本實(shí)用新型屬于激光技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于稀土離子共摻光纖的雙波長(zhǎng)同步脈沖光纖激光器。

背景技術(shù)：

雙波長(zhǎng)激光器在和頻/差頻的產(chǎn)生、遙感、激光測(cè)距、醫(yī)療用途等方面具有廣泛的應(yīng)用，特別是雙波長(zhǎng)同步脈沖激光具有大脈沖能量和高峰值功率的同步雙波長(zhǎng)脈沖輸出的優(yōu)點(diǎn)，使其具有更好的實(shí)際應(yīng)用效果。與傳統(tǒng)的固體激光器相比，光纖激光器由于具有散熱效果好、轉(zhuǎn)換效率高、閾值低、光束質(zhì)量好、易于集成等突出優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注。目前，利用光纖激光器實(shí)現(xiàn)雙波長(zhǎng)同步脈沖激光輸出的方法主要有以下三種：

1，基于一種摻雜離子的增益光纖實(shí)現(xiàn)雙波長(zhǎng)同步調(diào)Q或鎖模。由于受到增益帶寬的限制，這種方法產(chǎn)生的兩個(gè)波長(zhǎng)通常很接近，從而限制了它的應(yīng)用。

2，基于不同摻雜離子的兩種增益光纖實(shí)現(xiàn)雙波長(zhǎng)同步調(diào)Q或鎖模。這兩種增益光纖分別在兩個(gè)不同的腔內(nèi)，兩個(gè)腔通過(guò)共用一個(gè)Q調(diào)制器或?qū)拵Э娠柡臀阵w分別實(shí)現(xiàn)雙波長(zhǎng)同步調(diào)Q或鎖模。這種方法產(chǎn)生的兩個(gè)波長(zhǎng)相距較遠(yuǎn)，但其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，并且對(duì)Q調(diào)制器或可飽和吸收體的制作要求更高。

3，基于一種摻雜離子增益光纖的級(jí)聯(lián)雙波長(zhǎng)同步脈沖激光器。級(jí)聯(lián)是通過(guò)激光下能級(jí)再向更低的能級(jí)躍遷從而產(chǎn)生另一個(gè)波長(zhǎng)的激光。這種方法先通過(guò)調(diào)Q或鎖模技術(shù)實(shí)現(xiàn)該離子其中兩個(gè)能級(jí)之間躍遷產(chǎn)生脈沖激光，在此過(guò)程中，周期性調(diào)制了該離子另外兩個(gè)能級(jí)的上能級(jí)反轉(zhuǎn)粒子數(shù)，從而產(chǎn)生雙波長(zhǎng)同步脈沖激光。然而，這與離子摻雜濃度、被摻雜的基質(zhì)以及腔參數(shù)等因素有關(guān)。目前，主要是利用摻鈥或摻鉺氟化物光纖級(jí)聯(lián)產(chǎn)生雙波長(zhǎng)激光，但由于氟化物光纖難以跟石英光纖熔接從而限制了激光器的全光纖化，并且該方法目前只實(shí)現(xiàn)了脈寬較寬的雙波長(zhǎng)同步調(diào)Q-增益開(kāi)關(guān)脈沖輸出。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種基于稀土離子共摻光纖的雙波長(zhǎng)同步脈沖光纖激光器，旨在利用一種離子間存在能量轉(zhuǎn)移的稀土離子共摻光纖實(shí)現(xiàn)全光纖化的雙波長(zhǎng)同步脈沖光纖激光器。

