CN110165528B - 一种多波长同重频且重频可控的中红外全光纤激光器 - Google Patents

一种多波长同重频且重频可控的中红外全光纤激光器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多波长同重频且重频可控的中红外全光纤激光器，包括用于产生λ1波长输出光的第二谐振腔、产生λ2波长输出光的第三谐振腔和产生λ3和λ1波长输出光的第四谐振腔；所述第三谐振腔位于第二谐振腔内，第三谐振腔产生的λ2波长输出光和第二谐振腔产生的λ1波长输出光相互调制；所述第四谐振腔位于第二谐振腔内，第四谐振腔产生的λ3波长输出光和λ1波长输出光相互调制。

Description

一种多波长同重频且重频可控的中红外全光纤激光器
技术领域
本发明涉及光纤激光器技术领域，尤其涉及一种多波长同重频且重频可控的中红外全光纤激光器。
背景技术
3～8μm中红外脉冲光纤激光光源在激光医疗、激光光谱学、材料加工和产生中红外超连续谱的抽运源、红外对抗等军事和民用方面都有着重要应用。
目前，产生中红外光纤激光最常用的方法是采用稀土离子掺杂光纤作为增益介质，直接实现中红外激光的辐射。近年来，光纤拉制工艺水平提高和相关光纤元器件制作技术的成熟使得中红外光纤激光器迅速发展，然而在波长超过4μm的中红外波段报道还相对较少，中红外长波长脉冲光纤激光器的发展则更是相对滞后。中红外多波段同重频且重频可控的光纤激光器在激光手术刀、激光光谱学、红外对抗等多方面凸显优势。
然而在3～8μm中红外波长区域，目前还难以通过一台光纤激光器实现多个波长的脉冲激光输出，且对激光的脉冲重复频率的统一及主动控制亦是一个难题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种多波长同重频且重频可控的中红外全光纤激光器，解决目前单个光纤激光器难以同时产生在3～8μm多个波长同重频的脉冲激光输出和解决目前实现多波长同重频脉冲激光输出需要对多台独立光纤激光器进行合束而大大增加系统复杂程度的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种多波长同重频且重频可控的中红外全光纤激光器，包括用于产生λ1波长输出光的第二谐振腔、产生λ2波长输出光的第三谐振腔和产生λ3和λ1波长输出光的第四谐振腔；所述第三谐振腔位于第二谐振腔内，第三谐振腔产生的λ2波长输出光和第二谐振腔产生的λ1波长输出光相互调制；所述第四谐振腔位于第二谐振腔内，第四谐振腔产生的λ3波长输出光和λ1波长输出光相互调制。
还包括用于产生同重频的λ4和λ5波长泵浦光的第一谐振腔和激光泵浦源；所述激光泵浦源输出重频可控λ6波长的泵浦光到第一谐振腔中，产生同重频的λ4和λ5波长泵浦光；所述第一谐振腔产生的λ4和λ5波长泵浦光输入到所述第二谐振腔内。
所述第一谐振腔包括第一光纤光栅、第二光纤光栅和第一稀土离子掺杂光纤；第一光纤光栅和第二光纤光栅分别刻在第一稀土离子掺杂光纤的两端，作为第一谐振腔的激光输入光栅和激光输出光栅；所述激光泵浦源通过第一光纤熔接点与第一稀土离子掺杂光纤的激光输入端熔接。
