本发明专利技术适用于激光技术领域，提供了一种基于稀土离子共掺光纤的双波长同步脉冲光纤激光器，包括连续光LD泵浦源、稀土离子共掺光纤和谐振腔，所述连续光LD泵浦源接所述谐振腔，所述稀土离子共掺光纤位于谐振腔中；所述稀土离子共掺光纤中的敏化离子吸收泵浦光，并由所述敏化离子辐射产生一个波长的激光，同时，由所述稀土离子共掺光纤中的被敏化离子辐射产生另一个波长的激光；利用在敏化离子辐射的激光腔内插入的可饱和吸收体，对敏化离子辐射的激光进行调Q或锁模使之产生脉冲激光，此过程周期性调制了被敏化离子辐射激光的增益并产生同步的脉冲激光，从而实现双波长同步脉冲光纤激光器。本发明专利技术提供的装置可集成度高，可以实现全光纤化结构。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于激光
，尤其涉及一种基于稀土离子共掺光纤的双波长同步脉冲光纤激光器。
技术介绍
双波长激光器在和频/差频的产生、遥感、激光测距、医疗用途等方面具有广泛的应用，特别是双波长同步脉冲激光具有大脉冲能量和高峰值功率的同步双波长脉冲输出的优点，使其具有更好的实际应用效果。与传统的固体激光器相比，光纤激光器由于具有散热效果好、转换效率高、阈值低、光束质量好、易于集成等突出优点而备受关注。目前，利用光纤激光器实现双波长同步脉冲激光输出的方法主要有以下三种：1，基于一种掺杂离子的增益光纤实现双波长同步调Q或锁模。由于受到增益带宽的限制，这种方法产生的两个波长通常很接近，从而限制了它的应用。2，基于不同掺杂离子的两种增益光纤实现双波长同步调Q或锁模。这两种增益光纤分别在两个不同的腔内，两个腔通过共用一个Q调制器或宽带可饱和吸收体分别实现双波长同步调Q或锁模。这种方法产生的两个波长相距较远，但其结构比较复杂，并且对Q调制器或可饱和吸收体的制作要求更高。3，基于一种掺杂离子增益光纤的级联双波长同步脉冲激光器。级联是通过激光下能级再向更低的能级跃迁从而产生另一个波长的激光。这种方法先通过调Q或锁模技术实现该离子其中两个能级之间跃迁产生脉冲激光，在此过程中，周期性调制了该离子另外两个能级的上能级反转粒子数，从而产生双波长同步脉冲激光。然而，这与离子掺杂浓度、被掺杂的基质以及腔参数等因素有关。目前，主要是利用掺钬或掺铒氟化物光纤级联产生双波长激光，但由于氟化物光纤难以跟石英光纤熔接从而限制了激光器的全光纤化，并且该方法目前只实现了脉宽较宽的双波长同步调Q-增益开关脉冲输出。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种基于稀土离子共掺光纤的双波长同步脉冲光纤激光器，旨在利用一种离子间存在能量转移的稀土离子共掺光纤实现全光纤化的双波长同步脉冲光纤激光器。本专利技术提供了一种基于稀土离子共掺光纤的双波长同步脉冲光纤激光器，所述双波长同步脉冲光纤激光器包括连续光LD泵浦源、稀土离子共掺光纤和谐振腔，所述连续光LD泵浦源接所述谐振腔，所述稀土离子共掺光纤位于所述谐振腔中用于吸收所述连续光LD泵浦源发出的泵浦光并辐射产生激光，所述谐振腔为线形腔结构或环形腔结构。进一步地，所述线形腔结构中包括器件：宽带反射镜、可饱和吸收体、泵浦耦合器件、稀土离子共掺光纤、光纤波分复用器WDM1、光学延迟线DL1、光纤布拉格光栅FBG1和光纤布拉格光栅FBG2；所述线形腔结构包括第一线形腔和第二线形腔，其中，所述第一线形腔包括依次连接的宽带反射镜、可饱和吸收体、泵浦耦合器件、稀土离子共掺光纤、光纤波分复用器WDM1和光纤布拉格光栅FBG1，所述第二线形腔包括依次连接的宽带反射镜、可饱和吸收体、泵浦耦合器件、稀土离子共掺光纤、光纤波分复用器WDM1、光学延迟线DL1和光纤布拉格光栅FBG2；所述连续光LD泵浦源通过所述泵浦耦合器件与所述线形腔结构连接；所述第一线形腔构成敏化离子辐射激光导引谐振腔，所述第二线形腔构成被敏化离子辐射激光被导引谐振腔；所述第一线形腔和所述第二线形腔通过所述光纤波分复用器WDM1连接起来。