本實(shí)用新型提供了一種基于稀土離子共摻光纖的雙波長(zhǎng)同步脈沖光纖激光器，所述雙波長(zhǎng)同步脈沖光纖激光器包括連續(xù)光LD泵浦源、稀土離子共摻光纖和諧振腔，所述連續(xù)光LD泵浦源接所述諧振腔，所述稀土離子共摻光纖位于所述諧振腔中用于吸收所述連續(xù)光LD泵浦源發(fā)出的泵浦光并輻射產(chǎn)生激光，所述諧振腔為線形腔結(jié)構(gòu)或環(huán)形腔結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步地，所述線形腔結(jié)構(gòu)中包括器件：寬帶反射鏡、可飽和吸收體、泵浦耦合器件、稀土離子共摻光纖、光纖波分復(fù)用器WDM₁、光學(xué)延遲線DL₁、光纖布拉格光柵FBG₁和光纖布拉格光柵FBG₂；

所述線形腔結(jié)構(gòu)包括第一線形腔和第二線形腔，其中，所述第一線形腔包括依次連接的寬帶反射鏡、可飽和吸收體、泵浦耦合器件、稀土離子共摻光纖、光纖波分復(fù)用器WDM₁和光纖布拉格光柵FBG₁，所述第二線形腔包括依次連接的寬帶反射鏡、可飽和吸收體、泵浦耦合器件、稀土離子共摻光纖、光纖波分復(fù)用器WDM₁、光學(xué)延遲線DL₁和光纖布拉格光柵FBG₂；所述連續(xù)光LD泵浦源通過(guò)所述泵浦耦合器件與所述線形腔結(jié)構(gòu)連接；

所述第一線形腔構(gòu)成敏化離子輻射激光導(dǎo)引諧振腔，所述第二線形腔構(gòu)成被敏化離子輻射激光被導(dǎo)引諧振腔；所述第一線形腔和所述第二線形腔通過(guò)所述光纖波分復(fù)用器WDM₁連接起來(lái)。

進(jìn)一步地，所述寬帶反射鏡為介質(zhì)鏡、金屬鏡或光纖反射鏡中的一種。

進(jìn)一步地，所述光纖布拉格光柵FBG₁的反射中心波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)于敏化離子輻射激光的波長(zhǎng)，并對(duì)該波長(zhǎng)的透射率為5％到20％；光纖布拉格光柵FBG₂的反射中心波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)于被敏化離子輻射激光的波長(zhǎng)，并對(duì)該波長(zhǎng)的透射率為5％到20％。

進(jìn)一步地，所述環(huán)形腔結(jié)構(gòu)中包括器件：光纖波分復(fù)用器WDM₁、泵浦耦合器件、稀土離子共摻光纖、光纖波分復(fù)用器WDM₂、光纖耦合器OC₁、光纖偏振無(wú)關(guān)隔離器ISO₁和可飽和吸收體或等效可飽和吸收體、光纖耦合器OC₂、光纖偏振無(wú)關(guān)隔離器ISO₂和光學(xué)延遲線DL₁；

所述環(huán)形腔結(jié)構(gòu)包括第一環(huán)形腔和第二環(huán)形腔，其中，所述第一環(huán)形腔包括依次連接的光纖波分復(fù)用器WDM₁、泵浦耦合器件、稀土離子共摻光纖、光纖波分復(fù)用器WDM₂、光纖耦合器OC₁、光纖偏振無(wú)關(guān)隔離器ISO₁和可飽和吸收體或等效可飽和吸收體，所述第二環(huán)形腔包括依次連接的光纖波分復(fù)用器WDM₁、泵浦耦合器件、稀土離子共摻光纖、光纖波分復(fù)用器WDM₂、光纖耦合器OC₂、光纖偏振無(wú)關(guān)隔離器ISO₂和光學(xué)延遲線DL₁，所述連續(xù)光LD泵浦源通過(guò)所述泵浦耦合器件與所述環(huán)形腔結(jié)構(gòu)連接；

所述第一環(huán)形腔構(gòu)成敏化離子輻射激光導(dǎo)引諧振腔，所述第二環(huán)形腔構(gòu)成被敏化離子輻射激光被導(dǎo)引諧振腔；所述第一環(huán)形腔和所述第二環(huán)形腔通過(guò)所述光纖波分復(fù)用器WDM₁和光纖波分復(fù)用器WDM₂連接起來(lái)。