所述第三谐振腔包括第四光纤光栅、第五光纤光栅和第二稀土离子掺杂光纤；第四光纤光栅和第五光纤分别刻在第二稀土离子掺杂光纤的两端，作为第三谐振腔的激光输入光栅和激光输出光栅；所述第一稀土离子掺杂光纤的激光输出端通过第二光纤熔接点与所述第二稀土离子掺杂光纤的激光输入端熔接。
所述第四谐振腔包括第六光纤光栅、第七光纤光栅和第三稀土离子掺杂光纤；第六光纤光栅和第七光纤光栅分别刻在第三稀土离子掺杂光纤的两端，作为第四谐振腔的激光输入光栅和激光输出光栅；所述第三稀土离子掺杂光纤的激光输入端通过第三光纤熔接点与所述第二稀土离子掺杂光纤的激光输出端熔接；第三稀土离子掺杂光纤12的光纤输出端端面为8°角斜切用于消除断面的菲涅尔反射。
所述第二谐振腔包括第三光纤光栅、第八光纤光栅和第二稀土离子掺杂光纤；第三光纤光栅或者第八光纤光栅刻在第二稀土离子掺杂光纤的激光输入端上，且位于所述第二光纤熔接点和所述第二谐振腔的激光输入光栅之间；另一个光纤光栅刻在所述第三稀土离子掺杂光纤的激光输出端上，且位于所述第四谐振腔的激光输出光栅之后，作为第二谐振腔的激光输入光栅和激光输出光栅。
所述第一谐振腔产生的λ5波长同重频泵浦光输入到所述第二谐振腔和所述第三谐振腔内被所述第二稀土离子掺杂光纤吸收，并在第二谐振腔中产生同重频的λ1波长输出光，在第三谐振腔中产生同重频的λ2波长输出光，且λ1波长输出光和λ2波长输出光相互调制。
所述第一谐振腔产生的λ4波长同重频泵浦光输入到所述第四谐振腔内被所述第三稀土离子掺杂光纤吸收，并在第四谐振腔内产生同重频的λ3和λ3波长输出光，且λ3波长输出光和λ2波长输出光相互调制。
所述泵浦光λ4、λ5和λ6的波长分别为2μm、3μm和1.15μm；所述输出光λ1、λ2和λ3的波长分别为5μm、8μm和4μm。
所述第一稀土离子掺杂光纤为掺Ho3+氟化物光纤，所述第二稀土离子掺杂光纤为掺Tb3+硫化物光纤，所述第三稀土离子掺杂光纤为Pr3+硫化物光纤；所述第一光纤光栅、第二光纤光栅、第三光纤光栅、第四光纤光栅、第五光纤光栅、第六光纤、第七光纤光栅和第八光纤光栅均为布拉格衍射光栅。
本发明的有益效果是：一种多波长同重频且重频可控的中红外全光纤激光器具有以下优点：
1、利用掺Ho3+ZBLAN级联光纤激光器产生的2μm和3μm波长激光直接带内泵浦掺Tb3 +硫化物光纤和掺Pr3+硫化物光纤产生4μm、5μm和8μm波长激光，有效减少了激光泵浦源数量，大大简化了系统结构；
2、将掺Tb3+硫化物光纤和掺Pr3+硫化物光纤级联作为增益介质构建复合谐振腔，从一台光纤激光器中便可实现4μm、5μm和8μm三个波长同重频且重频可控的脉冲激光输出，避免了传统方案需要分别构建两台独立的掺Tb3+和掺Pr3+硫化物光纤激光器，再对输出激光进行合束的复杂系统；
3、将掺Ho3+氟化物光纤级联增益脉冲调制与掺Tb3+硫化物光纤级联增益脉冲调制以及掺Pr3+硫化物光纤级联增益脉冲调制相结合，不仅可实现脉冲激光重复频率可控，同时还大大简化了系统结构；
4、三波长同重频且重频可控的中红外脉冲激光产生方案采用全光纤结构、系统紧凑、转化效率高，具有良好的可移植性和可拓展性。
附图说明
图1为激光器的装置示意图；
图2为掺Ho3+氟化物光纤简化能级图；
图3为掺Tb3+硫化物光纤简化能级图；
图4为掺Pr3+硫化物光纤简化能级图；
