基于辅助光增益竞争的光纤放大器SRS效应抑制方法

本发明涉及光纤激光，尤其涉及一种基于辅助光增益竞争的光纤放大器srs效应抑制方法。

背景技术：

1、以掺镱光纤激光器为代表的高功率光纤激光器在工业材料加工、智能制造以及国防安全等领域具有广泛的应用价值。光纤激光器知名厂商ipg公司先后推出单模10kw和多模500kw光纤激光器产品。国内以锐科激光为代表的高功率光纤激光公司也发布了120kw工业级光纤激光器产品。随着光纤放大器功率水平的提升，激光亮度和长时工作稳定性成为衡量激光性能的两大重要指标。受限于光子暗化等效应，高功率光纤放大器所用增益光纤的稀土离子掺杂浓度难以大幅提高，导致当前高功率光纤激光放大系统中有源光纤长度达到数十米，较长的有源光纤长度导致高功率激光下以受激拉曼散射(srs)效应为代表的非线性效应成为限制激光器功率水平提升的主要制约因素。

2、针对这一问题，包括：w型光纤、双折射率孔辅助光纤等新型光纤结构先后被提出并用于滤除光纤中的拉曼光成分，但光纤制备工艺较为复杂，模场面积等参数难以满足大功率光纤激光的应用需求。此外，长周期光纤光栅和啁啾倾斜光纤布拉格光栅先后被用于光纤放大系统中实现种子光中拉曼光成分的滤除，但分别存在对外界环境敏感影响实际滤波效果以及降低激光器模式不稳定效应阈值等问题。

技术实现思路

1、本发明提供了一种基于辅助光增益竞争的光纤放大器srs效应抑制方法，本发明针对高功率光纤放大器中srs效应对功率提升的限制，提出了一种基于辅助光增益竞争的srs效应抑制技术，通过对光纤放大器引入辅助光，调控放大器中信号光增益分布，有效降低信号光产生的斯托克斯(stokes)光增益，实现对信号光高功率放大过程中srs效应的有效抑制，详见下文描述：

2、一种基于辅助光增益竞争的光纤放大器srs效应抑制方法，所述方法包括以下步骤：

3、光纤放大器的光输入端由信号光、辅助光和泵浦光组成；

4、所述信号光与辅助光共同提取所述泵浦光提供的激光上能级粒子，在光纤放大器中形成增益竞争，抑制所述信号光在放大器前段的增益能力；

5、随着所述泵浦光被吸收消耗，所述辅助光在光纤放大器后段被重吸收转化为所述信号光；

6、降低放大器中所述信号光与stokes光作用距离和作用强度，实现所述信号光高功率放大并抑制srs效应。

7、其中，所述辅助光的波长一般小于所述信号光的波长，且激光增益介质在所述辅助光波长处的吸收和发射截面大于所述信号光波长处的吸收和发射截面。

8、其中，所述信号光与所述辅助光同向注入放大器，或反向注入放大器；泵浦方式是正向泵浦、反向泵浦或双向泵浦。

9、进一步地，所述光纤放大器是非保偏型光纤激光放大器，或保偏型光纤激光放大器。

10、其中，所述光纤放大器增益光纤的稀土掺杂离子是yb3+、nd3+、er3+、tm3+、ho3+、dy3+中的一种或多种。

11、本发明提供的技术方案的有益效果是：

12、1、本发明提出的基于辅助光增益竞争的光纤放大器srs效应抑制技术，通过向光纤放大系统中引入辅助光，与信号光形成增益竞争，降低信号光与stokes光作用距离和作用强度，实现对srs效应的抑制，采用商用光纤即可实现高功率激光放大，有效避免了w型光纤、双折射率孔辅助光纤等新型光纤结构复杂、制备难度大等问题；

13、2、本发明提出的srs效应抑制技术，主要针对光纤放大器增益分布进行主动调控，实现对信号光向stokes光转化的抑制，不同于利用光纤光栅在光纤功率放大级前进行信号光中拉曼光成分滤波的方案，本发明提出的方案环境稳定性高，且可根据光纤放大器的功率水平对辅助光参数进行主动调整，灵活性更高。

技术特征：

1.一种基于辅助光增益竞争的光纤放大器srs效应抑制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于辅助光增益竞争的光纤放大器srs效应抑制方法，其特征在于，所述辅助光的波长一般小于所述信号光的波长，且激光增益介质在所述辅助光波长处的吸收和发射截面大于所述信号光波长处的吸收和发射截面。

3.根据权利要求1所述的一种基于辅助光增益竞争的光纤放大器srs效应抑制方法，其特征在于，所述信号光与所述辅助光同向注入放大器，或反向注入放大器；泵浦方式是正向泵浦、反向泵浦或双向泵浦。

4.根据权利要求1所述的一种基于辅助光增益竞争的光纤放大器srs效应抑制方法，其特征在于，所述光纤放大器是非保偏型光纤激光放大器，或保偏型光纤激光放大器。

5.根据权利要求1所述的一种基于辅助光增益竞争的光纤放大器srs效应抑制方法，其特征在于，所述光纤放大器增益光纤的稀土掺杂离子是yb3+、nd3+、er3+、tm3+、ho3+、dy3+中的一种或多种。

技术总结
本发明公开了一种基于辅助光增益竞争的光纤放大器SRS效应抑制方法，光纤放大器光输入端由信号光、辅助光和泵浦光组成；所述信号光与辅助光共同提取所述泵浦光提供的激光上能级粒子，在光纤放大器中形成增益竞争，抑制所述信号光在放大器前段的增益能力；随着所述泵浦光被吸收消耗，所述辅助光在光纤放大器后段被重吸收转化为所述信号光；降低所述信号光与Stokes光作用距离和作用强度，实现所述信号光高功率放大并抑制SRS效应。

技术研发人员：付士杰,史伟,赵卫,盛泉,薛凯,许海琛,姚建铨
受保护的技术使用者：天津大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23