進(jìn)一步地，所述等效可飽和吸收體為依次連接的光纖偏振控制器PC₁、光纖起偏器和光纖偏振控制器PC₂所構(gòu)成的非線性偏振旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步地，當(dāng)所述稀土離子共摻光纖是單包層時(shí)，所述泵浦耦合器件為三波長(zhǎng)光纖波分復(fù)用器，其信號(hào)纖可同時(shí)傳輸敏化離子和被敏化離子輻射的激光，所述連續(xù)光LD泵浦源是單模尾纖輸出；

當(dāng)所述稀土離子共摻光纖是雙包層時(shí)，所述泵浦耦合器件為光纖合束器，所述連續(xù)光LD泵浦源是多模尾纖輸出。

進(jìn)一步地，所述雙波長(zhǎng)同步脈沖光纖激光器的諧振腔之后還包括依次連接的光學(xué)延遲線DL₂、光纖波分復(fù)用器WDM及輸出端。

進(jìn)一步地，所述稀土離子共摻光纖為單包層鉺鐿共摻光纖或雙包層鉺鐿共摻光纖。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果在于：本實(shí)用新型提供的一種基于稀土離子共摻光纖的雙波長(zhǎng)同步脈沖光纖激光器，一方面，利用新的脈沖產(chǎn)生機(jī)制，使用一種稀土離子共摻光纖作為增益光纖實(shí)現(xiàn)了波長(zhǎng)相距較遠(yuǎn)的雙波長(zhǎng)同步脈沖輸出，簡(jiǎn)化了雙波長(zhǎng)同步脈沖光纖激光器的結(jié)構(gòu)，避開(kāi)了傳統(tǒng)可飽和吸收體工作波長(zhǎng)范圍較窄的缺點(diǎn)；另一方面，裝置的可集成度高，可以實(shí)現(xiàn)全光纖化結(jié)構(gòu)，有利于實(shí)際應(yīng)用；再一方面，可以輸出脈寬更窄、峰值功率更高、脈沖重疊更好的雙波長(zhǎng)同步脈沖激光，應(yīng)用效率將大大提高。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型第一實(shí)施例提供的一種基于稀土離子共摻光纖的線形腔雙波長(zhǎng)同步脈沖光纖激光器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型第二實(shí)施例提供的一種基于稀土離子共摻光纖的環(huán)形腔雙波長(zhǎng)同步脈沖光纖激光器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實(shí)用新型第一、第二實(shí)施例中的鉺鐿共摻光纖內(nèi)產(chǎn)生激光的過(guò)程示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。

