一種雙波長光纖激光器及其工作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及激光器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種雙波長光纖激光器及其工作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]雙波長激光器在光通訊、光計(jì)算、非線性頻率變換、軍事對抗、環(huán)境監(jiān)測、激光遙感和雷達(dá)等領(lǐng)域都有重要應(yīng)用。雙波長環(huán)形激光器在光纖通信、光纖無線通信(R0F)、光纖傳感、微波光子學(xué)、光學(xué)測量、太赫茲輻射等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景，引發(fā)許多人進(jìn)行了深入研究。2009年，南開大學(xué)的Wang博士在Laser Phys.雜志上報(bào)道了基于級聯(lián)光纖布喇格光柵的高效雙波長摻鐿光纖線性腔激光器，他們獲得了波長差將近1nm(對應(yīng)1.25THz)、斜效率為63.9 %的雙波長激光源，雖然雙波長功率差控制得比較好，但仍然存在0.6dB的差距。2011年香港理工大學(xué)的He博士在J.Lightw.Technol.雜志上報(bào)道了將Sagnac干涉儀和光纖光柵組合在一個(gè)系統(tǒng)中的技術(shù)方案，通過偏振控制調(diào)節(jié)和啁啾光纖布喇格光柵的調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了從9.8GHz(1560.42nm，1560.50nm雙波長)到14GHz頻率范圍內(nèi)的微波信號的可調(diào)諧操作。但該方案過多的依賴偏振控制，功率穩(wěn)定性仍是一個(gè)非常大的問題。2012年，韓國漢陽大學(xué)的R.K.Kim等人在IEEE Photon.Lett.雜志上報(bào)道了一種可以產(chǎn)生光拍頻率的穩(wěn)定、寬調(diào)諧、單縱模的雙波長摻鉺光纖激光器，波長差可以從3.46nm調(diào)節(jié)到13.2nm，對應(yīng)著0.43至1.66THz頻率范圍。為了使雙波長輸出功率相等，他們提出了一種非線性偏振轉(zhuǎn)動效應(yīng)技術(shù)。
[0003]總之，上述方法或?qū)崿F(xiàn)方案復(fù)雜，或輸出光功率不穩(wěn)定，或雙波長功率差較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決現(xiàn)有存在的技術(shù)問題，本發(fā)明實(shí)施例期望提供一種雙波長光纖激光器及其工作方法，能具有輸出功率穩(wěn)定、雙波長功率差小、波長漂移小的特點(diǎn)。
[0005]本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0006]本發(fā)明實(shí)施例提供一種雙波長光纖激光器，包括:
[0007]激光器(I)，用于產(chǎn)生栗浦光源；
[0008]波分復(fù)用器(2)，其a端連接至激光器(I)的輸出端；
[0009]增益光纖(3)，其第一端連接至波分復(fù)用器(2)的b端，用于在栗浦激光作用下產(chǎn)生增益激光；
[0010]光隔離器(4)，其輸入端連接至增益光纖(3)的第二端，用于確保光波的單向傳播，避免激光器(I)由于光反饋而導(dǎo)致的損壞；
[0011]環(huán)行器(5)，為三端口環(huán)行器，其d端連接至光隔離器(4)的輸出端，其f端作為雙波長激光輸出端口 ；
[0012]第一濾波器(6)，其第一端連接至環(huán)形器(5)的e端，用于反射濾波出來的第一波長光至環(huán)行器(5)并從環(huán)形器(5)的f端輸出，透射其他波長的光；
[0013]第二濾波器(7)，其第一端連接至第一濾波器(6)的第二端，用于反射濾波出來的第二波長光至環(huán)行器(5)并從環(huán)形器(5)的f端輸出，透射其他波長的光；
[0014]可變光衰減器(8)，其第一端連接至第二濾波器(7)的第二端，其第二端連接至波分復(fù)用器(2)的c端，與所述波分復(fù)用器(2)、增益光纖(3)、光隔離器(4)、環(huán)行器(5)、第一濾波器(6)和第二濾波器(7)構(gòu)成環(huán)形腔;可變光衰減器(8)用于調(diào)節(jié)腔損耗與增益的關(guān)系。
[0015]進(jìn)一步的，上述雙波長光纖激光器還包括:
[0016]光隔離器(9)，位于可變光衰減器(8)和波分復(fù)用器(2)的c端之間，其輸入端連接至所述可變光衰減器(8)的第二端，其輸出端連接至所述波分復(fù)用器(2)的c端，用于確保光路中光波的單向傳播，以便形成單向環(huán)形腔結(jié)構(gòu)。
[0017]上述方案中，所述激光器(I)包括:
[0018]工作波長在可見光、近紅外、紅外波段內(nèi)的半導(dǎo)體激光器、氣體激光器、固體激光器或光纖激光器。
[0019]上述方案中，所述增益光纖(3)為摻鉺光纖。
[0020]上述方案中，所述第一濾波器(6)和第二濾波器(7)為窄帶濾波器，其中，第一濾波器(6)濾波的中心波長與第二濾波器(7)濾波的中心波長由濾波器中心濾波頻率決定，當(dāng)濾波器的中心濾波頻率發(fā)生變化時(shí)，輸出的波長也會發(fā)生變化，因而該光纖激光器可實(shí)現(xiàn)雙波長可調(diào)諧功能。
[0021 ]上述方案中，所述可變光衰減器(8)為光場幅值衰減器。
[0022]上述方案中，所述所述第一濾波器(6)和第二濾波器(7):
[0023]為光纖布喇格光柵或者光學(xué)薄膜。
[0024]上述方案中，所述激光器(I)還包括:
[0025]冷卻模塊，用于實(shí)現(xiàn)熱電冷卻技術(shù)，穩(wěn)定栗浦功率。
