一种双波长光纤激光器及其工作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及激光器技术领域，尤其涉及一种双波长光纤激光器及其工作方法。
【背景技术】
[0002]双波长激光器在光通讯、光计算、非线性频率变换、军事对抗、环境监测、激光遥感和雷达等领域都有重要应用。双波长环形激光器在光纤通信、光纤无线通信(R0F)、光纤传感、微波光子学、光学测量、太赫兹辐射等领域有着广泛的应用前景，引发许多人进行了深入研究。2009年，南开大学的Wang博士在Laser Phys.杂志上报道了基于级联光纤布喇格光栅的高效双波长掺镱光纤线性腔激光器，他们获得了波长差将近1nm(对应1.25THz)、斜效率为63.9 %的双波长激光源，虽然双波长功率差控制得比较好，但仍然存在0.6dB的差距。2011年香港理工大学的He博士在J.Lightw.Technol.杂志上报道了将Sagnac干涉仪和光纤光栅组合在一个系统中的技术方案，通过偏振控制调节和啁啾光纤布喇格光栅的调节，实现了从9.8GHz(1560.42nm，1560.50nm双波长)到14GHz频率范围内的微波信号的可调谐操作。但该方案过多的依赖偏振控制，功率稳定性仍是一个非常大的问题。2012年，韩国汉阳大学的R.K.Kim等人在IEEE Photon.Lett.杂志上报道了一种可以产生光拍频率的稳定、宽调谐、单纵模的双波长掺铒光纤激光器，波长差可以从3.46nm调节到13.2nm，对应着0.43至1.66THz频率范围。为了使双波长输出功率相等，他们提出了一种非线性偏振转动效应技术。
[0003]总之，上述方法或实现方案复杂，或输出光功率不稳定，或双波长功率差较大。
【发明内容】
[0004]为解决现有存在的技术问题，本发明实施例期望提供一种双波长光纤激光器及其工作方法，能具有输出功率稳定、双波长功率差小、波长漂移小的特点。
[0005]本发明实施例的技术方案是这样实现的:
[0006]本发明实施例提供一种双波长光纤激光器，包括:
[0007]激光器(I)，用于产生栗浦光源；
[0008]波分复用器(2)，其a端连接至激光器(I)的输出端；
[0009]增益光纤(3)，其第一端连接至波分复用器(2)的b端，用于在栗浦激光作用下产生增益激光；
[0010]光隔离器(4)，其输入端连接至增益光纤(3)的第二端，用于确保光波的单向传播，避免激光器(I)由于光反馈而导致的损坏；
[0011]环行器(5)，为三端口环行器，其d端连接至光隔离器(4)的输出端，其f端作为双波长激光输出端口 ；
[0012]第一滤波器(6)，其第一端连接至环形器(5)的e端，用于反射滤波出来的第一波长光至环行器(5)并从环形器(5)的f端输出，透射其他波长的光；
[0013]第二滤波器(7)，其第一端连接至第一滤波器(6)的第二端，用于反射滤波出来的第二波长光至环行器(5)并从环形器(5)的f端输出，透射其他波长的光；
[0014]可变光衰减器(8)，其第一端连接至第二滤波器(7)的第二端，其第二端连接至波分复用器(2)的c端，与所述波分复用器(2)、增益光纤(3)、光隔离器(4)、环行器(5)、第一滤波器(6)和第二滤波器(7)构成环形腔;可变光衰减器(8)用于调节腔损耗与增益的关系。
[0015]进一步的，上述双波长光纤激光器还包括:
[0016]光隔离器(9)，位于可变光衰减器(8)和波分复用器(2)的c端之间，其输入端连接至所述可变光衰减器(8)的第二端，其输出端连接至所述波分复用器(2)的c端，用于确保光路中光波的单向传播，以便形成单向环形腔结构。
[0017]上述方案中，所述激光器(I)包括:
[0018]工作波长在可见光、近红外、红外波段内的半导体激光器、气体激光器、固体激光器或光纤激光器。
[0019]上述方案中，所述增益光纤(3)为掺铒光纤。
[0020]上述方案中，所述第一滤波器(6)和第二滤波器(7)为窄带滤波器，其中，第一滤波器(6)滤波的中心波长与第二滤波器(7)滤波的中心波长由滤波器中心滤波频率决定，当滤波器的中心滤波频率发生变化时，输出的波长也会发生变化，因而该光纤激光器可实现双波长可调谐功能。
[0021 ]上述方案中，所述可变光衰减器(8)为光场幅值衰减器。