本實(shí)用新型的主要實(shí)現(xiàn)思想為：利用稀土離子共摻光纖中敏化離子吸收泵浦光從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)后，有部分激發(fā)態(tài)敏化離子和被敏化離子間相互作用，通過(guò)能量轉(zhuǎn)移將被敏化離子從基態(tài)泵浦到激發(fā)態(tài)，激發(fā)態(tài)的被敏化離子通過(guò)能級(jí)躍遷回到基態(tài)并輻射產(chǎn)生一個(gè)波長(zhǎng)的激光；同時(shí)，還有一部分激發(fā)態(tài)的敏化離子通過(guò)能級(jí)躍遷回到基態(tài)并輻射產(chǎn)生另一個(gè)波長(zhǎng)的激光?；谏鲜鲈順?gòu)造了兩個(gè)諧振腔，其中一個(gè)用來(lái)傳輸敏化離子輻射的激光，另一個(gè)用來(lái)傳輸被敏化離子輻射的激光，每個(gè)諧振腔都可以是線形腔或環(huán)形腔(本實(shí)用新型實(shí)施例給出的兩個(gè)都是線形腔或兩個(gè)都是環(huán)形腔)，這兩個(gè)諧振腔的腔長(zhǎng)近似相等，可通過(guò)在被敏化離子(或敏化離子)輻射的激光腔內(nèi)插入光學(xué)延遲線DL₁用來(lái)精確調(diào)節(jié)使兩個(gè)腔的腔長(zhǎng)嚴(yán)格相等(本實(shí)用新型實(shí)施例給出的都是在被敏化離子輻射的激光腔內(nèi)插入光學(xué)延遲線DL₁)。通過(guò)在敏化離子輻射的激光腔內(nèi)插入合適參數(shù)的可飽和吸收體或等效可飽和吸收體，來(lái)對(duì)敏化離子輻射的激光進(jìn)行調(diào)Q或鎖模使之產(chǎn)生脈沖激光，此過(guò)程周期性調(diào)制了被敏化離子輻射激光的增益并產(chǎn)生同步的脈沖激光，從而實(shí)現(xiàn)雙波長(zhǎng)同步脈沖光纖激光器。不管兩個(gè)諧振腔輸出的是同步調(diào)Q-增益開(kāi)關(guān)脈沖還是同步鎖模脈沖，由于能量轉(zhuǎn)移、兩個(gè)激光上能級(jí)壽命不同等原因，兩個(gè)同步脈沖序列時(shí)間上有一定的延遲，通過(guò)光學(xué)延遲線DL₂精確控制這兩束光的光程差，從而將兩個(gè)同步脈沖更好的重疊在一起并通過(guò)一個(gè)WDM從輸出端共同輸出。

下面舉具體實(shí)施例介紹這種雙波長(zhǎng)同步脈沖光纖激光器：

實(shí)施例1，介紹一種基于稀土離子共摻光纖的線形腔雙波長(zhǎng)同步脈沖光纖激光器，如附圖1所示：

包括寬帶反射鏡101、可飽和吸收體102、帶尾纖輸出的連續(xù)光LD泵浦源103、泵浦耦合器件104、稀土離子共摻光纖105、光纖波分復(fù)用器WDM₁106、光學(xué)延遲線DL₁107、光纖布拉格光柵FBG₁108、光纖布拉格光柵FBG₂109，還包括光學(xué)延遲線DL₂110、光纖波分復(fù)用器WDM₂111和輸出端。

其中，器件101-109構(gòu)成線形腔雙波長(zhǎng)同步脈沖光纖激光器10，器件110-111用以將兩個(gè)同步脈沖更好的重疊在一起同時(shí)輸出。

具體地，所述寬帶反射鏡101、光纖布拉格光柵FBG₁108及其之間的器件構(gòu)成敏化離子輻射激光導(dǎo)引諧振腔，所述寬帶反射鏡101、光纖布拉格光柵FBG₂109及其之間的器件構(gòu)成被敏化離子輻射激光被導(dǎo)引諧振腔；所述敏化離子輻射激光導(dǎo)引諧振腔和所述被敏化離子輻射激光被導(dǎo)引諧振腔通過(guò)所述光纖波分復(fù)用器WDM₁106連接起來(lái)。

