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、激光遙感和雷達等領(lǐng)域都有重要應用。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、光學測量、太赫茲輻射等領(lǐng)域有著廣泛的應用前景，引發(fā)許多人進行了深入研究。2009年，南開大學的Wang博士在Laser Phys.雜志上報道了基于級聯(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年香港理工大學的He博士在J.Lightw.Technol.雜志上報道了將Sagnac干涉儀和光纖光柵組合在一個系統(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)定性仍是一個非常大的問題。2012年，韓國漢陽大學的R.K.Kim等人在IEEE Photon.Lett.雜志上報道了一種可以產(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)動效應技術(shù)。
[0003]總之，上述方法或?qū)崿F(xiàn)方案復雜，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。
[0005]本發(fā)明實施例的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的:
[0006]本發(fā)明實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用器(2)的c端，與所述波分復用器(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，當濾波器的中心濾波頻率發(fā)生變化時，輸出的波長也會發(fā)生變化，因而該光纖激光器可實現(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，用于實現(xiàn)熱電冷卻技術(shù)，穩(wěn)定栗浦功率。
[0026]本發(fā)明實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)過波分復用器耦合進增益光纖，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用器再次耦合進增益光纖實現(xiàn)自發(fā)輻射放大，此循環(huán)實現(xiàn)了一次激光振蕩過程；
[0028]所述波分復用器、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；
[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)明實施例提供的雙波長光纖激光器的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0036]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例和技術(shù)方案，下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進行更詳細的說明，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部實施例。基于本發(fā)明的實施例，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施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[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，但應了解，參數(shù)無需確切等于相應的值，而是可在可接受的誤差容限或設計約束內(nèi)近似于相應的值。實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)明的保護范圍。
[0038]在本發(fā)明的一個示例性實施例中，提供了一種雙波長光纖激光器。圖1為本發(fā)明實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，該冷卻模塊用于實現(xiàn)熱電冷卻技術(shù)，穩(wěn)定栗浦功率；
[0040]波分復用器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用器2的c端，與所述波分復用器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用器2的c端