本发明属于激光器领域，具体涉及一种集成在纤分布反馈增强结构及其制作方法、窄线宽激光器。
背景技术：
1、窄线宽激光器是现阶段密集波分复用系统，分布式光纤传感系统，光纤水听等重要工程应用的核心光源。传统的基于高q值(q为品质因子)谐振腔滤波器或者基于光栅外腔的窄线宽激光方案技术壁垒高，成本高昂，线宽参数逐渐到达该技术领域的瓶颈，难以进一步深度压缩激光线宽。
2、波长自适应分布弱反馈激光架构是一种新型激光架构，具有线宽深度压缩，无间隔波长调谐，纯光反馈，波长自适应等特性，尤其在波长精密调谐，密集波分复用等领域具有优势。波长自适应分布弱反馈激光架构的技术核心在于分布弱反馈器件的制备，目前主要的方法包括：(1)高q值回音壁模式(wgm)微腔结构，即采用all-pass型高q值wgm微腔收集回音壁模式的背向瑞利散射，得到分布弱反馈信号；(2)光纤局部折射率调制，即通过光纤拉锥，局部放电等方式在光纤内部引入人工折射率突变，加强背向散射。采用高q值wgm微腔结构，需要激光波长与wgm微腔的谐振模式严格对准，极大的限制了激光的波长调谐能力，且高q值wgm制作难度大，封装工艺要求高，成本高昂；光纤结构的分布弱反馈器件具有波长自适应特性，但是基于传统的制备工艺和光纤载体往往需要上百米甚至千米级别的光纤长度才能累积到足够的分布反馈信号，不利于激光系统的集成化。
技术实现思路
1、本发明提供一种集成在纤分布反馈增强结构及其制作方法、窄线宽激光器，以解决在实现线宽深度压缩时传统的分布弱反馈结构的长度太长的问题。
2、根据本发明的第一方面，提供一种集成在纤分布反馈增强结构，包括高数值孔径光纤，所述高数值孔径光纤中的纤芯在轴向上随机分布有多个缺陷点，所述多个缺陷点对该纤芯的折射率进行调制，以使所述高数值孔径光纤在接收激光信号后，反馈回的散射信号增强。
3、在一种可选的实现方式中，所述多个缺陷点在轴向上随机分布包括其每相邻两个缺陷点在轴向上的间距均随机分布，各个相邻缺陷点在轴向上的间距呈现出非周期性变化；所述多个缺陷点使得该高数值孔径光纤的散射增强具有波长自适应性，即对全波段均可实现散射增强。
4、在另一种可选的实现方式中，所述高数值孔径光纤在接收到激光器主腔提供的激光信号后，其纤芯内的缺陷点对该激光信号的部分能量进行散射，形成两部分散射能量，其中一部分散射能量沿着该激光信号的传输路径反向传输回该激光器主腔，另一部分散射能量向该缺陷点的四周散射，在该高数值孔径光纤的高数值孔径特性的作用下，该另一部分散射能量中的大部分也沿着该激光信号的传输路径反向传输回该激光器主腔，如此使得反馈回该激光器主腔的散射信号增强。
5、在另一种可选的实现方式中，该激光信号沿着轴向传输，所述高数值孔径光纤的高数值孔径越高，该另一部分散射能量中沿着该激光信号的传输路径反向传输回该激光器主腔的散射能量越多，散射增效效果越好。
6、在另一种可选的实现方式中，所述多个缺陷点中各个缺陷点与纤芯中心轴线的相对位置也随机分布。
7、在另一种可选的实现方式中，根据该激光器主腔提供的激光信号的初始线宽和目标线宽，确定该高数值孔径光纤反馈回的散射信号的强度，根据该强度对以下四项参数中至少一个进行调节，以使该激光器主腔输出的激光信号的线宽压缩为该目标线宽，同时使该分布反馈增强结构的体积最小化：
8、该高数值孔径光纤中纤芯在轴向上各个相邻缺陷点的位置、各个位置所在横截面上缺陷点的个数、各个横截面上缺陷点与纤芯中心轴线的相对位置关系和各个横截面上缺陷点的大小。
9、根据本发明的第二方面，提供一种上述集成在纤分布反馈增强结构的制作方法，包括：
