一种抑制光纤中SBS的系统及方法与流程 专利技术说明

电气元件制品的制造及其应用技术一种抑制光纤中sbs的系统及方法技术领域1.本发明涉及激光技术领域，更具体地，涉及一种抑制光纤中sbs的系统及方法。背景技术：2.目前，高功率窄线宽光纤激光器在地球科学、光束合成、非线性频率转换等领域有重要的应用价值，近几年已经成为激光领域的研究热点。3.然而，在高功率窄线宽光纤放大器中，光纤传输的功率高，纤芯截面积小，传输光在光纤中的相互作用距离很长，在激光放大过程中极易产生受激布里渊散射。从而导致在窄线宽光纤放大器中，受激布里渊的阈值低，产生的后向斯托克斯光破坏力强，容易损坏光学元件。技术实现要素：4.本发明实施例的目的在于提供一种抑制光纤中sbs的系统及方法，以实现受激布里渊散射的抑制。具体技术方案如下：本发明实施例的第一方面，提供了一种抑制光纤中sbs的系统，包括主光路和抑制光路；高功率激光在所述主光路中沿正向传输和放大，sbs光在所述主光路中沿反向先传输和放大，后与抑制光路中的sbs波长激光进行相干相消；所述抑制光路包括光纤分束器，所述光纤分束器将sbs波长种子光分一部分，作为主光路中反向传输放大的sbs光的种子；所述抑制光路包括相位调制器；所述相位调制器用于对所述抑制光路中反向传输的sbs波长的激光的相位进行调整，以使所述抑制光路中相位调整后的布里渊散射波长的激光的相位与所述主光路反向传输的布里渊散射波长的激光的相位相反。5.进一步地，所述主光路包括第一反射镜，第二反射镜，第三反射镜和第四反射镜，其中第一反射镜和第四反射镜为全反射镜或部分反射镜，第二反射镜和第三反射镜为部分反射镜；所述抑制光路包括第二反射镜和第三反射镜；所述抑制光路中布里渊散射波长的激光依次经过所述相位调制器、第三反射镜和第二反射镜；所述主光路中反向传播的布里渊散射波长的激光经过所述第四反射镜后，与所述抑制光路中传播的布里渊散射波长的激光在第三反射镜上进行干涉，干涉后的激光继续传输至第二反射镜上，利用第二反射镜后的探测器对光功率进行探测，实时调整相位调制器的相位和第二光纤放大器的功率，使探测器探测的功率锁定在最小值，此时主放大器中的sbs光与抑制光路中的sbs波长激光在第三反射镜上正好相干相消。6.进一步地，所述主光路包括第一光纤放大器，所述抑制光路包括第二光纤放大器；所述主光路中反向传播的sbs光依次经过所述第一光纤放大器和第四反射镜；所述抑制光路中反向传播的布里渊散射波长的激光依次经过所述第二光纤放大器、所述相位调制器、第三反射镜、第二反射镜和探测器。7.进一步地，所述第一光纤放大器用于对所述主光路中正向传播的激光进行高功率放大，得到放大后的激光输出，主光路中正向传输的高功率激光作为泵浦，对反向注入的sbs种子进行放大。8.进一步地，所述第二光纤放大器用于对所述抑制光路中传播的sbs波长的激光进行放大，得到第二放大后的激光，其中，所述第二放大后的激光经过第三反射镜的透射光强和主光路中反向传输的sbs光经过第三反射镜的反射光强相同。9.进一步地，所述主光路还包括第一光纤准直器、第二光纤准直器和光纤输出端帽；所述主光路的反向光路上依次设置有所述光纤输出端帽、所述第一光纤放大器、第二光纤准直器、第四反射镜、第三反射镜和第二反射镜、第一反射镜、第一光纤准直器。10.进一步地，所述抑制光路还包括探测器，用于对所述干涉后的激光光强的探测，并将探测结果反馈至所述相位调制器和所述第二光纤放大器。11.进一步地，所述抑制光路还包括反馈控制模块；所述反馈控制模块的输入端与探测器的输出端相连，所述反馈控制模块的输出端分别与第二光纤放大器的输入端、所述相位调制器的输入端相连。12.进一步地，所述抑制光路还包括光隔离器和第三光纤准直器。13.按照本发明的另一个方面，提供一种抑制光纤中sbs的方法，应用抑制光纤中sbs的系统实现，所述系统包括主光路和抑制光路；所述主光路中反向注入抑制光路中的分光，作为主光路中反向sbs光的种子；高功率激光在所述主光路中沿正向传输放大；所述方法包括：通过所述光纤分束器向所述主光路和所述抑制光路注入的布里渊散射波长的激光；所述布里渊散射波长的激光在所述主光路中反向传输放大，并在所述抑制光路传输放大；通过所述抑制光路中的相位调制器，对所述抑制光路中传输的布里渊散射波长的激光的相位进行调整，以使所述抑制光路中相位调整后的布里渊散射波长的激光的相位与所述主光路反向传输的布里渊散射波长的激光在发生干涉时相位相反。