具體地，所述稀土離子共摻光纖105是單包層鉺鐿共摻光纖，其中敏化離子是輻射產(chǎn)生1μm激光的鐿離子，被敏化離子是輻射產(chǎn)生1.5μm激光的鉺離子。連續(xù)光LD泵浦源103是單模尾纖輸出的975nm LD，泵浦耦合器件104是975/1064&1550nm的三波長(zhǎng)波分復(fù)用器，其信號(hào)纖可同時(shí)傳輸1064nm和1550nm的激光，并將泵浦光耦合到鉺鐿共摻光纖里面。寬帶反射鏡101是對(duì)1μm和1.5μm兩個(gè)波段的激光高反的寬帶反射金膜，可飽和吸收體102是只對(duì)1μm激光調(diào)Q或鎖模的碳納米管薄膜，碳納米管薄膜和寬帶反射金膜依次鍍?cè)?75/1064&1550nm波分復(fù)用器信號(hào)纖的端面。光纖波分復(fù)用器WDM₁106和光纖波分復(fù)用器WDM₂111是1064/1550nm的WDM，光學(xué)延遲線DL₁107和光學(xué)延遲線DL₂110工作在1.5μm波段，光纖布拉格光柵FBG₁108和光纖布拉格光柵FBG₂109的反射中心波長(zhǎng)分別對(duì)應(yīng)于1μm和1.5μm，并分別對(duì)1μm和1.5μm的激光部分透射(透射率的范圍為5％到20％，可以是10％)。所述寬帶反射金膜、光纖布拉格光柵FBG₁108及其之間的器件形成1μm激光導(dǎo)引諧振腔，產(chǎn)生的1μm脈沖激光通過(guò)光纖布拉格光柵FBG₁108輸出。所述寬帶反射金膜、光纖布拉格光柵FBG₂109及其之間的器件形成1.5μm激光被導(dǎo)引諧振腔，產(chǎn)生的1.5μm脈沖激光通過(guò)光纖布拉格光柵FBG₂109輸出。

對(duì)1μm激光調(diào)Q:

可飽和吸收體102只對(duì)敏化離子輻射的激光有作用，可飽和吸收體102對(duì)敏化離子輻射的激光進(jìn)行調(diào)Q，對(duì)被敏化離子輻射的激光進(jìn)行增益調(diào)制，產(chǎn)生敏化離子1μm調(diào)Q脈沖激光并從所述光纖布拉格光柵FBG₁108輸出，產(chǎn)生同步的被敏化離子1.5μm增益開(kāi)關(guān)脈沖激光并從所述光纖布拉格光柵FBG₂109輸出。敏化離子和被敏化離子輻射的兩個(gè)同步脈沖激光時(shí)間上有一定的延遲，通過(guò)光學(xué)延遲線DL₂110精確控制這兩束光的光程差，從而將兩個(gè)同步脈沖更好的重疊在一起并從輸出端同時(shí)輸出。

對(duì)1μm激光鎖模:

可飽和吸收體102對(duì)敏化離子輻射的激光進(jìn)行鎖模，對(duì)被敏化離子輻射的激光進(jìn)行增益調(diào)制，從而產(chǎn)生敏化離子1μm鎖模脈沖激光并從所述光纖布拉格光柵FBG₁108輸出，通過(guò)光學(xué)延遲線DL₁107精確調(diào)節(jié)，使1μm和1.5μm兩個(gè)激光諧振腔的腔長(zhǎng)相等，此時(shí)，產(chǎn)生同步的被敏化離子1.5μm泵浦鎖模脈沖激光并從所述光纖布拉格光柵FBG₂109輸出。敏化離子和被敏化離子輻射的兩個(gè)同步脈沖激光時(shí)間上有一定的延遲，通過(guò)光學(xué)延遲線DL₂110精確控制這兩束光的光程差，從而將兩個(gè)同步脈沖更好的重疊在一起并從輸出端同時(shí)輸出。

實(shí)施例2，介紹一種基于稀土離子共摻光纖的環(huán)形腔雙波長(zhǎng)同步脈沖光纖激光器，如附圖2所示：

包括光纖波分復(fù)用器WDM₁200、帶尾纖輸出的連續(xù)光LD泵浦源201、泵浦耦合器件202、稀土離子共摻光纖203、光纖波分復(fù)用器WDM₂204、光纖耦合器OC₁205、光纖偏振控制器PC₁206、光纖偏振無(wú)關(guān)隔離器ISO₁207、光纖起偏器208、光纖偏振控制器PC₂209、光纖耦合器OC₂210、光纖偏振無(wú)關(guān)隔離器ISO₂211、光學(xué)延遲線DL₁212，還包括光學(xué)延遲線DL₂213、光纖波分復(fù)用器WDM₃214和輸出端。