[0022]上述方案中，所述所述第一滤波器(6)和第二滤波器(7):
[0023]为光纤布喇格光栅或者光学薄膜。
[0024]上述方案中，所述激光器(I)还包括:
[0025]冷却模块，用于实现热电冷却技术，稳定栗浦功率。
[0026]本发明实施例还提供一种双波长光纤激光器的工作方法，该方法包括:
[0027]激光器输出的栗浦光源经过波分复用器耦合进增益光纤，由增益光纤产生的自发辐射的小信号光经过光隔离器、环行器、第一滤波器和第二滤波器及可变光衰减器后由波分复用器再次耦合进增益光纤实现自发辐射放大，此循环实现了一次激光振荡过程；
[0028]所述波分复用器、增益光纤、光隔离器、环行器、第一滤波器和第二滤波器及可变光衰减器构成了环形腔；
[0029]所述环行器为三端口环行器，其第一端口连接光隔离器，第二端口连接第一滤波器和第二滤波器，第三端口作为双波长激光输出端口，滤波出来的光被反射回环行器的第三端口，其他频率的光则透过滤波器后继续反馈振荡。
[0030]本发明实施例所提供的双波长光纤激光器及其工作方法具有以下有益效果:
[0031](I)价格更加低廉，本方案中所用的光纤有源和无源器件都非常容易从市面上获得，且价格低廉，因而可极大地降低产品成本；
[0032](2)体积更加紧凑，本方案所用器件数量少，且器件本身的体积较小、重量较轻，使得本方案提供的双波长光纤激光器也具有体积小、重量轻的特点；
[0033](3)光路更加简单，在本方案提供的双波长光纤激光器中，只有可变光衰减器为可动光学元件，其它部分均可采用光纤连接，固定或更换光路非常简单；
[0034](4)输出功率更稳定、双波长功率差更小、波长漂移更小，由于采用了栗浦光源冷却技术和可变光衰减器调节增益模式技术，从而有效地保证了输出功率稳定性、同时保证了双波长功率差极小和波长漂移较小的优势。
【附图说明】
[0035]图1为本发明实施例提供的双波长光纤激光器的结构示意图。
【具体实施方式】
[0036]为了更清楚地说明本发明实施例和技术方案，下面将结合附图及实施例对本发明的技术方案进行更详细的说明，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0037]需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号。附图中未绘示或描述的实现方式，为所属技术领域中普通技术人员所知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明的保护范围。
[0038]在本发明的一个示例性实施例中，提供了一种双波长光纤激光器。图1为本发明实施例提供的双波长光纤激光器的结构示意图，如图1所示，本实施例双波长光纤激光器包括:
[0039]激光器I，用于产生栗浦光源;在一些实施例中，为了确保栗浦功率稳定，该激光器I包括冷却模块，该冷却模块用于实现热电冷却技术，稳定栗浦功率；
[0040]波分复用器2，其a端连接至激光器I的输出端；
[0041]增益光纤3，其第一端连接至波分复用器2的b端，用于在栗浦激光作用下产生增益激光；
[0042]光隔离器4，其输入端连接至增益光纤3的第二端，用于确保光波的单向传播，避免激光器I由于光反馈而导致的损坏；
[0043]环行器5，为三端口环行器，其d端连接至光隔离器4的输出端，其f端作为双波长激光输出端口 ；
[0044]第一滤波器6，其第一端连接至环形器5的e端，用于反射滤波出来的第一波长光至环行器5并从环形器5的f端输出，透射其他波长的光；
[0045]第二滤波器7，其第一端连接至第一滤波器6的第二端，用于反射滤波出来的第二波长光至环行器5并从环形器5的f端输出，透射其他波长的光；
[0046]可变光衰减器8，其第一端连接至第二滤波器7的第二端，其第二端连接至波分复用器2的c端，与所述波分复用器2、增益光纤3、光隔离器4、环行器5、第一滤波器6和第二滤波器7构成环形腔;可变光衰减器8用于调节腔损耗与增益的关系。
[0047]继续参考图1，为了更好的保护光路安全性，上述双波长光纤激光器还可包括:
[0048]光隔离器9，位于可变光衰减器8和波分复用器2的c端之间，其输入端连接至所述可变光衰减器8的第二端，其输出端连接至所述波分复用器2的c端