图中，1-激光泵浦源，2-第一光纤熔接点，3-第一稀土离子掺杂光纤，4-第一光纤光栅，5-第二光纤光栅，6-第二光纤熔接点，7-第二稀土离子掺杂光纤，8-第三光纤光栅，9-第四光纤光栅，10-第五光纤光栅，11-第三光纤熔接点，12-第三稀土离子掺杂光纤，13-第六光纤光栅，14-第七光纤光栅，15-第八光纤光栅，16-激光输出，17-5I8能级，18-5I7能级，19-5I6能级，20-5I8→5I6能级跃迁过程，21-5I6→5I7能级跃迁过程，22-5I7→5I8能级跃迁过程，23-7F6能级，24-7F5能级，25-7F4能级，26-7F6→7F4能级跃迁过程，27-7F4→7F5能级跃迁过程，28-7F5→7F6能级跃迁过程，29-3H4能级，30-3H5能级，31-3F2,3H6能级，32-3H4→3F2,3H6能级跃迁过程，33-3F2,3H6→3H5能级跃迁过程，34-3H5→3H4能级跃迁过程。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1所示，一种多波长同重频且重频可控的中红外全光纤激光器，包括用于产生λ1波长输出光的第二谐振腔、产生λ2波长输出光的第三谐振腔和产生λ3和λ1波长输出光的第四谐振腔；所述第三谐振腔位于第二谐振腔内，第三谐振腔产生的λ2波长输出光和第二谐振腔产生的λ1波长输出光相互调制；所述第四谐振腔位于第二谐振腔内，第四谐振腔产生的λ3波长输出光和λ1波长输出光相互调制。
还包括用于产生同重频的λ4和λ5波长泵浦光的第一谐振腔和激光泵浦源1；所述激光泵浦源1输出重频可控λ6波长的泵浦光到第一谐振腔中，产生同重频的λ4和λ5波长泵浦光；所述第一谐振腔产生的λ4和λ5波长泵浦光输入到所述第二谐振腔内。
进一步地，第一谐振腔包括第一光纤光栅4、第二光纤光栅5和第一稀土离子掺杂光纤3；第一光纤光栅4刻在第一稀土离子掺杂光纤3的激光输入端，作为第一谐振腔的激光输入光栅；第二光纤光栅5刻在第一稀土离子掺杂光纤3的激光输出端，作为第一谐振腔的激光输出光栅；所述激光泵浦源1通过第一光纤熔接点2与第一稀土离子掺杂光纤3的激光输入端熔接。
进一步地，第一光纤光栅4对2μm波长激光高反，第二光纤光栅5对2μm波长激光低反。
进一步地，第三谐振腔包括第四光纤光栅9、第五光纤光栅10和第二稀土离子掺杂光纤7；第四光纤光栅9刻在第二稀土离子掺杂光纤7的激光输入端，作为第三谐振腔的激光输入光栅；第五光纤光栅10刻在第二稀土离子掺杂光纤7的激光输出端，作为第三谐振腔的激光输出光栅；所述第一稀土离子掺杂光纤3的激光输出端通过第二光纤熔接点6与所述第二稀土离子掺杂光纤7的激光输入端熔接。
进一步地，第四光纤光栅9对8μm波长激光高反，第五光纤光栅10对8μm波长激光低反。
进一步地，第四谐振腔包括第六光纤光栅13、第七光纤光栅14和第三稀土离子掺杂光纤12；第六光纤光栅13刻在第三稀土离子掺杂光纤的激光输入端，作为第四谐振腔的激光输入光栅；第七光纤光栅14刻在第三稀土离子掺杂光纤12的激光输出端，作为第四谐振腔的激光输出光栅；所述第三稀土离子掺杂光纤12的激光输入端通过第三光纤熔接点11与所述第二稀土离子掺杂光纤7的激光输出端熔接。
进一步地，第六光纤光栅13对4μm波长激光高反，第七光纤光栅14对4μm波长激光低反。第三稀土离子掺杂光纤12的光纤输出端端面为8°角斜切用于消除断面的菲涅尔反射。