进一步地，所述宽带反射镜为介质镜、金属镜或光纤反射镜中的一种。进一步地，所述光纤布拉格光栅FBG1的反射中心波长对应于敏化离子辐射激光的波长，并对该波长的透射率为5％到20％；光纤布拉格光栅FBG2的反射中心波长对应于被敏化离子辐射激光的波长，并对该波长的透射率为5％到20％。进一步地，所述环形腔结构中包括器件：光纤波分复用器WDM1、泵浦耦合器件、稀土离子共掺光纤、光纤波分复用器WDM2、光纤耦合器OC1、光纤偏振无关隔离器ISO1和可饱和吸收体或等效可饱和吸收体、光纤耦合器OC2、光纤偏振无关隔离器ISO2和光学延迟线DL1；所述环形腔结构包括第一环形腔和第二环形腔，其中，所述第一环形腔包括依次连接的光纤波分复用器WDM1、泵浦耦合器件、稀土离子共掺光纤、光纤波分复用器WDM2、光纤耦合器OC1、光纤偏振无关隔离器ISO1和可饱和吸收体或等效可饱和吸收体，所述第二环形腔包括依次连接的光纤波分复用器WDM1、泵浦耦合器件、稀土离子共掺光纤、光纤波分复用器WDM2、光纤耦合器OC2、光纤偏振无关隔离器ISO2和光学延迟线DL1，所述连续光LD泵浦源通过所述泵浦耦合器件与所述环形腔结构连接；所述第一环形腔构成敏化离子辐射激光导引谐振腔，所述第二环形腔构成被敏化离子辐射激光被导引谐振腔；所述第一环形腔和所述第二环形腔通过所述光纤波分复用器WDM1和光纤波分复用器WDM2连接起来。进一步地，所述等效可饱和吸收体为依次连接的光纤偏振控制器PC1、光纤起偏器和光纤偏振控制器PC2所构成的非线性偏振旋转结构。进一步地，当所述稀土离子共掺光纤是单包层时，所述泵浦耦合器件为三波长光纤波分复用器，其信号纤可同时传输敏化离子和被敏化离子辐射的激光，所述连续光LD泵浦源是单模尾纤输出；当所述稀土离子共掺光纤是双包层时，所述泵浦耦合器件为光纤合束器，所述连续光LD泵浦源是多模尾纤输出。进一步地，所述双波长同步脉冲光纤激光器的谐振腔之后还包括依次连接的光学延迟线DL2、光纤波分复用器WDM及输出端。进一步地，所述稀土离子共掺光纤为单包层铒镱共掺光纤或双包层铒镱共掺光纤。本专利技术与现有技术相比，有益效果在于：本专利技术提供的一种基于稀土离子共掺光纤的双波长同步脉冲光纤激光器，一方面，利用新的脉冲产生机制，使用一种稀土离子共掺光纤作为增益光纤实现了波长相距较远的双波长同步脉冲输出，简化了双波长同步脉冲光纤激光器的结构，避开了传统可饱和吸收体工作波长范围较窄的缺点；另一方面，装置的可集成度高，可以实现全光纤化结构，有利于实际应用；再一方面，可以输出脉宽更窄、峰值功率更高、脉冲重叠更好的双波长同步脉冲激光，应用效率将大大提高。附图说明图1是本专利技术第一实施例提供的一种基于稀土离子共掺光纤的线形腔双波长同步脉冲光纤激光器的结构示意图；图2是本专利技术第二实施例提供的一种基于稀土离子共掺光纤的环形腔双波长同步脉冲光纤激光器的结构示意图；图3是本专利技术第一、第二实施例中的铒镱共掺光纤内产生激光的过程示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术的主要实现思想为：利用稀土离子共掺光纤中敏化离子吸收泵浦光从基态跃迁到激发态后，有部分激发态敏化离子和被敏化离子间相互作用，通过能量转移将被敏化离子从基态泵浦到激发态，激发态的被敏化离子通过能级跃迁回到基态并辐射产生一个波长的激光；同时，还有一部分激发态的敏化离子通过能级跃迁回到基态并辐射产生另一个波长的激光。