一种可选取波长或同时输出多波段的光纤激光器

技术领域

本发明涉及光纤激光器技术领域，尤其涉及一种可选取波长或同时输出多波段的光纤激光器。

背景技术

多波段光纤激光器能够同时输出特定波长间隔的多个波长，在波分复用系统、光纤传感、光纤通信网、光频测量，光医学等领域中有着广泛的应用。多波长光纤激光器的输出特性取决于所使用的激光器，近红外波段不同的波长对应我们身体中水、血红蛋白及黑色素的吸收强度不同，激光的穿透深度也不同，针对不同的疾病我们也需要不同波长的激光。随着激光科技的不断发展和应用，激光医疗技术在医学领域中也发挥着越来越重要的作用。目前我们在单一波段、特定波长激光的获取取得了一定成果，但是在多波段同时获取以及近红外二区特定波段激光的获取还有很大的困难，制约着激光在临床医学的应用。

综上所述，当前近红外二区多波段激光以及近红外二区特定波长的激光获取方面不足，无法通过现有的半导体激光器以及固体激光器等方式来直接获得。

发明内容

本发明提出一种可选取波长或同时输出多波段的光纤激光器，可同时输出近红外二区多波段的激光，也可以输出其中任一波长的激光，解决了上述现有技术中半导体激光器以及固体激光器等激光器只能发射特定单一波长的激光，无法实现多波段同时输出的问题。

为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案如下：一种可选取波长或同时输出多波段的光纤激光器，包括光纤Sagnac环、泵浦光源、泵浦合束器、增益光纤、光纤光栅、隔离器、模场匹配器、拉曼光纤，输出耦合器和波长选择器。其中，

所述光纤Sagnac环有两个，光纤Sagnac环一与光纤光栅通过全光纤结构连接形成一个激光谐振腔；光纤光栅与光纤Sagnac环二通过全光纤结构连接形成另一个激光谐振腔；

所述输出耦合器有两个，输出耦合器一将激光腔中10%的激光输出，其余90%的激光仍在激光谐振腔内振荡；输出耦合器二将20%的激光输出激光器外用于得到多波段激光；

所述波长选择器有七个，波长选择器一得到特定波长为1087nm的激光；波长选择器二得到特定波长为1140nm的激光；波长选择器三得到特定波长为1200nm的激光；波长选择器四得到特定波长为1270nm的激光；波长选择器五得到特定波长为1342nm的激光；波长选择器六得到特定波长为1425nm的激光；波长选择器七得到特定波长为1515nm的激光。

每个所述波长选择器可输出不同波长的激光，通过波长选择的方式实现输出特定波长的效果，所述输出耦合器二可输出多波段激光。

进一步地，所述泵浦光源通过泵浦合束器将976nm的泵浦光耦合到激光器中，为由光纤Sagnac环一、泵浦合束器、增益光纤、光纤光栅组成的线性谐振腔提供泵浦激光，产生1087nm激光在线性谐振腔中振荡。通过所述泵浦合束器，可将976nm的泵浦激光耦合到由光纤Sagnac环一、泵浦合束器、增益光纤、光纤光栅组成的谐振腔，得到1087nm的激光，为拉曼光纤提供泵浦光，通过拉曼效应得到多波段激光。

进一步地，所述增益光纤为掺镱光纤，纤芯直径为10微米，包层直径为130微米。掺镱光纤在光纤激光器中起着增益介质的作用，通过实现泵浦光到信号光的能量转换及在谐振腔内将泵浦光能量放大，为产生1087nm激光提供增益介质。

进一步地，所述光纤光栅为高反射率光栅，对1087nm激光反射率为90%。光纤光栅的工作波长为1087nm，其中90%的激光在由光纤光栅和光纤Sagnac环一组成的谐振腔中振荡，10%的1087nm激光通过光纤光栅为拉曼光纤提供泵浦光。

进一步地，还包括由光纤光栅、隔离器、模场匹配器、拉曼光纤、输出耦合器一与光纤Sagnac环二形成另一个线性激光谐振腔。所述10%的1087nm激光通过光纤光栅后作为这一线性谐振腔的泵浦光，通过这一谐振腔可产生多波段激光。

