CN101854022B - 双波长超短脉冲输出的被动锁模光纤激光器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双波长超短脉冲输出的被动锁模光纤激光器，具有高稳定性、高效率、高功率、高脉冲重复率、被动激光脉冲同步、单线偏振、可调谐、双波长、超短光脉冲输出。本发明的这种超短脉冲光纤激光器利用两种保偏掺稀土(Er3+/掺Yb3+)光纤作为激光增益介质、利用宽带偏振分束器分光、宽带啁啾保偏光纤光栅等作为腔面反射元件兼色散补偿元件和半导体可饱和吸收体作为锁模元件等实现双波长被动同步超短脉冲锁模激光输出，是可以实现全光纤化的双波长锁模超短激光脉冲输出新型结构的光纤激光器。
Description
技术领域
本发明专利涉及一种光纤激光器，特别涉及一种具有高稳定性、高效率、高功率、高脉冲重复率、被动激光脉冲同步、单线偏振、可调谐、双波长(1.55μmand 1.064μm)、超短光脉冲输出的被动锁模掺Er 3+/掺Yb 3+光纤激光器结构。它适用于泵浦-探测超快激光光谱实验、相干反斯托克斯拉曼散射显微、谐波和合频产生、精密激光同步、采用直接差频法产生超短脉冲中红外激光辐射用于分子系统的泵浦-探测、环境监测和微波光子学及生物物理学探测等很多科学研究和工程领域。本专利的思想也可以用于连续波高功率双波长光纤激光器、主动锁模双波长光纤激光器的设计及纳秒量级锁模光纤激光器与飞秒(皮秒)锁模光纤激器光脉冲的同步输出的设计中等。属于光信息技术领域。
背景技术
现代科学技术的很多领域如泵浦-探测超快激光光谱实验、相干反斯托克斯拉曼散射显微、谐波和合频产生、采用直接差频法产生可调谐超短脉冲中红外激光辐射用于分子系统的泵浦-探测等科学实验、环境监测和微波光子学及生物物理学探测等需要稳定、可靠并精密同步的双色波长超短激光脉冲光源；而用于分子加速的飞秒脉冲激光脉冲与X-射线脉冲的同步、激光与同步辐射的电子束同步等高能物理实验需要皮秒量级脉宽激光器与纳秒量级脉宽激光器的精密同步，高能量纳秒量级脉宽激光器与皮秒、飞秒脉宽激光器的同步输出对超短脉冲激光的光参量啁啾脉冲放大技术(OPCPA)特别是核聚变中的快点火是具有相当重要意义的。在这些实验中，不同脉宽(如飞秒或皮秒)的超短脉冲激光器与高能量纳秒激光器需要实现非常精密时域同步延迟控制，不同激光脉冲先后与靶室发生作用实现高效核聚变反应。
已有的双色波长超短脉冲激光器的同步主要有主动和被动两种方式。主要实现在两个独立的固体锁模超短光脉冲激光器如自锁模Ti:Sapphire激光器间和双色波长工作的自锁模Ti:Sapphire激光器等中。已有的双色波长固体超短脉冲激光器及放大器存在着操作和技术复杂、体积庞大、效率低下、可靠性差等缺陷，极大地限制了双色波长超短脉冲激光器及放大器的使用范围和目的，目前只限于实验室内使用。而仪器化、脉冲同步输出、高效率、高功率、高可靠性、小型便携一体化、免维护、双色波长超短脉冲激光器由于在上述很多科学与工程领域存在潜在而广泛的应用前景，因此发展高可靠性、仪器化、脉冲稳定可靠同步输出、可调谐、双色波长超短脉冲激光器及放大器一直是国际激光技术和超快光学技术领域一个十分重要的研究方向。
近年来高功率光纤超短光脉冲激光技术的飞速发展为发展基于光纤激光技术的仪器化、脉冲同步、可调谐、双波长、高功率、高重复率、超短脉冲激光器提供了新的机遇和可能性。光纤激光器因其独特的波导结构具有简单、高效率、坚固、轻量、一体化、散热好高可靠性、高稳定性等优点。而最近的具有宽带激光振荡的掺Nd 3+、Pr3+，Yb 3+、Er 3+和Tm 3+光纤激光器及放大器的进展提供了产生波长大于1μm的双波长激光的可能性，掺Nd3+、Yb3+、Er3+和Tm 3+光纤(Tm 3+＞200nm，Er3+＞80nm)特别是掺Tm3+光纤因其具有很宽增益带宽因此也是产生可调谐双波长飞秒激光脉冲振荡潜在有效的介质，而掺Yb 3+光纤具有＞100nm的增益带宽和极高的增益以及输出数kW级的平均激光功率。发展高平均功率双色波长掺稀土光纤超短光脉冲振荡器和放大器系统光源可以提供以差频方式产生15μm到20μm的高功率超快中红外光源的另外一种有效的途径和手段。