进一步地，第二谐振腔包括第三光纤光栅8、第八光纤光栅15和第二稀土离子掺杂光纤7；第三光纤光栅8刻在第二稀土离子掺杂光纤的激光输入端上，且位于所述第二光纤熔接点6和第四光纤光栅之间，作为第二谐振腔的激光输入光栅；第八光纤光栅15刻在所述第三稀土离子掺杂光纤12的激光输出端上，且位于第七光纤光栅14之后，作为第二谐振腔的激光输出光栅
进一步地，第三光纤光栅8对5μm波长激光高反，第八光纤光栅15对5μm波长激光低反。
所述第一谐振腔产生的λ5波长同重频泵浦光输入到所述第二谐振腔和所述第三谐振腔内被所述第二稀土离子掺杂光纤吸收，并在第二谐振腔中产生同重频的λ1波长输出光，在第三谐振腔中产生同重频的λ2波长输出光，且λ1波长输出光和λ2波长输出光相互调制。
所述第一谐振腔产生的λ4波长同重频泵浦光输入到所述第四谐振腔内被所述第三稀土离子掺杂光纤吸收，并在第四谐振腔内产生同重频的λ3和λ2波长输出光，且λ3波长输出光和λ2波长输出光相互调制。
所述泵浦光λ4、λ5和λ6的波长分别为2μm、3μm和1.15μm；所述输出光λ1、λ2和λ3的波长分别为5μm、8μm和4μm。
所述第一稀土离子掺杂光纤为掺Ho3+氟化物光纤，所述第二稀土离子掺杂光纤为掺Tb3+硫化物光纤，所述第三稀土离子掺杂光纤为Pr3+硫化物光纤；所述第一光纤光栅、第二光纤光栅、第三光纤光栅、第四光纤光栅、第五光纤光栅、第六光纤、第七光纤光栅和第八光纤光栅均为布拉格衍射光栅。
进一步地，最后在激光输出16输出4μm、5μm和8μm波长同重频且重频可控的脉冲激光。
如图2所示，开启激光泵浦源1，产生的重频可控1.15μm波长脉冲激光经第一光纤熔接点2输入进第一稀土离子掺杂光纤3中，在第一稀土离子掺杂光纤3、第一光纤光栅4和第二光纤光栅5组成的第一谐振腔中被第一稀土离子掺杂光纤3吸收并产生与泵浦光同重频的2μm和3μm波长脉冲激光；
5I8能级17为掺Ho3+氟化物光纤的基态能级，是5I8→5I6能级跃迁过程20的起始能级和5I7→5I8能级跃迁过程22的终止能级，该能级上有大量粒子；5I7能级18为掺Ho3+氟化物光纤的第一激发态能级，是5I6→5I7能级跃迁过程21的终止能级和5I7→5I8能级跃迁过程22的起始能级；5I6能级19为掺Ho3+氟化物光纤的第二激发态能级，是5I8→5I6能级跃迁过程20的终止能级和5I6→5I7能级跃迁过程21的起始能级。
5I8→5I6能级跃迁过程20，该过程吸收1.15μm波长激光，将5I8能级17上的粒子抽运到5I6能级19上；5I6→5I7能级跃迁过程21，该过程通过受激辐射的方式将5I6能级19上的粒子释放到5I7能级18上，同时产生3μm波长激光；5I7→5I8能级跃迁过程22，该过程通过受激辐射的方式将5I7能级18上的粒子释放到5I8能级17上，同时产生2μm波长激光。
上述激光产生所对应的能级过程如下：1.15μm波长激光通过5I8→5I6能级跃迁过程20将5I8能级17上的粒子抽运到5I6能级19上，随着5I6能级19上粒子数增多，当5I8能级17和5I6能级19满足粒子数反转条件时，5I6→5I7能级跃迁过程21发生，产生3μm波长激光并使5I7能级18上粒子数增多，当5I7能级18和5I8能级17满足粒子数反转条件时，5I7→5I8能级跃迁过程22发生，产生2μm波长激光并导致5I7能级18粒子密度下降，从而促进5I6能级19粒子跃迁至5I7能级18，所以2μm和3μm波长激光的产生可以相互调制，当1.15μm波长激光以一定重频的脉冲激光对光纤进行泵浦时，5I6能级19和5I7能级18上粒子数都会以相同的周期变化，从而使得2μm和3μm波长激光以与泵浦光相同的重复频率输出。
