本發(fā)明屬于高功率光纖激光器用器件領(lǐng)域，具體涉及了一種能動態(tài)抑制不同波長受激拉曼散射的長周期光纖光柵及抑制方法。

背景技術(shù)：

1、高功率光纖激光器邁向更高輸出功率的同時，非線性效應(yīng)特別是受激拉曼散射效應(yīng)成為限制光纖激光器功率提升的一大主要原因?；诠饫w光柵的非線性效應(yīng)抑制方法由于光纖光柵具備成本相對低廉、制備工藝簡單，能夠?qū)崿F(xiàn)量產(chǎn)、能夠全兼容于光纖等優(yōu)點，使得整個激光器系統(tǒng)能夠保持高度集成性的特點，因此基于光纖光柵的光纖激光非線性效應(yīng)抑制方法就目前而言是一種較為優(yōu)異的選擇。

2、然而隨著我國的制造業(yè)逐漸向智能制造發(fā)展，高功率光纖激光器的輸出功率與輸出波長經(jīng)常需要隨著應(yīng)用場景與應(yīng)用對象的變化而動態(tài)變化，這時傳統(tǒng)光纖光柵就無法有效抑制光纖激光器中不同波長的受激拉曼散射效應(yīng)。例如1微米波段的工業(yè)光纖激光器常見的中心波長為1060nm、1070nm、1080nm以及1090nm，其激發(fā)的受激拉曼散射效應(yīng)中心波長依次為1115nm、1125nm、1135nm以及1145nm。當(dāng)隨著工業(yè)應(yīng)用場景的切換，不同輸出波長的激光會產(chǎn)生不同波段的受激拉曼散射效應(yīng)，從而阻礙高功率光纖激光器輸出功率提升、惡化激光器輸出光束質(zhì)量、降低激光器穩(wěn)定性與壽命。因此需要一種新方法，隨著光纖激光器不同波長的切換，可以動態(tài)抑制不同波長激光激發(fā)的受激拉曼散射效應(yīng)。

3、基于此，本發(fā)明提出了一種能動態(tài)抑制不同波長受激拉曼散射的長周期光纖光柵及抑制方法。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，即隨著輸出波長的變化，傳統(tǒng)光纖光柵無法動態(tài)適應(yīng)和有效抑制不同波長下的受激拉曼散射效應(yīng)，從而限制了功率的進(jìn)一步提升，并對激光器的性能、穩(wěn)定性和壽命造成負(fù)面影響的問題。本發(fā)明提供了一種能動態(tài)抑制不同波長受激拉曼散射的長周期光纖光柵及抑制方法。

2、本發(fā)明的一方面，提供了一種能動態(tài)抑制不同波長受激拉曼散射的長周期光纖光柵，包括泵浦源、合束器、諧振腔、長周期光纖光柵、應(yīng)力場施加裝置、溫度場施加裝置、剝離器、輸出端和光譜儀；

3、所述泵浦源與合束器的一端連接，所述合束器的另一端與諧振腔的一端連接，所述諧振腔的另一端與長周期光纖光柵的一端連接，所述長周期光纖光柵的另一端與剝離器的一端連接，所述剝離器的另一端與輸出端連接，所述輸出端與光譜儀連接；其中，所述諧振腔用于振蕩放大設(shè)定波長的自發(fā)輻射光；

4、所述長周期光纖光柵的兩端與應(yīng)力場施加裝置固定，所述長周期光纖光柵設(shè)置在溫度場施加裝置中，所述應(yīng)力場施加裝置和溫度場施加裝置用于實時調(diào)控所述長周期光纖光柵的微納結(jié)構(gòu)參數(shù)，實現(xiàn)動態(tài)控制長周期光纖光柵的周期，使包層模諧振峰的中心波長發(fā)生漂移，將受激拉曼散射效應(yīng)從光纖纖芯中剝除，從而動態(tài)抑制光纖激光器中不同波長受激拉曼散射效應(yīng)。

5、優(yōu)選的，所述諧振腔包括高反光纖光柵、增益光纖和低反光纖光柵；

6、所述高反光纖光柵的一端與所述合束器的另一端連接，所述高反光纖光柵的另一端與增益光纖的一端連接，所述增益光纖的另一端與低反光纖光柵的一端連接，所述低反光纖光柵的另一端與長周期光纖光柵的一端連接。

7、優(yōu)選的，所述應(yīng)力場施加裝置包括調(diào)整架和步進(jìn)電機；

8、所述長周期光纖光柵的一端與調(diào)整架的調(diào)整端固定，所述長周期光纖光柵的另一端與步進(jìn)電機的移動端固定，所述步進(jìn)電機施加的應(yīng)力方向為長周期光纖光柵的軸向方向；