基于光纤激光技术的双波长锁模超短脉冲光纤激光器具有如下一些优点如掺稀土离子单模光纤损耗小，使得采用紧凑全光纤高效率的泵浦成为可能，光纤结构具有较高的面积-体积比因而散热比较好；可以与通讯光纤很好地兼容因而可以采用光纤光栅及全光纤分束器、耦合器等减少对块状光学元器件的依赖和光路调整的困难，极大地简化了双色波长锁模超短脉冲光纤激光器的设计和调整；由于可以采用不同的掺稀土光纤因而可以在很宽的波长范围内实现具有双波长振荡的锁模超短光脉冲输出；可以采用双覆层泵浦大模场掺稀土光纤或掺稀土大模场光子晶体光纤以及可采用啁啾脉冲放大(CPA)技术实现功率放大产生高平均功率双色波长超短脉冲输出。
利用半导体可饱和吸收体作为锁模元件在光纤激光器中实现被动锁模产生超短激光脉冲一直是一个受到高度重视的研究领域，并已有大量的研究结果发表，也有一些商业产品。但已有的商业化锁模光纤激光器只输出单波长激光，尚无商品化双波长锁模光纤激光器。
基于掺Nd 3+光纤的双波长被动锁模光纤激光器在1995年首次报道，但其波长间隔为40nm，采用了复杂的腔内棱镜对色散补偿自由空间元器件，限制了其稳定性和可靠性，此外整个光纤激光腔体采用了非保偏掺Nd 3+光纤，其输出激光是非偏振的，因此因为热效应和振动等环境影响导致的偏振态漂移使得激光器的长期稳定性比较差。2004年M.Rusu[M.Rusu，R.Herda，and O.G.Okhotnikov，“Passively synchronized erbium(1550-nm)and ytterbium(1040-nm)mode-locked fiberlasers sharing a cavity，”Opt.Lett.29，2246-2248(2004)]等采用两种不同掺稀土单模光纤(掺Er 3+和掺Yb 3+)共线性腔利用双波长(1040nm/1550nm)光纤耦合器波长分光的方法实现两个波长(1550nm 200fs和1040nm 13ps)激光同时产生被动锁模(分别利用1μm和1.55μm两个可饱和吸收体)并同步输出的实验结果(脉冲重复率为29MHz)；2004年M.Rusu等[M.Rusu，R.Herda，and O.G.Okhotnikov，“1.05-μmmode-locked Ytterbium fiber laser stabilized with the pulse train from a 1.54μm laser diode，”Opt.Express 12，5258-5262(2004)]采用在单模掺Yb 3+光纤线性激光腔中外注入高重复率电脉冲调制的1550nm DFB激光脉冲利用光纤中的两个波长激光脉冲间交叉相位调制(Cross Phase Modulation，XPM)得到了24MHz重复率激光脉冲同步的双色波长1.55μm(脉宽100ps)和1.05μm(脉宽为2ps秒)输出。同样，2004年M.Rusu等[M.Rusu，R.Herda and O.G.Okhotnikov，“Passively synchronizedtwo-color mode-locked fiber system based on master-slave lasers geometry，”Opt.Express 12，4719-4724(2004)]将被动锁模的1550nm光纤激光脉冲注入被动锁模的掺Yb 3+光纤激光器中利用XPM效应实现波长分别为1550nm(1ps脉宽)和1060nm(2ps脉宽)的两个被动锁模光纤激光器的同步输出。2008年W.Hsiang等[Wei-Wei Hsiang et al，Passively Synchronized Two-Color Polarization Additive Pulse Mode-Locked Fiber Lasers，OSA/CLEO/QELS 2008，CTuV6]利用两个非线性偏振旋转锁模机制被动锁模的掺稀土单模光纤(掺Er 3+和掺Yb 3+)激光器实现1.03μm和1.53μm两个波长激光脉冲的同步输出，其双波长激光脉冲被动同步实现机理同样是利用了光纤中的双色波长激光脉冲间的交叉相位调制(XPM)相互作用。