14.本发明实施例的又一方面，提供了一种电子设备，包括：存储器，用于存放计算机程序；处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现上述任一抑制光纤中sbs的方法。15.本发明实施例的又一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一抑制光纤中sbs的方法。16.本发明实施例还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述任一抑制光纤中sbs的方法。17.本发明实施例有益效果：本发明实施例提供的一种抑制光纤中sbs的系统及方法，包括主光路和抑制光路，所述系统还包括光纤分束器，所述主光路中正向传输高功率激光，反向传输sbs光。所述抑制光路中传输sbs波长激光，主光路中的sbs光和抑制光路中的sbs波长激光由同一个sbs波长种子源，利用光纤分束器分光后分别进行传输放大。所述抑制光路包括相位调制器；所述相位调制器，用于对所述抑制光路中传输的布里渊散射波长的激光的相位进行调整，以使所述抑制光路中相位调整后的布里渊散射波长的激光的相位与所述主光路反向传输的布里渊散射波长的激光的相位相反。通过本发明实施例的设备，可以利用主光路和抑制光路生成相位相反的布里渊散射波长的激光，从而相干相消，实现受激布里渊散射的抑制。附图说明18.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的实施例。19.图1为本发明实施例提供的抑制光纤中sbs的系统的一种结构示意图；图2为本发明实施例提供的抑制光纤中sbs的系统的另一种结构示意图；图3为本发明实施例提供的抑制光纤中sbs的方法的一种流程示意图；图4为本发明实施例提供的电子设备的一种结构示意图。具体实施方式20.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员基于本发明所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。21.目前，在高功率窄线宽光纤放大器中，光纤传输的功率高，纤芯截面积小，传输光在光纤中的相互作用距离很长，在激光放大过程中极易产生受激布里渊散射、自相位调制、四波混频等非线性效应。在窄线宽光纤放大器中，受激布里渊的阈值低，产生的后向斯托克斯光破坏力强，容易损坏光学元件，是限制窄线宽光纤放大器输出功率提升的主要因素。为了实现受激布里渊散射的抑制，本发明提供了一种抑制光纤中sbs的系统，具体方案如下：本发明实施例提供了一种抑制光纤中sbs的系统，参见图1，包括主光路101和抑制光路102；激光器还包括光纤分束器103，受激布里渊散射波长的激光器104经过光纤分束器103后分成两路，一路反向注入主光路中作为sbs光的种子，另一路继续在抑制光路中传输放大。22.光纤分束器103，用于向主光路和抑制光路注入的布里渊散射波长的激光；抑制光路包括相位调制器1021；相位调制器，用于对抑制光路中传输的布里渊散射波长的激光的相位进行调整，以使抑制光路中相位调整后的布里渊散射波长的激光的相位与主光路反向传输的布里渊散射波长的激光的相位相反。23.在一种可能的实施方式中，主光路包括第一反射镜，第二反射镜，第三反射镜，第四反射镜。抑制光路包括第二反射镜和第三反射镜；抑制光路中反向传播布里渊散射波长的激光依次经过相位调制器、第三反射镜和第二反射镜；主光路中反向传播的布里渊散射波长的激光经过所述第四反射镜后，与所述抑制光路中传播的布里渊散射波长的激光在第三反射镜上进行干涉，干涉后的激光继续传输至第二反射镜上，利用第二反射镜后的探测器对光功率进行探测，实时调整相位调制器的相位和第二光纤放大器的功率，使探测器探测的功率锁定在最小值，此时主放大器中的sbs光与抑制光路中的sbs波长激光在第三反射镜上正好相干相消。