其中，器件200-209構(gòu)成敏化離子輻射激光導(dǎo)引諧振腔20，器件200-204、210-212構(gòu)成被敏化離子輻射激光被導(dǎo)引諧振腔21；兩個(gè)環(huán)形腔通過(guò)光纖波分復(fù)用器WDM₁200和光纖波分復(fù)用器WDM₂204連接起來(lái)并構(gòu)成環(huán)形腔雙波長(zhǎng)同步脈沖光纖激光器2，器件213-214用以將兩個(gè)同步脈沖更好的重疊在一起同時(shí)輸出。

具體地，所述稀土離子共摻光纖203是雙包層鉺鐿共摻光纖，其中敏化離子是輻射產(chǎn)生1μm激光的鐿離子，被敏化離子是輻射產(chǎn)生1.5μm激光的鉺離子。連續(xù)光LD泵浦源201是多模尾纖輸出的975nm LD，泵浦耦合器件202是(2+1)x1的光纖合束器，將泵浦光耦合到鉺鐿共摻光纖里面。光纖波分復(fù)用器WDM₁200和光纖波分復(fù)用器WDM₂204是1064/1550nm的WDM，將兩個(gè)環(huán)形腔連接起來(lái)；光纖耦合器OC₁205和光纖耦合器OC₂210分別工作在1μm和1.5μm波段，并分別輸出1μm和1.5μm波段的激光；光纖偏振無(wú)關(guān)隔離器ISO₁207和光纖偏振無(wú)關(guān)隔離器ISO₂211分別工作在1μm和1.5μm波段，它們使得各自所處的環(huán)形腔單向?qū)ǎ行П苊饪臻g燒孔效應(yīng)；器件208是1μm波段的光纖起偏器，它和光纖偏振控制器PC₁206和光纖偏振控制器PC₂209組成NPR(Nonlinear polarization rotation，非線性偏振旋轉(zhuǎn))結(jié)構(gòu)(即等效可飽和吸收體)，用于對(duì)1μm激光調(diào)Q或鎖模；光學(xué)延遲線DL₁212和光學(xué)延遲線DL₂213工作在1.5μm波段。由器件200-209構(gòu)成1μm激光導(dǎo)引諧振腔，產(chǎn)生的1μm脈沖激光通過(guò)光纖耦合器OC₁205輸出，由器件200-204、210-212構(gòu)成1.5μm激光被導(dǎo)引諧振腔，產(chǎn)生的1.5μm脈沖激光通過(guò)光纖耦合器OC₂210輸出。

對(duì)1μm激光調(diào)Q:

NPR對(duì)敏化離子輻射的激光進(jìn)行調(diào)Q，對(duì)被敏化離子輻射的激光進(jìn)行增益調(diào)制，產(chǎn)生敏化離子1μm調(diào)Q脈沖激光并從所述光纖耦合器OC₁205輸出，產(chǎn)生同步的被敏化離子1.5μm增益開(kāi)關(guān)脈沖激光并從所述光纖耦合器OC₂210輸出；敏化離子和被敏化離子輻射的兩個(gè)同步脈沖激光時(shí)間上有一定的延遲，通過(guò)光學(xué)延遲線DL₂213精確控制這兩束光的光程差，從而將兩個(gè)同步脈沖更好的重疊在一起并從輸出端同時(shí)輸出。

對(duì)1μm激光鎖模:

NPR對(duì)敏化離子輻射的激光進(jìn)行鎖模，對(duì)被敏化離子輻射的激光進(jìn)行增益調(diào)制，從而產(chǎn)生敏化離子1μm鎖模脈沖激光并從所述光纖耦合器OC₁輸出，通過(guò)精確調(diào)節(jié)光學(xué)延遲線DL₁212，使1μm和1.5μm兩個(gè)激光諧振腔的腔長(zhǎng)相等，此時(shí)，產(chǎn)生同步的被敏化離子1.5μm泵浦鎖模脈沖激光并從所述光纖耦合器OC₂210輸出。敏化離子和被敏化離子輻射的兩個(gè)同步脈沖激光時(shí)間上有一定的延遲，通過(guò)光學(xué)延遲線DL₂213精確控制這兩束光的光程差，從而將兩個(gè)同步脈沖更好的重疊在一起并從輸出端同時(shí)輸出。

