[发明专利]一种可切换和可调谐的多波长光纤激光器

说明书

本发明揭示了一种可切换和可调谐的多波长光纤激光器。该激光器包括泵浦激光器1，波分复用器2，增益光纤3、隔离器4，Sagnac环干涉仪10，光纤滤波器6和第二光耦合器9，各个器件之间通过光纤耦合的方式构成一个光纤激光器谐振腔。该激光器采用了Sagnac环干涉仪10和光纤滤波器6级联的方式来进行滤波，Sagnac环干涉仪10作为调谐单元，主要用来实现激光可调谐，增加激光输出稳定性；光纤滤波器6作为选模单元，主要用来实现激光可切换和多波长，最终得到了高稳定、可切换、可调谐的多波长窄带激光输出。该激光器具有波长数量和位置均可调谐、稳定性高、成本低、鲁棒性好、重复性好和易实现等特点。

技术领域

本发明涉及一种可切换和可调谐的多波长光纤激光器，属于光纤激光技术领域。

背景技术

光纤激光器于1963年发明，到20世纪80年代末第一批商用光纤激光器面市，经历了20多年的发展历程。光纤激光器技术在高速率大容量波分复用光纤通信系统、高精度光纤传感技术和大功率激光等方面呈现出广阔的应用前景和巨大的优势。光纤激光器有很多独特的优点，比如：激光阈值低、高增益、良好的散热、可调谐参数多、宽的吸收和辐射以及与其他光纤设备兼容、体积小等。基于这些优点，光纤激光器正在逐步取代传统固体激光器在各个领域中的地位，发挥着越来越重要的作用。

早期实现光纤激光器多波长可调谐主要通过在激光器谐振腔中加入F-P腔、介质薄膜滤波器和声光滤波器等波长可调谐元件。然而，这些自由空间调谐器件一般为非光纤结构，插入损耗较大，降低了激光器效率、集成度和紧凑性。近期，人们采用全光纤滤波器，如：光纤布拉格光栅、马赫-增德尔干涉仪、高非线性光子晶体光纤等作为调谐元件。其中，光纤光栅制作成本相对较高，并受其本身应变特性限制，波长调谐范围较小。马赫-增德尔干涉仪易受外界环境影响，如应变等因素造成的光纤弯曲会影响两臂光程差，这容易使输出状态发生变化。而且马赫-增德尔干涉仪要求两臂光路路径相差较小这一特点，会增加制作过程中的难度。高非线性光子晶体光纤能够使已激射波长处的能量向未激射波长处转化从而实现多波长输出，但这类激光器谐振腔腔长较长，结构不紧凑，并且光子晶体光纤的熔接损耗相对较大。

为了实现全光纤、高稳定、低成本、结构紧凑、插损小的多波长光纤激光器，授权公告号：CN208173996U，公告日：2018.11.30，提供了“一种可调谐多波长光纤激光器”，实现了低损耗、稳定和窄带宽激光输出。该光纤激光器采用了高双折射微纳光纤结构作为选模单元，微纳光纤结构采用拉锥工艺制作而成，然而，这种制作方法对制作工艺要求高，可重复性差，同时因为其锥形结构使得整个光纤激光器拥有较差的鲁棒性，大大限制了其应用场景。

因此，研究并实现一种全光纤、高稳定性、低成本、结构紧凑、插损小、可重复性好，鲁棒性高的可切换、可调谐、多波长光纤激光器具有重要的研究与应用价值。

发明内容

本发明针对现有的光纤激光器制作工艺要求高、稳定性差、紧凑性低、可重复性低和鲁棒性较差等缺点，提出了一种可切换、可调谐、多波长光纤激光器。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种可切换和可调谐的多波长光纤激光器，该光纤激光器包括泵浦激光器，波分复用器，增益光纤，隔离器，光纤干涉仪，光纤滤波器和第二光耦合器。各个器件之间通过光纤耦合的方式构成一个光纤激光器谐振腔。所述泵浦激光器经波分复用器与增益光纤相连，增益光纤输出端依次连接隔离器、光纤干涉仪、光纤滤波器和第二光耦合器。所述泵浦激光器的输出端与波分复用器的输入端相连，波分复用器的输出端通过增益光纤与隔离器输入端相连，隔离器输出端与第一光耦合器a口相连，第一光耦合器b口通过光纤滤波器与第二光耦合器的输入端相连。

优选的，所述光纤干涉仪为Sagnac环干涉仪，具有波长调谐功能。该光纤干涉仪包括第一光耦合器，偏振控制器和保偏光纤，通过普通单模光纤耦合的方式互相连接，第一光耦合器c口通过保偏光纤与偏振控制器输入端连接，偏振控制器输出端与第一光耦合器d口连接。