24.具体的，本发明实施例中的受激布里渊散射波长的激光器反馈的激光经过光纤分束器后，一部分注入主光路的输出端，另一部分继续沿反馈光路传输，与经过主光路放大的受激布里渊散射光在空间光路中进行相干相消，从而对主光路中的sbs进行抑制。25.可见，本发明通过在激光的输出端主动注入一个低功率受激布里渊散射种子源，抑制掉其他随机噪声可能产生的布里渊散射，然后利用与注入受激布里渊散射种子源相干的激光，将光纤中传输并放大的受激布里渊散射激光相干抵消掉，从而实现激光器中受激布里渊散射的抑制。26.在一种可能的实施方式中，抑制光路还包括探测器；探测器，用于对干涉后的激光强度探测，并将探测结果反馈至相位调制器。27.在一种可能的实施方式中，主光路包括第一光纤放大器，抑制光路包括第二光纤放大器；主光路中反向传播的布里渊散射波长的激光依次经过第一光纤放大器和第一反射镜；抑制光路中反向传播的布里渊散射波长的激光依次经过第二光纤放大器、相位调制器、第三反射镜、第二反射镜和探测器；第一光纤放大器，用于对主光路中正向传播的激光进行高功率放大，得到放大后的激光输出，主光路中正向传输的高功率激光作为泵浦，对反向注入的sbs种子进行放大；第二光纤放大器，用于对所述抑制光路中传播的sbs波长的激光进行放大，得到第二放大后的激光，其中，所述第二放大后的激光经过第三反射镜的透射光强和主光路中反向传输的sbs光经过第三反射镜的反射光强相同。28.在一种可能的实施方式中，探测器，用于对干涉后的激光进行光强的探测，并将探测结果反馈至第二光纤放大器。29.在一种可能的实施方式中，抑制光路还包括反馈控制模块；反馈控制模块的输入端与探测器的输出端相连，反馈控制模块的输出端分别与第二光纤放大器的输入端、相位调制器的输入端相连。30.可见，通过本发明实施例的方法，可以通过探测器探测和反馈模块控制对抑制光路的相位和功率控制，使得相干相消后回到主光路中的受激布里渊散射光功率尽量接近0，从而实现受激布里渊散射的抑制。31.进一步的，上述的光纤放大器，可以为一级激光放大，也可以为多级激光放大。32.进一步的，上述抑制光路中的光纤分束器和光纤放大器也可替换为一个分束器可调的光纤分束器。33.在一种可能的实施方式中，主光路还包括第四反射镜，第四反射镜和第一反射镜可以为全反射镜，也可以为部分反射镜；第二反射镜和第三反射镜为部分反射镜。34.在一种可能的实施方式中，主光路还包括第一光纤准直器、第二光纤准直器和光纤输出端帽；主光路的反向光路上依次设置有所述光纤输出端帽、所述第一光纤放大器、所述第二光纤准直器、所述第四反射镜、所述第三反射镜和所述第二反射镜、所述第一光纤反射镜、所述第一光纤准直器。35.在一种可能的实施方式中，抑制光路还包括光隔离器和第三光纤准直器；抑制光路上依次设置有第二光纤放大器、相位调制器、光隔离器、第三光纤准直器、第二反射镜、第三反射镜和探测器。36.进一步的，本发明中所用的光纤准直器可以为光纤准直端帽，也可为透镜空间准直。37.为了说明本发明实施例的方法，以下结合具体实施例进行说明，参见图2，包括：光纤准直器201，全反射镜202、99%反射镜203、99%反射镜204、全反射镜205、光纤准直器206、光纤放大器207、光纤输出端帽208、受激布里渊散射波长的激光器209、光纤分束器210、光纤放大器211、相位调制器212、光隔离器213、光纤准直器214、光探测器215及反馈控制模块216。38.主光路的激光，经过201-208正常传输和放大，反向传输的受激布里渊散射光，以光纤分束器（210）注入的布里渊散射波长的激光作为种子源，经过208、207、206的光路后被放大，再经过全反射镜205和99%反射镜204后继续反向传输。另一路与受激布里渊散射波长相同的激光，在抑制光路中，经过210-214进行传输放大，在99%反射镜214上的透射光与主光路中受激布里渊散射的反射光进行干涉，干涉后的激光传输到99%反射镜213上，利用探测器215对干涉后的光强进行探测，反馈控制光纤放大器211和相位调制器212，使得主光路中的受激布里渊散射激光经过99%反射镜214的反射光与抑制光路经过99%反射镜214的透射光功率一致，相位相反，相干相消，从而抑制光纤中的受激布里渊散射。