进一步地，所述所述模场匹配器匹配的光纤芯径为10/130微米与6/125微米，1087nm激光经过模场匹配器后可不损耗传输。通过所述模场匹配器可实现不同型号光纤之间的匹配问题，使激光在光纤中的传输没有损耗。

进一步地，所述拉曼光纤为多波段激光器提供拉曼效应，使用长度为1000米。1087nm激光泵浦所述拉曼光纤后可产生多波段激光，具体激光波长为1087nm、1140nm、1200nm、1270nm、1342nm、1425nm、1515nm。

进一步地，所述输出耦合器一耦合比例为1：9，其中90%的多波段激光在线性谐振腔内振荡，10%的多波段激光输出激光腔外。输出耦合器是一种用在激光器谐振腔中的半透明的二色性反射镜，它的功能是将激光腔内的光功率部分透射出去，得到激光器的有用输出。

进一步地，所述输出耦合器二耦合比例为2：8，其中80%的多波段激光输入到波长选择器一，20%的多波段激光输出激光腔外用于得到同时输出的多波段激光。通过所述输出耦合器二我们可得到同时输出多波段的激光。

进一步地，所述波长选择器有七个，经过输出耦合器二80%的多波段激光输出后，波长选择器一可得到特定波长为1087nm的激光；波长选择器二可得到特定波长为1140nm的激光；波长选择器三可得到特定波长为1200nm的激光；波长选择器四可得到特定波长为1270nm的激光；波长选择器五可得到特定波长为1342nm的激光；波长选择器六可得到特定波长为1425nm的激光；波长选择器七（18）可得到特定波长为1515nm的激光。经过七个波长选择器，我们可得到特定单一波长的激光，达到选取波长的效果。

本发明提供的一种可选取波长或同时输出多波段的光纤激光器的有益效果如下：设有多个产生不同波长激光的激光输出端口，在激光腔外可分别得到1087nm、1140nm、1200nm、1270nm、1342nm、1425nm和1515nm的激光，也可同时得到1087nm、1140nm、1200nm、1270nm、1342nm、1425nm和1515nm输出的激光。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种可选取波长或同时输出多波段的光纤激光器的连接示意框图；

其中，1-光纤Sagnac环一，2-泵浦光源，3-泵浦合束器，4-增益光纤，5-光纤光栅，6-隔离器，7-模场匹配器，8-拉曼光纤，9-输出耦合器一，10-光纤Sagnac环二，11-输出耦合器二，12-波长选择器一，13-波长选择器二，14-波长选择器三，15-波长选择器四，16-波长选择器五，17-波长选择器六，18-波长选择器七。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本发明，并不被配置为限定本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明更好的理解。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

下面结合附图对本发明实施例提供的技术方案进行描述。

如图1所示，本发明为一种可选取波长或同时输出多波段的光纤激光器，包括光纤Sagnac环一1，泵浦光源2，泵浦合束器3，增益光纤4，光纤光栅5，隔离器6，模场匹配器7，拉曼光纤8，输出耦合器一9，光纤Sagnac环二10，输出耦合器二11，波长选择器一12，波长选择器二13，波长选择器三14，波长选择器四15，波长选择器五16，波长选择器六17，波长选择器七18；其中，

所述光纤Sagnac环有两个，光纤Sagnac环一1与光纤光栅5通过全光纤结构连接形成一个激光谐振腔；光纤光栅5与光纤Sagnac环二10通过全光纤结构连接形成另一个激光谐振腔；

所述输出耦合器有两个，输出耦合器一9将激光腔中10%的激光输出，其余90%的激光仍在激光谐振腔内振荡；输出耦合器二11将20%的激光输出激光器外用于得到多波段激光；

所述波长选择器有七个，波长选择器一12得到特定波长为1087nm的激光；波长选择器二13得到特定波长为1140nm的激光；波长选择器三14得到特定波长为1200nm的激光；波长选择器四15得到特定波长为1270nm的激光；波长选择器五16得到特定波长为1342nm的激光；波长选择器六17得到特定波长为1425nm的激光；波长选择器七18得到特定波长为1515nm的激光。

所述泵浦光源2通过泵浦合束器3将976nm的泵浦光耦合到激光器中，为由光纤Sagnac环一1、泵浦合束器3、增益光纤4、光纤光栅5组成的线性谐振腔提供泵浦激光，产生1087nm激光在线性谐振腔中振荡。