基于上述原理构造了两个谐振腔，其中一个用来传输敏化离子辐射的激光，另一个用来传输被敏化离子辐射的激光，每个谐振腔都可以是线形腔或环形腔(本专利技术实施例给出的两个都是线形腔或两个都是环形腔)，这两个谐振腔的腔长近似相等，可通过在被敏化离子(或敏化离子)辐射的激光腔内插入光学延迟线DL1用来精确调节使两个腔的腔长严格相等(本专利技术实施例给出的都是在被敏化离子辐射的激光腔内插入光学延迟线本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于稀土离子共掺光纤的双波长同步脉冲光纤激光器，其特征在于，所述双波长同步脉冲光纤激光器包括连续光LD泵浦源、稀土离子共掺光纤和谐振腔，所述连续光LD泵浦源接所述谐振腔，所述稀土离子共掺光纤位于所述谐振腔中用于吸收所述连续光LD泵浦源发出的泵浦光并辐射产生激光，所述谐振腔为线形腔结构或环形腔结构。
【技术特征摘要】
1.一种基于稀土离子共掺光纤的双波长同步脉冲光纤激光器，其特征在于，所述双波长同步脉冲光纤激光器包括连续光LD泵浦源、稀土离子共掺光纤和谐振腔，所述连续光LD泵浦源接所述谐振腔，所述稀土离子共掺光纤位于所述谐振腔中用于吸收所述连续光LD泵浦源发出的泵浦光并辐射产生激光，所述谐振腔为线形腔结构或环形腔结构。2.如权利要求1所述的双波长同步脉冲光纤激光器，其特征在于，所述线形腔结构中包括器件：宽带反射镜、可饱和吸收体、泵浦耦合器件、稀土离子共掺光纤、光纤波分复用器WDM1、光学延迟线DL1、光纤布拉格光栅FBG1和光纤布拉格光栅FBG2；所述线形腔结构包括第一线形腔和第二线形腔，其中，所述第一线形腔包括依次连接的宽带反射镜、可饱和吸收体、泵浦耦合器件、稀土离子共掺光纤、光纤波分复用器WDM1和光纤布拉格光栅FBG1，所述第二线形腔包括依次连接的宽带反射镜、可饱和吸收体、泵浦耦合器件、稀土离子共掺光纤、光纤波分复用器WDM1、光学延迟线DL1和光纤布拉格光栅FBG2；所述连续光LD泵浦源通过所述泵浦耦合器件与所述线形腔结构连接；所述第一线形腔构成敏化离子辐射激光导引谐振腔，所述第二线形腔构成被敏化离子辐射激光被导引谐振腔；所述第一线形腔和所述第二线形腔通过所述光纤波分复用器WDM1连接起来。3.如权利要求2所述的双波长同步脉冲光纤激光器，其特征在于，所述宽带反射镜为介质镜、金属镜或光纤反射镜中的一种。4.如权利要求2所述的双波长同步脉冲光纤激光器，其特征在于，所述光纤布拉格光栅FBG1的反射中心波长对应于敏化离子辐射激光的波长，并对该波长的透射率为5％到20％；光纤布拉格光栅FBG2的反射中心波长对应于被敏化离子辐射激光的波长，并对该波长的透射率为5％到20％。5.如权利要求1所述的双波长同步脉冲光纤激光器，其特征在于，所述环形腔结构中包括器件：光纤波分复用器WDM1、泵浦耦合器件、稀土离子共掺光...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭春雨，刘伟琪，阮双琛，余军，陈业旺，罗若恒，朱逸怀，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东;44
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