【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光纤通信、仪器仪表，涉及一种多波长掺铥光纤激光器及激光输出方法。
技术介绍
1、多波长光纤掺铥光纤激光器可以输出多个波长的光纤激光器，属于光通信的核心光源器件，广泛应用于波分复用系统wave division multiplex，wdm和模分复用系统mode-division multiplexing，mdm。传统的多波长激光器需要庞大的系统结构，成本也比较高，不利于集成化发展。多波长光纤激光器结构较为简单，便于集成，散热性好、抗电磁干扰能力强，仅需一台激光器即可实现多个波长的可调谐、可切换。另外，所提出的基于少模光纤干涉仪的多波长掺铥光纤激光器体积小、泵浦效率高，将多个模式控制引入到多波长激光器中，随着高速率、多场景、长距离光通信发展需求，将wdm和mdm两种技术相结合是面向下一代超大容量光纤通信强有力的技术方案之一。
2、2μm波段属于人眼安全波段，存在着低损耗大气窗口，具有80％以上的大气透过率，在空间光通信方面具有巨大的应用前景，同时还可以有效地扩充通信波段。另外，水分子的强吸收峰处于1.94μm处，对肌肉组织穿透深度较浅，2μm波段激光可以应用于外科手术中快速凝血，可以做到汽化与切割同时进行。除此之外，2μm波段激光在太赫兹波的产生、双光子显微成像、激光雷达、气体分子探测、光纤遥感等领域也具备重要的研究价值。
3、目前，多波长掺铥光纤激光器已经被广泛研究，例如利用萨格纳克环和里奥滤波器实现梳状滤波器，或者采用光纤布拉格光栅完成模式选择，并利用非线性偏振旋转或者四波混频来抑制多个波长
技术实现思路
1、本专利技术针对现有技术问题，提供一种多波长掺铥光纤激光器及激光输出方法。
2、一种多波长掺铥光纤激光器，泵浦源与合束器的输入端相连，合束器的输出端与掺铥光纤的一端相连，掺铥光纤的另一端与环形器一的端口二相连，环形器一的端口三与偏振控制器二的一端相连，偏振控制器二的另一端与光纤耦合器一的端口一相连，光耦合器一的端口三与可调单模-无芯-四模-无芯-单模光纤滤波器的端口一相连，可调单模-无芯-四模-无芯-单模光纤滤波器的端口二与光纤耦合器二的端口三相连，光纤耦合器二的端口一与环形器一的端口一相连，光纤耦合器二的端口二与环形器二的端口一相连，环形器二的端口二相连与合束器的另一端口相连，环形器二的端口三与偏振控制器一的一端相连，偏振控制器一的另一端与光纤耦合器一的端口二相连，光纤耦合器一的端口四与光谱仪相连。
3、一种多波长掺铥光纤激光输出方法，含有以下步骤：使用曲率可调节的单模-无芯-四模-无芯-单模光纤smf-ncf-fmf-ncf-smf，通过调控其曲率半径激射更多高阶模式，采用sita腔形结构，提高泵浦功率的耦合效率，使用两个偏振控制器位于两个不同环腔之中，偏振依赖损耗作用调控两个腔内偏振状态实现稳定的单波长输出。
4、本专利技术的优点是：在2μm波段可调谐、可切换的多波长掺铥光纤激光器，不同模式可以通过滤波器的曲率进行调节，解决了光纤激光器中滤波器的消光比低和滤波谱不可切换的技术问题。激光器使用的滤波器是将单模光纤、无芯光纤、四模光纤、无芯光纤、单模光纤顺序正常相熔接，不需要错芯对接。并将其固定在位移调节架上，通过改变两端的曲率从而激射出更多的高阶模式，提高滤波器的消光比，同时实现了滤波谱的可切换调节。改进型sita腔型结构中，两个偏振控制器位于不同环腔当中，从而引入偏振依赖损耗作用，实现了稳定的多波长可调谐输出。该激光器结构新颖，成本较低，具有稳定的高斜效率的可调谐、可切换的激光输出性能。
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1.一种多波长掺铥光纤激光器，其特征在于，泵浦源与合束器的输入端相连，合束器的输出端与掺铥光纤的一端相连，掺铥光纤的另一端与环形器一的端口二相连，环形器一的端口三与偏振控制器二的一端相连，偏振控制器二的另一端与光纤耦合器一的端口一相连，光耦合器一的端口三与可调单模-无芯-四模-无芯-单模光纤滤波器的端口一相连，可调单模-无芯-四模-无芯-单模光纤滤波器的端口二与光纤耦合器二的端口三相连，光纤耦合器二的端口一与环形器一的端口一相连，光纤耦合器二的端口二与环形器二的端口一相连，环形器二的端口二相连与合束器的另一端口相连，环形器二的端口三与偏振控制器一的一端相连，偏振控制器一的另一端与光纤耦合器一的端口二相连，光纤耦合器一的端口四与光谱仪相连。
2.根据权利要求1所述的一种多波长掺铥光纤激光器，其特征在于，可调单模-无芯-四模-无芯-单模光纤滤波器的端口一连接单模光纤一一端相连，经过位移平台一，单模光纤一另一端与无芯光纤一的一端相连，另一端与四模光纤的一端相连，经过固定平台一和固定平台二，四模光纤的另一端与无芯光纤二的一端相连，另一端与单模光纤二的一端相连，经过位移平台二，