10、步骤s100、利用飞秒加工系统中的飞秒激光透过高数值孔径光纤中纤芯外的各层作用于该纤芯，在该纤芯上制作缺陷点；
11、步骤s200、移动该高数值孔径光纤，以使该纤芯在轴向上形成随机分布有多个缺陷点。
12、在一种可选的实现方式中，在所述步骤s100之前，还包括：根据该激光器主腔提供的激光信号的初始线宽和目标线宽，确定该高数值孔径光纤反馈回的散射信号的强度，从而确定该高数值孔径光纤中纤芯在轴向上各个相邻缺陷点的位置、各个位置所在横截面上缺陷点的个数、各个横截面上缺陷点与纤芯中心轴线的相对位置关系和各个横截面上缺陷点的大小，以将该激光器主腔输出的激光信号的线宽压缩为该目标线宽，同时使该分布反馈增强结构的体积最小化。
13、在另一种可选的实现方式中，所述步骤s100具体包括：针对该纤芯上对应位置所在横截面上的每个缺陷点，同步前后移动该飞秒加工系统中的飞秒激光和物镜，和/或上下移动该物镜来调节该物镜与该纤芯的距离，以使该飞秒激光的光斑通过该物镜聚焦至该纤芯内对应位置，从而对该缺陷点与该纤芯中心轴线的相对位置关系进行调节；对该飞秒激光的光斑功率进行调节，以对该缺陷点的大小进行调节。
14、根据本发明的第三方面，提供一种窄线宽激光器，包括相互连接的上述集成在纤分布反馈增强结构和激光器主腔，所述集成在纤分布反馈增强结构在接收到该激光主腔提供的激光信号后，将增强的散射信号反馈回该激光器主腔，对该激光信号进行线宽压缩。
15、本发明的有益效果是：
16、1、相比于采用传统的光纤拉锥和放电的方式来制备具有波长自适应特性的分布反馈结构，本发明在纤芯上制作多个缺陷点，能够极大地缩短分布反馈结构的长度，有利于分布反馈结构朝着小型化、集成化发展，甚至可以将分布反馈结构移植到片上，用来制备芯片级分布反馈器件；本发明在纤芯上制作的多个缺陷点在轴向上随机分布，而不是按照设定间距进行精确加工，因此可以降低对缺陷点的加工精度要求；本发明在纤芯上制作多个缺陷点可以提高直接反馈回激光器主腔的散射信号强度，并且缺陷点是在高数值孔径光纤上制作的，在高数值孔径特性的作用下，缺陷点接收到激光信号后形成的向四周散射的大部分散射能量也能反馈回激光器主腔，因此进一步提高了反馈回激光器主腔的散射信号强度；
17、另外，缺陷点的大小是由加工功率决定的，加工功率越大，对应地消耗的能量越大，缺陷点就越大，当缺陷点增大使得纤芯折射率调制前后的差值增大，调制深度增强时，光纤的散射强度会得到提高，但此时对光纤的破坏程度也增大；由于相比于高数值孔径光纤，普通单模光纤不具备高数值孔径特性，无法使由缺陷点形成的向四周散射的散射能量反馈回激光器主腔，因此若想反馈回相同强度的散射信号，则普通单模光纤中纤芯可能需要制备更大的缺陷点，以提高纤芯折射率调制深度，此时则需要消耗更多的能量，且对光纤的波坏程度也更大，可见本发明在高数值孔径光纤上制备缺陷点，可以降低加工功率，从而降低能耗，并且可以减小对光纤的破坏程度，降低因制作缺陷点而引入的光损耗；
18、相比于普通单模光纤，高数值孔径光纤在接收到激光信号后本身会产生强度更大的散射信号，如此缺陷点处会形成更多的向四周散射的能量，且能量向四周散射的方向也会更具有多样性，在高数值孔径光纤的高数值孔径特性作用下，向四周散射的能量中的大部分仍会反馈回激光器主腔，由于散射能量的散射方向更具多样性，因此散射能量反馈回激光器主腔的路径也更具多样性，对应地光程具有多样性，自然相位也具有多样性，即一个缺陷点可以反馈回多个相位的散射信号，可见本发明可以使反馈回的散射信号的相位随机均匀分布，避免单点强反馈破坏分布反馈的线宽压缩效果；