由于I7能级18是5I6→5I7能级跃迁过程21和5I7→5I8能级跃迁过程22的共用能级，而发射出激光需要上下两个能级粒子数发生反转，即上能级粒子数很多，下能级粒子数很少，然后粒子数从上能级跃迁至下能级形成激光；作为共用能级的I7能级18的粒子数的周期性变化必然导致两个跃迁过程粒子数反转情况同时周期性的变化，所以两个跃迁过程相互关联，即相互调制，此时两种能级跃迁所对应的两个输出激光则会具有同样重复频率的脉冲；而由于泵浦光1.15μm激光为脉冲，那么就会周期性地将5I8能级17粒子抽运至5I6能级19，从而使5I6能级19粒子数周期变化，进而使5I6→5I7能级跃迁过程21跃迁过程周期发生，从而使5I7→5I8能级跃迁过程22跃迁过程周期发生，故输出地2μm和3μm激光为与泵浦光1.15μm同周期地脉冲激光。
而2μm和3μm激光分别作为5μm和8μm、4μm和5μm激光产生的泵浦光，以上述同样的方式调制5μm和8μm、4μm和5μm波长激光，实现同重频脉冲输出，且重频由1.15μm重频决定。
如图3所示，7F6能级23为掺Tb3+硫化物光纤的基态能级，是7F6→7F4能级跃迁过程26的起始能级和7F5→7F6能级跃迁过程28的终止能级，该能级上有大量粒子；7F5能级24为掺Tb3+硫化物光纤的第一激发态能级，是7F4→7F5能级跃迁过程27的终止能级和7F5→7F6能级跃迁过程28的起始能级；7F4能级25为掺Tb3+硫化物光纤的第二激发态能级，是7F6→7F4能级跃迁过程26的终止能级和7F4→7F5能级跃迁过程27的起始能级。
如图4所示，3H4能级29为掺Pr3+硫化物光纤的基态能级，是3H4→3F2,3H6能级跃迁过程32的起始能级和3H5→3H4能级跃迁过程34的终止能级，该能级上有大量粒子；3H5能级30为掺Pr3+硫化物光纤的第一激发态能级，是3F2,3H6→3H5能级跃迁过程33的终止能级和3H5→3H4能级跃迁过程34的起始能级；3F2,3H6能级31为掺Pr3+硫化物光纤的第二激发态能级，是3H4→3F2,3H6能级跃迁过程32的终止能级和3F2,3H6→3H5能级跃迁过程33的起始能级。
3H4→3F2,3H6能级跃迁过程32，该过程吸收2μm波长激光，将3H4能级29上的粒子抽运到3F2,3H6能级31上；3F2,3H6→3H5能级跃迁过程33，该过程通过受激辐射的方式将3F2,3H6能级31上的粒子释放到3H5能级30上，同时产生4μm波长激光；3H5→3H4能级跃迁过程34，该过程通过受激辐射的方式将3H5能级30上的粒子释放到3H4能级29上，同时产生5μm波长激光。
随后2μm和3μm波长同重频脉冲激光经第二光纤熔接点6进入第二稀土离子掺杂光纤7和第三稀土离子掺杂光纤12中，3μm波长激光被第二稀土离子掺杂光纤7吸收并产生同重频的5μm和8μm波长脉冲激光，2μm波长激光被第三稀土离子掺杂光纤12吸收并产生同重频的4μm和5μm波长脉冲激光，其中第三光纤光栅8和第八光纤光栅15组成第二谐振腔，为第二稀土离子掺杂光纤7和第三稀土离子掺杂光纤12中5μm波长激光的产生提供反馈；