9、所述調(diào)整架用于保障長周期光纖光柵一端固定且位置平行于溫度場施加裝置，從而確保溫度場施加裝置施加的溫度場均勻作用于長周期光纖光柵。

10、優(yōu)選的，所述溫度場施加裝置包括半導(dǎo)體制冷器。

11、優(yōu)選的，應(yīng)力場施加裝置中的步進(jìn)電機以及半導(dǎo)體制冷器均與工控機連接，所述工控機用于控制步進(jìn)電機移動端的移動位移和半導(dǎo)體制冷器施加的溫度。

12、優(yōu)選的，所述增益光纖為摻鐿光纖。

13、本發(fā)明的另一方面，提供了一種能動態(tài)抑制不同波長受激拉曼散射的長周期光纖光柵的抑制方法，基于一種能動態(tài)抑制不同波長受激拉曼散射的長周期光纖光柵，該方法包括：

14、基于長周期光纖光柵的纖芯和包層的彈光系數(shù)和有效折射率計算諧振波長的應(yīng)變靈敏度因子；

15、根據(jù)長周期光纖光柵的纖芯和包層的熱光系數(shù)和有效折射率計算光纖的溫度靈敏度因子；

16、結(jié)合應(yīng)變靈敏度因子、溫度靈敏度因子、原始波長、預(yù)獲取的波長偏移量、熱膨脹系數(shù)和泊松比，計算應(yīng)力變化量和溫度變化量；

17、根據(jù)實時檢測到的溫度和應(yīng)力，并基于應(yīng)力變化量和溫度變化量，獲取待施加的應(yīng)力場和溫度場；

18、根據(jù)待施加的應(yīng)力場和溫度場，調(diào)整應(yīng)力場施加裝置和溫度場施加裝置的參數(shù)，施加對應(yīng)的應(yīng)力場和溫度場，實現(xiàn)動態(tài)抑制光纖激光器中不同波長受激拉曼散射效應(yīng)。

19、優(yōu)選的，諧振波長的應(yīng)變靈敏度因子，其計算方法為：

20、；

21、其中，表示纖芯的彈光系數(shù)，表示包層的彈光系數(shù)，表示纖芯的有效折射率，表示包層的有效折射率。

22、優(yōu)選的，所述溫度靈敏度因子，其計算方法為：

23、；

24、其中，為纖芯的熱光系數(shù)，為包層的熱光系數(shù)，表示纖芯的有效折射率，表示包層的有效折射率。

25、優(yōu)選的，應(yīng)力變化量和溫度變化量，其計算方法為：

26、；

27、其中，是長周期光纖光柵的波長偏移量，是原始波長，是熱膨脹系數(shù)，是溫度變化量，是應(yīng)變量，是應(yīng)力變化量，是泊松比，為應(yīng)變靈敏度因子，為溫度靈敏度因子。

28、本發(fā)明的有益效果：

29、動態(tài)適應(yīng)性：通過應(yīng)力場施加裝置和溫度場施加裝置實時調(diào)控長周期光纖光柵的微納結(jié)構(gòu)參數(shù)，實現(xiàn)了對不同波長下受激拉曼散射效應(yīng)的動態(tài)抑制。這種動態(tài)調(diào)整能力使得激光器能夠根據(jù)應(yīng)用場景的變化靈活地調(diào)整輸出波長而不影響性能。

30、提高輸出功率：有效解決了高功率光纖激光器邁向更高輸出功率時遇到的非線性效應(yīng)問題，特別是受激拉曼散射效應(yīng)的問題，從而可以進(jìn)一步提升激光器的輸出功率。

31、改善光束質(zhì)量：通過將受激拉曼散射效應(yīng)從光纖纖芯中剝除，減少了不必要的能量損失和光束畸變，提高了激光器輸出光束的質(zhì)量。

32、增強系統(tǒng)穩(wěn)定性與壽命：由于成功抑制了受激拉曼散射效應(yīng)對激光器的影響，不僅提升了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，也延長了激光器的使用壽命。

33、高度集成性：利用長周期光纖光柵和其他光纖組件，保持了整個激光器系統(tǒng)的高度集成性，有利于實現(xiàn)緊湊型設(shè)計，并且易于與其他光纖光學(xué)組件兼容。

34、成本效益：長周期光纖光柵具備成本相對低廉、制備工藝簡單等優(yōu)點，有助于降低整體解決方案的成本，同時保證了大批量生產(chǎn)的可行性。

35、智能控制：步進(jìn)電機和半導(dǎo)體制冷器均與工控機連接，允許精確控制和調(diào)節(jié)，為智能制造環(huán)境中的應(yīng)用提供了智能化管理的可能性。

36、廣泛適用性：該方案適用于多個工業(yè)光纖激光器中心波長（如1060nm、1070nm、1080nm以及1090nm），并且可以根據(jù)具體的應(yīng)用需求進(jìn)行定制化調(diào)整，具有廣泛的適用性。