本實(shí)用新型實(shí)施例中，器件208是可與兩個(gè)光纖偏振控制器PC₁、PC₂構(gòu)成非線性偏振旋轉(zhuǎn)(NPR)結(jié)構(gòu)的光纖起偏器，事實(shí)上，器件208也可以是可飽和吸收體，器件208不管是可飽和吸收體還是可與兩個(gè)光纖偏振控制器PC₁、PC₂構(gòu)成非線性偏振旋轉(zhuǎn)(NPR)結(jié)構(gòu)的光纖起偏器，都對(duì)敏化離子輻射的激光起作用。

以下結(jié)合附圖3，對(duì)實(shí)施例1和實(shí)施例2的工作原理作進(jìn)一步的說(shuō)明：

將975nm的連續(xù)泵浦光耦合進(jìn)鉺鐿共摻光纖里面后，作為敏化劑的Yb³⁺離子吸收泵浦光從基態(tài)²F_7/2能級(jí)躍遷到²F_5/2能級(jí)后，有部分激發(fā)態(tài)的Yb³⁺離子和Er³⁺離子間相互作用，通過(guò)能量轉(zhuǎn)移將Er³⁺離子從基態(tài)⁴F_15/2能級(jí)泵浦到⁴I_11/2能級(jí)。此外，還有一部分激發(fā)態(tài)的Yb³⁺離子在²F_5/2-²F_7/2能級(jí)間形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布，這部分激發(fā)態(tài)Yb³⁺離子通過(guò)²F_5/2→²F_7/2能級(jí)躍遷回到基態(tài)²F_7/2能級(jí)，在1μm激光導(dǎo)引諧振腔中輻射并產(chǎn)生1μm連續(xù)激光。同時(shí)，被泵浦到⁴I_11/2能級(jí)上的Er³⁺離子通過(guò)非輻射躍遷過(guò)程躍遷到⁴I_13/2能級(jí)得到緩和，在⁴I_13/2-⁴F_15/2能級(jí)間形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布，接著這些激發(fā)態(tài)的Er³⁺離子通過(guò)⁴I_13/2→⁴F_15/2能級(jí)躍遷回到基態(tài)⁴F_15/2能級(jí)，在1.5μm激光被導(dǎo)引諧振腔中輻射并產(chǎn)生1.5μm連續(xù)激光。

對(duì)1μm激光調(diào)Q:

通過(guò)NPR或碳納米管薄膜的可飽和吸收作用，對(duì)1μm連續(xù)激光被動(dòng)調(diào)制，使導(dǎo)引諧振腔中產(chǎn)生了1μm的調(diào)Q脈沖激光。由于能量轉(zhuǎn)移以及非輻射躍遷，1μm調(diào)Q脈沖激光產(chǎn)生的過(guò)程對(duì)⁴I_13/2→⁴F_15/2的反轉(zhuǎn)粒子數(shù)進(jìn)行周期性的調(diào)制，即對(duì)⁴I_13/2→⁴F_15/2能級(jí)躍遷所對(duì)應(yīng)的1.5μm激光進(jìn)行周期性增益調(diào)制。由于此過(guò)程的時(shí)間較長(zhǎng)，⁴I_13/2能級(jí)積累的反轉(zhuǎn)粒子數(shù)足夠多(增益足夠大)，足以產(chǎn)生1.5μm的增益開(kāi)關(guān)脈沖激光。由于²F_5/2→²F_7/2和⁴I_13/2→⁴F_15/2這兩個(gè)過(guò)程的反轉(zhuǎn)粒子數(shù)的積累是同步的，故產(chǎn)生的1μm的調(diào)Q脈沖和1.5μm的增益開(kāi)關(guān)脈沖是同步的，這跟1.5μm激光被導(dǎo)引諧振腔是否與1μm激光導(dǎo)引諧振腔腔長(zhǎng)相等并沒(méi)有關(guān)系，但由于²F_5/2能級(jí)壽命與⁴I_13/2能級(jí)壽命不同、²F_5/2→²F_7/2和⁴I_13/2→⁴F_15/2的反轉(zhuǎn)粒子數(shù)不同以及能量轉(zhuǎn)移和非輻射躍遷需要一定的時(shí)間等原因，1μm和1.5μm的同步調(diào)Q-增益開(kāi)關(guān)脈沖存在一定的延遲。