第四光纤光栅9和第五光纤光栅10组成第三谐振腔为第二稀土离子掺杂光纤7中8μm波长激光产生提供反馈，第六光纤光栅13和第七光纤光栅14组成第四谐振腔为第三稀土离子掺杂光纤12中4μm波长激光的产生提供反馈；
上述激光产生所对应的能级过程如下：3μm波长激光通过7F6→7F4能级跃迁过程26将7F6能级23上的粒子抽运到7F4能级25上，随着7F4能级25上粒子数增多，当7F4能级25和7F5能级24满足粒子数反转条件时，7F4→7F5能级跃迁过程27发生，产生8μm波长激光并使7F5能级24上粒子数增多，当7F6能级23和7F5能级24满足粒子数反转条件时，7F5→7F6能级跃迁过程28发生，产生5μm波长激光并导致7F5能级24粒子密度下降，从而促进7F4能级25粒子跃迁至7F5能级24，所以第二稀土离子掺杂光纤7中5μm和8μm波长激光的产生可以相互调制；当3μm波长激光以一定重频的脉冲激光对光纤进行泵浦时，7F4能级25和7F5能级24上粒子数都会以相同的周期变化，从而使得5μm和8μm波长激光以与3μm波长激光相同的重复频率输出；
2μm波长激光通过3H4→3F2,3H6能级跃迁过程32将3H4能级29上的粒子抽运到3F2,3H6能级31上，随着3F2,3H6能级31上粒子数增多，当3F2,3H6能级31和3H5能级30满足粒子数反转条件时，3F2,3H6→3H5能级跃迁过程33发生，产生4μm波长激光并使3H5能级30上粒子数增多，当3H5能级30和3H4能级29满足粒子数反转条件时，3H5→3H4能级跃迁过程34发生，产生5μm波长激光并导致3H5能级30粒子密度下降，从而促进3F2,3H6能级31粒子跃迁至3H5能级30，所以第三稀土离子掺杂光纤12中4μm和5μm波长激光的产生可以相互调制，当2μm波长激光以一定重频的脉冲激光对光纤进行泵浦时，3F2,3H6能级31和3H5能级30上粒子数都会以相同的周期变化，从而使得4μm和5μm波长激光以与2μm波长激光相同的重复频率输出；最后从激光输出16输出4μm、5μm和8μm波长且都与1.150μm泵浦光同重频的脉冲激光，通过改变泵浦光的重频来实现输出激光重频的可控。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种多波长同重频且重频可控的中红外全光纤激光器，其特征在于：包括用于产生λ1波长输出光的第二谐振腔、产生λ2波长输出光的第三谐振腔和产生λ3和λ1波长输出光的第四谐振腔；所述第三谐振腔位于第二谐振腔内，第三谐振腔产生的λ2波长输出光和第二谐振腔产生的λ1波长输出光相互调制；所述第四谐振腔位于第二谐振腔内，第四谐振腔产生的λ3波长输出光和λ1波长输出光相互调制。
2.根据权利要求1所述的一种多波长同重频且重频可控的中红外全光纤激光器，其特征在于：还包括用于产生同重频的λ4和λ5波长泵浦光的第一谐振腔和激光泵浦源；所述激光泵浦源输出重频可控λ6波长的泵浦光到第一谐振腔中，产生同重频的λ4和λ5波长泵浦光；所述第一谐振腔产生的λ4和λ5波长泵浦光输入到所述第二谐振腔内。