3.根据权利要求1所述的一种多波长掺铥光纤激光输出方法，其特征在于，光纤耦合器一为2×2耦合器，其分光比为50:50，光纤耦合器二为1×2耦合器，其分光比是50:50。
4.根据权利要求1所述的一种多波长掺铥光纤激光输出方法，其特征在于，曲率可调单模-无芯-四模-无芯-单模光纤滤波器、无芯光纤一和无芯光纤二的长度为1cm，四模光纤的长度为1m，且曲率半径通过位移平台一和位移平台二进行调节，从而高阶模式被更多的激发不仅提高滤波器的消光比，实现滤波器可切换多波长输出。
5.根据权利要求1所述的一种多波长掺铥光纤激光输出方法，其特征在于，双包层的掺铥光纤长度为1.9m。
6.根据权利要求1所述的一种多波长掺铥光纤激光输出方法，其特征在于，偏振控制器二和偏振控制器一调节两个环腔的偏振态引入偏振依赖损耗，实现稳定的可调谐输出。
7.一种多波长掺铥光纤激光输出方法，其特征在于，含有以下步骤：使用曲率可调节的单模-无芯-四模-无芯-单模光纤SMF-NCF-FMF-NCF-SMF，通过调控其曲率半径激射更多高阶模式，采用sita腔形结构，提高泵浦功率的耦合效率，使用两个偏振控制器位于两个不同环腔之中，偏振依赖损耗作用调控两个腔内偏振状态实现稳定的单波长输出。
8.一种多波长掺铥光纤激光器在2μm波段可调谐、可切换的方法，一种多波长掺铥光纤激光器，包括泵浦源、合束器、掺铥光纤、环形器一、偏振控制器二、光耦合器一、可调单模-无芯-四模-无芯-单模光纤滤波器、光耦合器二、环形器二、偏振控制器一及光谱仪，其中可调单模-无芯-四模-无芯-单模光纤滤波器包括单模光纤一位移平台一、无芯光纤一、固定平台一、四模光纤、固定平台二、无芯光纤二、位移平台二及单模光纤二，掺铥双包层光纤激光器采用包层泵浦技术对掺铥增益光纤进行抽运，能够实现2μm波段的激光输出。
9.根据权利要求8所述在2μm波段可调谐、可切换的方法，其特征在于，含有以下步骤：通过在激光器的两个环腔中调节偏振控制器一和偏振控制器二，引入了偏振依赖损耗作用，当一个腔中的偏振方向和另一个偏振方向平行时，该波长实现稳定的激光输出，由于可调单模-无芯-四模-无芯-单模滤波器具有相同间隔的梳状谱，激光器实现相同波长间隔的可调谐多波长输出。
10.根据权利要求9所述在2μm波段可调谐、可切换的方法，其特征在于，还含有以下步骤：通固定平台一和固定平台二固定不动，通过移动位移平台一和位移平台二，调整无芯光纤一和芯光纤二的曲率，从而更多高阶模式被激发出来，通过调节不同的曲率参数，实现滤波谱自由可切换输出功能，同时滤波器的消光比得以提高，从而模式的耦合效率得到改善。
...【技术特征摘要】
1.一种多波长掺铥光纤激光器，其特征在于，泵浦源与合束器的输入端相连，合束器的输出端与掺铥光纤的一端相连，掺铥光纤的另一端与环形器一的端口二相连，环形器一的端口三与偏振控制器二的一端相连，偏振控制器二的另一端与光纤耦合器一的端口一相连，光耦合器一的端口三与可调单模-无芯-四模-无芯-单模光纤滤波器的端口一相连，可调单模-无芯-四模-无芯-单模光纤滤波器的端口二与光纤耦合器二的端口三相连，光纤耦合器二的端口一与环形器一的端口一相连，光纤耦合器二的端口二与环形器二的端口一相连，环形器二的端口二相连与合束器的另一端口相连，环形器二的端口三与偏振控制器一的一端相连，偏振控制器一的另一端与光纤耦合器一的端口二相连，光纤耦合器一的端口四与光谱仪相连。
2.根据权利要求1所述的一种多波长掺铥光纤激光器，其特征在于，可调单模-无芯-四模-无芯-单模光纤滤波器的端口一连接单模光纤一一端相连，经过位移平台一，单模光纤一另一端与无芯光纤一的一端相连，另一端与四模光纤的一端相连，经过固定平台一和固定平台二，四模光纤的另一端与无芯光纤二的一端相连，另一端与单模光纤二的一端相连，经过位移平台二，单模光纤二的另一端与可调单模-无芯-四模-无芯-单模光纤滤波器的端口二。
3.根据权利要求1所述的一种多波长掺铥光纤激光输出方法，其特征在于，光纤耦合器一为2×2耦合器，其分光比为50:50，光纤耦合器二为1×2耦合器，其分光比是50:50。
4.根据权利要求1所述的一种多波长掺铥光纤激光输出方法，其特征在于，曲率可调单模-无芯-四模-无芯-单模光纤滤波器、无芯光纤一和无芯光纤二的长度为1cm，四模光纤的长度为1m，且曲率半径通过位移平台一和位移平台二进行调节，从而高阶模式被更多的激发不仅提高滤波器的消光比，实现滤波器可切换多波长输出。
5.根据权利要求1所述的一种多波长掺铥光纤激光输出方法，其特征在于，双包层的掺铥光纤长度为1.9m。
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【专利技术属性】
技术研发人员：郭颖，曾灏宪，靳文涛，尹莉，李利平，付绍春，
申请(专利权)人：中原工学院，
类型：发明
国别省市：
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