[0026]本發(fā)明實(shí)施例還提供一種雙波長光纖激光器的工作方法，該方法包括:
[0027]激光器輸出的栗浦光源經(jīng)過波分復(fù)用器耦合進(jìn)增益光纖，由增益光纖產(chǎn)生的自發(fā)輻射的小信號光經(jīng)過光隔離器、環(huán)行器、第一濾波器和第二濾波器及可變光衰減器后由波分復(fù)用器再次耦合進(jìn)增益光纖實(shí)現(xiàn)自發(fā)輻射放大，此循環(huán)實(shí)現(xiàn)了一次激光振蕩過程；
[0028]所述波分復(fù)用器、增益光纖、光隔離器、環(huán)行器、第一濾波器和第二濾波器及可變光衰減器構(gòu)成了環(huán)形腔；
[0029]所述環(huán)行器為三端口環(huán)行器，其第一端口連接光隔離器，第二端口連接第一濾波器和第二濾波器，第三端口作為雙波長激光輸出端口，濾波出來的光被反射回環(huán)行器的第三端口，其他頻率的光則透過濾波器后繼續(xù)反饋振蕩。
[0030]本發(fā)明實(shí)施例所提供的雙波長光纖激光器及其工作方法具有以下有益效果:
[0031](I)價(jià)格更加低廉，本方案中所用的光纖有源和無源器件都非常容易從市面上獲得，且價(jià)格低廉，因而可極大地降低產(chǎn)品成本；
[0032](2)體積更加緊湊，本方案所用器件數(shù)量少，且器件本身的體積較小、重量較輕，使得本方案提供的雙波長光纖激光器也具有體積小、重量輕的特點(diǎn)；
[0033](3)光路更加簡單，在本方案提供的雙波長光纖激光器中，只有可變光衰減器為可動光學(xué)元件，其它部分均可采用光纖連接，固定或更換光路非常簡單；
[0034](4)輸出功率更穩(wěn)定、雙波長功率差更小、波長漂移更小，由于采用了栗浦光源冷卻技術(shù)和可變光衰減器調(diào)節(jié)增益模式技術(shù)，從而有效地保證了輸出功率穩(wěn)定性、同時(shí)保證了雙波長功率差極小和波長漂移較小的優(yōu)勢。
【附圖說明】
[0035]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的雙波長光纖激光器的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例和技術(shù)方案，下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行更詳細(xì)的說明，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部實(shí)施例?；诒景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0037]需要說明的是，在附圖或說明書描述中，相似或相同的部分都使用相同的圖號。附圖中未繪示或描述的實(shí)現(xiàn)方式，為所屬技術(shù)領(lǐng)域中普通技術(shù)人員所知的形式。另外，雖然本文可提供包含特定值的參數(shù)的示范，但應(yīng)了解，參數(shù)無需確切等于相應(yīng)的值，而是可在可接受的誤差容限或設(shè)計(jì)約束內(nèi)近似于相應(yīng)的值。實(shí)施例中提到的方向用語，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，僅是參考附圖的方向。因此，使用的方向用語是用來說明并非用來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0038]在本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例中，提供了一種雙波長光纖激光器。圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的雙波長光纖激光器的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，本實(shí)施例雙波長光纖激光器包括:
[0039]激光器I，用于產(chǎn)生栗浦光源;在一些實(shí)施例中，為了確保栗浦功率穩(wěn)定，該激光器I包括冷卻模塊，該冷卻模塊用于實(shí)現(xiàn)熱電冷卻技術(shù)，穩(wěn)定栗浦功率；
[0040]波分復(fù)用器2，其a端連接至激光器I的輸出端；
[0041]增益光纖3，其第一端連接至波分復(fù)用器2的b端，用于在栗浦激光作用下產(chǎn)生增益激光；
[0042]光隔離器4，其輸入端連接至增益光纖3的第二端，用于確保光波的單向傳播，避免激光器I由于光反饋而導(dǎo)致的損壞；
[0043]環(huán)行器5，為三端口環(huán)行器，其d端連接至光隔離器4的輸出端，其f端作為雙波長激光輸出端口 ；
[0044]第一濾波器6，其第一端連接至環(huán)形器5的e端，用于反射濾波出來的第一波長光至環(huán)行器5并從環(huán)形器5的f端輸出，透射其他波長的光；
[0045]第二濾波器7，其第一端連接至第一濾波器6的第二端，用于反射濾波出來的第二波長光至環(huán)行器5并從環(huán)形器5的f端輸出，透射其他波長的光；
[0046]可變光衰減器8，其第一端連接至第二濾波器7的第二端，其第二端連接至波分復(fù)用器2的c端，與所述波分復(fù)用器2、增益光纖3、光隔離器4、環(huán)行器5、第一濾波器6和第二濾波器7構(gòu)成環(huán)形腔;可變光衰減器8用于調(diào)節(jié)腔損耗與增益的關(guān)系。
[0047]繼續(xù)參考圖1，為了更好的保護(hù)光路安全性，上述雙波長光纖激光器還可包括:
[0048]光隔離器9，位于可變光衰減器8和波分復(fù)用器2的c端之間，其輸入端連接至所述可變光衰減器8的第二端，其輸出端連接至所述波分復(fù)用器2的c端