39.本发明实施例的第二方面，提供了一种抑制光纤中sbs的方法，应用于抑制光纤中sbs的系统，上述系统包括主光路和抑制光路；参见图3，上述方法包括：步骤s31，通过光纤分束器向主光路和抑制光路注入的布里渊散射波长的激光；布里渊散射波长的激光在主光路中反向传输；步骤s32，通过抑制光路中的相位调制器和光纤放大器，对抑制光路中反向传输的布里渊散射波长的激光的相位进行调整，以使抑制光路中相位调整后的布里渊散射波长的激光的相位与主光路反向传输的布里渊散射波长的激光在第三反射镜相遇时的相位相反，强度相等，实现相干相消。40.在一种可能的实施方式中，主光路包括第一反射镜，抑制光路包括第二反射镜和第三反射镜；抑制光路中传播布里渊散射波长的激光依次经过相位调制器、第二反射镜和第三反射镜；主光路中反向传播的布里渊散射波长的激光经过所述第四反射镜后，与所述抑制光路中传播的布里渊散射波长的激光在第三反射镜上进行干涉，干涉后的激光继续传输至第二反射镜上，利用第二反射镜后的探测器对光功率进行探测，实时调整相位调制器的相位和第二光纤放大器的功率，使探测器探测的功率锁定在最小值，此时主放大器中的sbs光与抑制光路中的sbs波长激光在第三反射镜上正好相干相消。41.在一种可能的实施方式中，抑制光路还包括探测器；上述方法还包括：通过探测器对干涉后的激光进行相位的探测，并将探测结果反馈至相位调制器。architecture，eisa）总线等。该通信总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。52.通信接口用于上述电子设备与其他设备之间的通信。53.存储器可以包括随机存取存储器（random access memory，ram），也可以包括非易失性存储器（non-volatile memory，nvm），例如至少一个磁盘存储器。可选的，存储器还可以是至少一个位于远离前述处理器的存储装置。54.上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器（central processing unit，cpu）、网络处理器（network processor，np）等；还可以是数字信号处理器（digital signal processor，dsp）、专用集成电路（application specific integrated circuit，asic）、现场可编程门阵列（field-programmable gate array，fpga）或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。55.在本发明提供的又一实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一抑制光纤中sbs的方法的步骤。56.在本发明提供的又一实施例中，还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述实施例中任一抑制光纤中sbs的方法。57.在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线（例如同轴电缆、光纤、数字用户线（dsl））或无线（例如红外、无线、微波等）方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，dvd)、或者半导体介质（例如固态硬盘solid state disk (ssd)）等。58.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。59.本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。60.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。









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