3.根据权利要求2所述的一种多波长同重频且重频可控的中红外全光纤激光器，其特征在于：所述第一谐振腔包括第一光纤光栅、第二光纤光栅和第一稀土离子掺杂光纤；第一光纤光栅和第二光纤光栅分别刻在第一稀土离子掺杂光纤的两端，作为第一谐振腔的激光输入光栅和激光输出光栅；所述激光泵浦源通过第一光纤熔接点与第一稀土离子掺杂光纤的激光输入端熔接。
4.根据权利要求3所述的一种多波长同重频且重频可控的中红外全光纤激光器，其特征在于：所述第三谐振腔包括第四光纤光栅、第五光纤光栅和第二稀土离子掺杂光纤；第四光纤光栅和第五光纤分别刻在第二稀土离子掺杂光纤的两端，作为第三谐振腔的激光输入光栅和激光输出光栅；所述第一稀土离子掺杂光纤的激光输出端通过第二光纤熔接点与所述第二稀土离子掺杂光纤的激光输入端熔接。
5.根据权利要求4所述的一种多波长同重频且重频可控的中红外全光纤激光器，其特征在于：所述第四谐振腔包括第六光纤光栅、第七光纤光栅和第三稀土离子掺杂光纤；第六光纤光栅和第七光纤光栅分别刻在第三稀土离子掺杂光纤的两端，作为第四谐振腔的激光输入光栅和激光输出光栅；所述第三稀土离子掺杂光纤的激光输入端通过第三光纤熔接点与所述第二稀土离子掺杂光纤的激光输出端熔接；第三稀土离子掺杂光纤的光纤输出端端面为8°角斜切用于消除断面的菲涅尔反射。
6.根据权利要求5所述的一种多波长同重频且重频可控的中红外全光纤激光器，其特征在于：所述第二谐振腔包括第三光纤光栅、第八光纤光栅和第二稀土离子掺杂光纤；第三光纤光栅或者第八光纤光栅刻在第二稀土离子掺杂光纤的激光输入端上，且位于所述第二光纤熔接点和所述第二谐振腔的激光输入光栅之间；另一个光纤光栅刻在所述第三稀土离子掺杂光纤的激光输出端上，且位于所述第四谐振腔的激光输出光栅之后，作为第二谐振腔的激光输入光栅和激光输出光栅。
7.根据权利要求6所述的一种多波长同重频且重频可控的中红外全光纤激光器，其特征在于：所述第一谐振腔产生的λ5波长同重频泵浦光输入到所述第二谐振腔和所述第三谐振腔内被所述第二稀土离子掺杂光纤吸收，并在第二谐振腔中产生同重频的λ1波长输出光，在第三谐振腔中产生同重频的λ2波长输出光，且λ1波长输出光和λ2波长输出光相互调制。
8.根据权利要求7所述的一种多波长同重频且重频可控的中红外全光纤激光器，其特征在于：所述第一谐振腔产生的λ4波长同重频泵浦光输入到所述第四谐振腔内被所述第三稀土离子掺杂光纤吸收，并在第四谐振腔内产生同重频的λ3和λ2波长输出光，且λ3波长输出光和λ2波长输出光相互调制。
9.根据权利要求2-8中任意一项所述的一种多波长同重频且重频可控的中红外全光纤激光器，其特征在于：所述泵浦光λ4、λ5和λ6的波长分别为2μm、3μm和1.15μm；所述输出光λ1、λ2和λ3的波长分别为5μm、8μm和4μm。
10.根据权利要求5或6所述的一种多波长同重频且重频可控的中红外全光纤激光器，其特征在于：所述第一稀土离子掺杂光纤为掺Ho3+氟化物光纤，所述第二稀土离子掺杂光纤为掺Tb3+硫化物光纤，所述第三稀土离子掺杂光纤为Pr3+硫化物光纤；所述第一光纤光栅、第二光纤光栅、第三光纤光栅、第四光纤光栅、第五光纤光栅、第六光纤、第七光纤光栅和第八光纤光栅均为布拉格衍射光栅。
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