所述增益光纤4为掺镱光纤，纤芯直径为10微米，包层直径为130微米。

所述光纤光栅5为高反射率光栅，对1087nm激光反射率为90%。

其产生的1087nm激光有10%输出通过隔离器6与模场匹配器7泵浦拉曼光纤8通过拉曼效应产生多波段激光，光纤光栅5、隔离器6、模场匹配器7、拉曼光纤8、输出耦合器一9与光纤Sagnac环二10形成另一个线性激光谐振腔。

所述模场匹配器7匹配的光纤芯径为10/130微米与6/125微米，1087nm激光经过模场匹配器7后可不损耗传输。

所述拉曼光纤8为多波段激光器提供拉曼效应，使用长度为1000米。

所述输出耦合器一9耦合比例为1：9，其中90%的多波段激光在线性谐振腔内振荡，10%的多波段激光输出激光腔外。

所述输出耦合器二11耦合比例为2：8，其中80%的多波段激光输入到波长选择器一12，20%的多波段激光输出激光腔外用于得到同时输出的多波段激光。

所述波长选择器有七个，经过输出耦合器二11后80%的多波段激光输出，波长选择器一12可得到特定波长为1087nm的激光；波长选择器二13可得到特定波长为1140nm的激光；波长选择器三14可得到特定波长为1200nm的激光；波长选择器四15可得到特定波长为1270nm的激光；波长选择器五16可得到特定波长为1342nm的激光；波长选择器六17可得到特定波长为1425nm的激光；波长选择器七18可得到特定波长为1515nm的激光。

本发明的一种可选取波长或同时输出多波段的光纤激光器的有益效果如下：设有多个产生不同波长激光的激光输出端口，在激光腔外可分别得到1087nm、1140nm、1200nm、1270nm、1342nm、1425nm和1515nm的激光。也可同时得到1087nm、1140nm、1200nm、1270nm、1342nm、1425nm和1515nm输出的激光。

需要明确的是，本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定配置和处理。为了简明起见，这里省略了对已知方法的详细描述。在上述实施例中，描述和示出了若干具体的步骤作为示例。但是，本发明的方法过程并不限于所描述和示出的具体步骤，本领域的技术人员可以在领会本发明的精神后，作出各种改变、修改和添加，或者改变步骤之间的顺序。

以上所述的结构框图中所示的功能块可以实现为硬件、软件、固件或者它们的组合。当以硬件方式实现时，其可以例如是电子电路、专用集成电路（Application SpecificIntegrated Circuit，ASIC）、适当的固件、插件、功能卡等等。当以软件方式实现时，本发明的元素是被用于执行所需任务的程序或者代码段。程序或者代码段可以存储在机器可读介质中，或者通过载波中携带的数据信号在传输介质或者通信链路上传送。“机器可读介质”可以包括能够存储或传输信息的任何介质。机器可读介质的例子包括电子电路、半导体存储器设备、只读存储器（Read-Only Memory，ROM）、闪存、可消除的只读存储器（ErasableRead Only Memory，EROM）、软盘、只读光盘（Compact Disc Read-Only Memory，CD-ROM）、光盘、硬盘、光纤介质、射频（Radio Frequency ，RF）链路，等等。代码段可以经由诸如因特网、内联网等的计算机网络被下载。

还需要说明的是，本发明中提及的示例性实施例，基于一系列的步骤或者装置描述一些方法或系统。但是，本发明不局限于上述步骤的顺序，也就是说，可以按照实施例中提及的顺序执行步骤，也可以不同于实施例中的顺序，或者若干步骤同时执行。

上面参考根据本公开的实施例的方法、装置（系统）和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本公开的各方面。应当理解，流程图和/或框图中的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合可以由计算机程序指令实现。这些计算机程序指令可被提供给通用计算机、专用计算机、或其它可编程数据处理装置的处理器，以产生一种机器，使得经由计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行的这些指令使能对流程图和/或框图的一个或多个方框中指定的功能/动作的实现。这种处理器可以是但不限于是通用处理器、专用处理器、特殊应用处理器或者现场可编程逻辑电路。还可理解，框图和/或流程图中的每个方框以及框图和/或流程图中的方框的组合，也可以由执行指定的功能或动作的专用硬件来实现，或可由专用硬件和计算机指令的组合来实现。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、模块和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。应理解，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。