2009年3月Yao Li等[YaoLi，Xiaorong Gu，Ming Yan，E Wu，and Heping Zeng，Square nanosecond mode-lockedEr-fiber laser synchronized to a picosecond Yb-fiber laser 16 March 2009/Vol.17，No.6/OPTICS EXPRESS，4526]报道利用光纤中的交叉相位调制(XPM)将非线性偏振旋转被动锁模的1.5μm掺Er 3+光纤激光器产生的纳秒激光脉冲与同样锁模机理锁模掺Yb 3+光纤激光器产生的1.03μm 47ps脉宽超短激光脉冲实现同步输出。所有上述实现同步输出的双波长光纤激光器采用的光纤都是非保偏掺稀土光纤，同样其输出激光是非偏振的，因此因为热效应和振动等环境影响导致的偏振态漂移使得整个光纤激光器的长期稳定性和同步可靠性比较差。相比两个固体锁模激光器被动同步技术，采用光纤激光被动同步技术的优点是：腔内的单模光纤波导特性能自动保证很大的双色波长激光脉冲的重合作用区，从而产生两个波长激光脉冲交叉相位调制相互作用，使得其中的被动(slave)光纤激光器激光波长发生移动自动实现两个波长的激光脉冲重复率锁定从而实现同步，而两个超快固体激光器的被动同步则需要精确调整两束激光在非线性增益介质中的空间重叠从而实现双色波长激光脉冲间的相互作用以实现同步；采用光纤激光技术的另一个优点是由于采用了不同中心激光波长的增益光纤，不同波长(光脉冲)间的增益竞争也可以避免。
保偏光纤具有独特的激光偏振稳定的优点，激光脉冲的偏振态在保偏光纤中传输过程中保持稳定不受环境微扰的影响，是保持锁模光纤激光器长期稳定工作理想的元器件和连接波导。采用保偏光纤偏振稳定的优点实现单偏振多色波长输出成为目前光纤激光技术研究领域的一个热点，并有一些结果发表。
近年来国内外对保偏光纤掺稀土双波长光纤激光器的研究有一些专利和文献发表。中国发明专利[CN 101202409，CN101183769(A)，CN101141044])中，采用了保偏光纤光栅的两个不同偏振态所特有的两个光谱反射峰，通过改变压力或温度改变保偏光纤光栅的反射峰位置实现双波长线偏振调谐激光输出。其技术特点是：1.这两个由于保偏光纤固有的大的双折射引起的不同反射峰(分别有不同的偏振态)的光谱间隔比较小而且波长可调节的范围很小；2.由于采用窄带宽保偏光纤光栅作为激光腔体反射面，很难实现被动锁模产生超短激光脉冲；3.此腔体结构适合窄线宽调谐双波长光纤激光器。美国专利和文献[W.Guan and J.R.Marciante，“Dual-frequency operation in a short-cavity Ytterbium-dopedfiber laser”，IEEE Photon.Technol.Lett.19，261-263(2007).and its references，W.Guan andJ.R.Marciante，Dual single frequency fiber laser and method，US Patent US2008317071(A1)]报道了一种”Dual single frequency fiber laser and method，Weihua Guan and MarcianteJohn R，University ofRochester”(双单频率光纤激光器和方法)，双波长连续激光的实现是在掺镱光纤线性腔激光器中采用了保偏的光纤光栅和普通单模光纤光栅组成的谐振腔，利用了保偏光纤光栅的两个反射峰(两个垂直偏振态)很小的波长差异。
利用保偏掺稀土光纤作为增益介质构成具有抗环境干扰、长期稳定、单线偏振、超短光脉冲输出的被动锁模光纤激光器是一个非常有实用价值的研究课题因而近年来受到学术界的高度重视。但已有的采用保偏掺稀土光纤的被动锁模超短脉冲光纤激光器研究主要是针对单个波长，尚无利用半导体可饱和吸收体被动锁模机理实现双波长锁模保偏光纤激光器的公开报道。其它几项关于被动锁模光纤激光器超短光脉冲产生的国际和美国专利虽然也有利用保偏掺稀土光纤作为增益介质的结果，但都只针对单波长超短脉冲激光输出，不涉及双波长锁模光纤激光器。双波长超短脉冲保偏光纤激光产生研究也有一些实验研究结果发表，但大多采用主动锁模技术或两个激光波长的间隔很小，应用范围受到限制，或两个波长不能分别操控，难以实现两个不同波长的波长调谐和双脉冲同步。