19、2、本发明采用集成在纤分布反馈增强结构向激光器主腔提供增强的散射信号，可以大大提高激光器线宽压缩效果。
1.一种集成在纤分布反馈增强结构，其特征在于，包括高数值孔径光纤，所述高数值孔径光纤中的纤芯在轴向上随机分布有多个缺陷点，所述多个缺陷点对该纤芯的折射率进行调制，以使所述高数值孔径光纤在接收激光信号后，反馈回的散射信号增强。
2.根据权利要求1所述的集成在纤分布反馈增强结构，其特征在于，所述多个缺陷点在轴向上随机分布包括其每相邻两个缺陷点在轴向上的间距均随机分布，各个相邻缺陷点在轴向上的间距呈现出非周期性变化；所述多个缺陷点使得该高数值孔径光纤的散射增强具有波长自适应性，即对全波段均可实现散射增强。
3.根据权利要求1或2所述的集成在纤分布反馈增强结构，其特征在于，所述高数值孔径光纤在接收到激光器主腔提供的激光信号后，其纤芯内的缺陷点对该激光信号的部分能量进行散射，形成两部分散射能量，其中一部分散射能量沿着该激光信号的传输路径反向传输回该激光器主腔，另一部分散射能量向该缺陷点的四周散射，在该高数值孔径光纤的高数值孔径特性的作用下，该另一部分散射能量中的大部分也沿着该激光信号的传输路径反向传输回该激光器主腔，如此使得反馈回该激光器主腔的散射信号增强。
4.根据权利要求3所述的集成在纤分布反馈增强结构，其特征在于，该激光信号沿着轴向传输，所述高数值孔径光纤的高数值孔径越高，该另一部分散射能量中沿着该激光信号的传输路径反向传输回该激光器主腔的散射能量越多，散射增效效果越好。
5.根据权利要求2所述的集成在纤分布反馈增强结构，其特征在于，所述多个缺陷点中各个缺陷点与纤芯中心轴线的相对位置也随机分布。
6.根据权利要求5所述的集成在纤分布反馈增强结构，其特征在于，根据该激光器主腔提供的激光信号的初始线宽和目标线宽，确定该高数值孔径光纤反馈回的散射信号的强度，根据该强度对以下四项参数中至少一个进行调节，以使该激光器主腔输出的激光信号的线宽压缩为该目标线宽，同时使该分布反馈增强结构的体积最小化：
7.一种权利要求1至6中任意一项所述集成在纤分布反馈增强结构的制作方法，其特征在于，包括：
8.根据权利要求7所述的制作方法，其特征在于，在所述步骤s100之前，还包括：根据该激光器主腔提供的激光信号的初始线宽和目标线宽，确定该高数值孔径光纤反馈回的散射信号的强度，从而确定该高数值孔径光纤中纤芯在轴向上各个相邻缺陷点的位置、各个位置所在横截面上缺陷点的个数、各个横截面上缺陷点与纤芯中心轴线的相对位置关系和各个横截面上缺陷点的大小，以将该激光器主腔输出的激光信号的线宽压缩为该目标线宽，同时使该分布反馈增强结构的体积最小化。
9.根据权利要求7或8所述的制作方法，其特征在于，所述步骤s100具体包括：针对该纤芯上对应位置所在横截面上的每个缺陷点，同步前后移动该飞秒加工系统中的飞秒激光和物镜，和/或上下移动该物镜来调节该物镜与该纤芯的距离，以使该飞秒激光的光斑通过该物镜聚焦至该纤芯内对应位置，从而对该缺陷点与该纤芯中心轴线的相对位置关系进行调节；对该飞秒激光的光斑功率进行调节，以对该缺陷点的大小进行调节。
10.一种窄线宽激光器，其特征在于，包括相互连接的权利要求1至6中任意一项所述集成在纤分布反馈增强结构和激光器主腔，所述集成在纤分布反馈增强结构在接收到该激光主腔提供的激光信号后，将增强的散射信号反馈回该激光器主腔，对该激光信号进行线宽压缩。
