同。
2.根据权利要求1所述一种基于随机光纤激光器的百瓦级混沌激光激光源装置,其特征在于,所述光衰减器(2)单向光衰减器,其用于对所述第一光纤布拉格光栅(3)输出的激光进行衰减后输出到所述DFB激光器(1)。
3.根据权利要求1所述一种基于随机光纤激光器的百瓦级混沌激光激光源装置,其特征在于,所述拉曼激光器(1)的中心波长比DFB激光器(1)中心波长小90 110nm,所述单模光~
纤(6)的长度为14 16km。
~
4.根据权利要求1所述一种基于随机光纤激光器的百瓦级混沌激光激光源装置,其特征在于,所述拉曼激光器(1)的中心波长比DFB激光器(1)中心波长小100nm,所述单模光纤(6)的长度为15km。
5.根据权利要求1所述一种基于随机光纤激光器的百瓦级混沌激光激光源装置,其特征在于,所述第一光纤布拉格光栅(3)靠近DFB激光器(1)一侧的反射率为20%;所述第二光纤布拉格光栅(7)靠近单模光纤(6)的一侧的反射率为95%。
6.根据权利要求1所述一种基于随机光纤激光器的百瓦级混沌激光激光源装置,其特征在于,所述DFB激光器(1)中心波长为1550 nm,拉曼激光器(3)的中心波长为1450nm,单模光纤(6)的长为15 km。
说明书 :
一种基于随机光纤激光器的百瓦级混沌激光源装置
技术领域
背景技术
程度上限制了其应用。目前,最常见的用于混沌激光光源放大的装置为掺铒光纤放大器
(EDFA),输出功率为10mW 20W,但由于受到铒离子的增益饱和影响,很难进一步放大混沌光
~
信号(专利号为CN201720578585.4)。且EDFA的放大自发辐射会影响输出信号光的信噪比的
提高。而随机光纤激光器具有结构简单、信噪比高、输出功率高的优点。基于大功率随机光
纤激光器的研究表明,随机光纤激光器的输出功率已达到百瓦量级。
发明内容
级混沌激光源装置。
器、2×1光耦合器、单模光纤和第二光纤布拉格光栅;
激光器输出的泵浦光经2×1光耦合器的第二输入端进入单模光纤,所述单模光纤的另一端
与第二光纤布拉格光栅连接;
光纤激光器,随机光纤激光器用于在泵浦光的作用下对单模光纤中的混沌激光进行放大,
还用于输出随机激光返回注入DFB激光器使其产生扰动混沌;剩余泵浦激光和放大后的混
沌激光入射到第二光纤布拉格光栅后,剩余泵浦光被第二光纤布拉格光栅反射回单模光
纤,放大后的混沌激光经过第二光纤布拉格光栅后输出。
长度为14 16km。
~
长相同,且靠近单模光纤的一侧的反射率为95%。
反射波长为1450nm。
率高的特点,利用随机光纤激光器结构对混沌光进行有效光放大,得到了百瓦量级混沌光
源,相比EDFA,不受铒离子饱和影响,可极大提高信噪比,同时可提高泵浦光转换效率;而
且,本发明中,一方面,DFB激光器输出的光到达虚线框随机光纤激光器部分,部分光被第一
光纤布拉格光栅反射回DFB激光器;另一方面,随机光纤激光器产生的部分随机激光从2×1
光耦合器输出注入DFB激光器。这两种过程的光混合扰动DFB激光器产生复杂度更高的混沌
激光,因此,本发明的混沌激光光源装置可以产生复杂度更高、功率达百瓦级别的的混沌激
光。
附图说明
具体实施方式
是全部的实施例;基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前
提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
单模光纤6和第二光纤布拉格光栅7;所述DFB激光器1输出的激光依次经光衰减器2、第一光
纤布拉格光栅3后从2×1光耦合器5的第一输入端进入单模光纤6;所述拉曼激光器4用于输
出百瓦量级的泵浦光;所述拉曼激光器4输出的泵浦光经2×1光耦合器5的第二输入端进入
单模光纤6,所述单模光纤6的另一端与第二光纤布拉格光栅7连接;所述第一光纤布拉格光
栅7用于将DFB激光器1输出的光反射回DFB激光器1,使其产生混沌激光输出,所述拉曼激光
器4、2×1光耦合器5、单模光纤6和第二光纤布拉格光栅7组成随机光纤激光器,用于对单模
光纤中的混沌激光进行放大,此外,随机激光器中产生的随机激光,经第一光纤布拉格光栅
3返回衰减器2后注入DFB激光器对其产生扰动混沌;随机放大剩余的泵浦光和放大后的混
沌激光入射到第二光纤布拉格光栅7后,剩余泵浦光被第二光纤布拉格光栅7反射回单模光
纤6,放大后的混沌激光经过第二光纤布拉格光栅7后输出。
器,其用于对从随机光纤激光器输出、经所述第一光纤布拉格光栅3返回所述DFB激光器1的
激光进行衰减,但不会对DFB激光器输出的激光进行衰减,也就是说,图1的虚线框中的随机
光纤激光器产生的部分随机激光也可以通过第一光纤布拉格光栅3和光衰减器2后注入DFB
激光器1,经第一光纤布拉格光栅3反射的光和注入的随机激光混合扰动DFB激光器1,使其
产生复杂度更高的混沌激光。
110nm,所述单模光纤6的长度为14 16km。优选地,所述拉曼激光器1的中心波长比DFB激光
~
器1中心波长小100nm,所述单模光纤6的长度为15km。
与拉曼激光器4的输出激光波长相同,且靠近单模光纤6的一侧的反射率为95%。
示泵浦光频率和斯托克斯光频率;np,ns分别表示泵浦光对应的折射率和斯托克斯光对应的
折射率;z表示光纤长度;χ(ωs)表示极化率;λ表示波长;g表示增益;i表示虚数;式子实部
反映相位变化,虚部反映强度变化。 表示介电常数:c表示光速; 表示光波的频率宽
度; 表示光的频率; 表示光波的波长宽度。联立计算式(1)(5),得到:拉曼激光器3
~
中心波长比种子光中心波长小100 nm为最优解;
实现输出百瓦级混沌光,计算得到:单模光纤6长为z=15 km。
长为1450nm,左反射率为95%。
面,虚线框中随机光纤激光器产生的部分随机激光从左侧输出注入中心波长为1550nm的
DFB激光器1。因此,这两种过程的光混合扰动中心波长为1550nm的DFB激光器1产生复杂度
更高的混沌激光。中心波长为1550nm的DFB激光器1产生的混沌激光80%通过中心波长为
1550nm的第一光纤布拉格光栅3到达虚线框中的随机光纤激光器时,混沌激光被随机光纤
激光器放大,实现百瓦级混沌激光。
器结构对混沌光进行有效光放大,得到了百瓦量级混沌光源,相比EDFA,不受铒离子饱和影
响,可极大提高信噪比,同时可提高泵浦光转换效率。而且,本发明中,一方面,DFB激光器输
出的光到达虚线框随机光纤激光器部分,部分光被第一光纤布拉格光栅反射回DFB激光器;
另一方面,随机光纤激光器产生的部分随机激光从2×1光耦合器输出注入DFB激光器。这两
种过程的光混合扰动DFB激光器产生复杂度更高的混沌激光,因此,本发明的混沌激光光源
装置可以产生复杂度更高、功率达百瓦级别的的混沌激光。
然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进
行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术
方案的范围。