對(duì)1μm激光鎖模:

類(lèi)似地，通過(guò)NPR或碳納米管薄膜的可飽和吸收作用，對(duì)1μm連續(xù)激光被動(dòng)調(diào)制，使導(dǎo)引諧振腔中產(chǎn)生了1μm的鎖模脈沖激光。由于能量轉(zhuǎn)移以及非輻射躍遷，1μm的鎖模脈沖激光產(chǎn)生的過(guò)程對(duì)⁴I_13/2→⁴F_15/2能級(jí)躍遷所對(duì)應(yīng)的1.5μm激光進(jìn)行周期性增益調(diào)制。但由于鎖模脈沖的周期通常遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于調(diào)Q脈沖的周期，此增益調(diào)制的周期大大縮短，在⁴I_13/2能級(jí)積累的反轉(zhuǎn)粒子數(shù)積累不夠多的情況下不足以產(chǎn)生1.5μm的增益開(kāi)關(guān)脈沖激光。然而，此時(shí)若控制1.5μm激光被導(dǎo)引諧振腔與1μm激光導(dǎo)引諧振腔腔長(zhǎng)相等，使得增益調(diào)制的周期與1.5μm光子在被導(dǎo)引諧振腔中往返一周的時(shí)間相等，故被導(dǎo)引諧振腔內(nèi)的起始脈沖只有到達(dá)增益介質(zhì)時(shí)Er³⁺離子恰好被激發(fā)態(tài)Yb³⁺離子泵浦(能量轉(zhuǎn)移)處于粒子數(shù)反轉(zhuǎn)狀態(tài)，才能得到放大。如此循環(huán)，最終獲得穩(wěn)定的1.5μm同步泵浦鎖模脈沖。類(lèi)似地，由于²F_5/2能級(jí)壽命與⁴I_13/2能級(jí)壽命不同、²F_5/2→²F_7/2和⁴I_13/2→⁴F_15/2的反轉(zhuǎn)粒子數(shù)不同以及能量轉(zhuǎn)移和非輻射躍遷需要一定的時(shí)間等原因，1μm和1.5μm的同步鎖模脈沖存在一定的延遲。此同步鎖模脈沖相對(duì)前面所述的同步調(diào)Q-增益開(kāi)關(guān)脈沖脈寬更窄，峰值功率更高。

進(jìn)一步地，本實(shí)用新型舉的兩個(gè)實(shí)施例的稀土離子共摻光纖皆為鉺鐿共摻光纖，事實(shí)上，本實(shí)用新型還適用于銩鐿共摻等其它稀土離子共摻雜光纖。此外，如果采用保偏稀土離子共摻光纖和保偏器件，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)線偏振雙波長(zhǎng)同步激光脈沖輸出。

本實(shí)用新型通過(guò)利用一種離子間存在能量轉(zhuǎn)移的稀土離子共摻光纖實(shí)現(xiàn)全光纖化的雙波長(zhǎng)同步脈沖光纖激光器，該裝置可集成度高，可以實(shí)現(xiàn)全光纖化結(jié)構(gòu)，有利于實(shí)際應(yīng)用。

以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。