发明内容
为了克服现有技术存在的不足，本发明提供一种具有高稳定性、高效率、高功率、高脉冲重复率、被动激光脉冲同步、单线偏振、可调谐、双波长、超短光脉冲输出的被动锁模光纤激光器结构。
本发明所采用的技术方案是：提供一种双波长超短脉冲光纤激光器，泵浦源为波分复用器提供泵浦光，作为输入泵浦光，其特征在于它还包括：第二激光腔体、长波长和短波长第一激光腔体、光纤激光增益介质和宽带双波长分光器；所述的波分复用器为保偏光纤波分复用器；所述的光纤激光增益介质为保偏掺稀土Er3+或Yb3+光纤。本发明提供的双波长超短脉冲光纤激光器有以下四种具体的结构形式：
本发明所述的第一种双波长超短脉冲光纤激光器的结构包括：
一个泵浦源[5]为保偏光纤波分复用器[4]提供泵浦光，作为输入泵浦光；
一段保偏掺稀土Er3+光纤[302]和另一段保偏掺稀土Yb3+光纤[301]通过光纤熔接联结组成光纤激光增益介质；
光纤激光增益介质的一端与第二激光腔体联结，保偏光纤波分复用器[4]的一端通过光纤激光增益介质的另一端将泵浦源的泵浦光输入到保偏掺稀土光纤[302和301]中产生双波长的激光震荡；
保偏光纤波分复用器[4]的另一端与保偏光纤耦合器[2]的一端通过熔接连接；
保偏光纤耦合器[2]的另一端与宽带偏振分束器[6-1]的一字端保偏光纤[61]连接，宽带偏振分束器[6-1]将保偏光纤[61]两个偏振方向的激光分开为长波长和短波长，分别进入偏振分束器[6-1]保偏光纤[62和63]的两个偏振轴，再对应与长波长或短波长第一激光腔体联结；
所述的长波长或短波长第一激光腔体，分别由光纤准直器[71和72]与保偏光纤[62和63]通过熔接联结；闪耀光栅[81和82]放置在光纤准直器[71和72]后作为激光腔体第一反射端面，闪耀光栅[81和82]用于长波长或短波长激光腔长的调节，同步输出被动锁模双波长激光脉冲；
所述的第二激光腔体的结构为：一个宽带偏振分束器[6-2]的一字端保偏光纤[601]与光纤激光增益介质的一段掺稀土光纤[301]通过熔接联结；宽带偏振分束器[6-2]将保偏光纤[601]的两个偏振态分开为长波长和短波长激光，分别进入保偏光纤[602和603]的两个偏振轴，再分别与带光纤耦合镜的半导体可饱和吸收体[101和102]联结，作为长波长或短波长激光的锁模元件及激光腔体的第二反射端面。
本发明所述的第二种双波长超短脉冲光纤激光器的结构包括：
一个泵浦源[5]为保偏光纤波分复用器[4]提供泵浦光，作为输入泵浦光；
一段保偏掺稀土Er3+光纤[302]和另一段保偏掺稀土Yb3+光纤[301]通过光纤熔接联结组成光纤激光增益介质；光纤激光增益介质的一端与第二激光腔体联结，保偏光纤波分复用器[4]的一端通过光纤激光增益介质的另一端将泵浦源的泵浦光输入到保偏掺稀土光纤[302和301]中产生双波长的激光震荡；
保偏光纤波分复用器[4]的另一端与宽带偏振分束器[6-1]的一字端保偏光纤[61]连接，宽带偏振分束器[6-1]将保偏光纤[61]两个偏振方向的激光分开为长波长和短波长，分别进入偏振分束器[6-1]保偏光纤[62和63]的两个偏振轴，再对应与长波长或短波长第一激光腔体联结；
所述的长波长或短波长第一激光腔体，为以下结构中的一种：
(1)分别由光纤准直器[71和72]与保偏光纤[62和63]通过熔接联结，将光纤激光器产生的长波长或短波长激光耦合准直；一对相互平行的闪耀光栅[81，81和82，82]倾斜放置在光纤准直器[71和72]后，作为长波长或短波长第一激光腔体内的色散补偿器和色散波长调谐元件；带耦合光学镜头的半导体可饱和吸收体[101和102]分别放置在闪耀光栅对[81，81和82，82]后，作为长波长或短波长激光腔体的第一反射端面及被动锁模元件；调节半导体可饱和吸收体[101和102]的位置改变长波长或短波长激光腔长，同步输出被动锁模双波长激光脉冲；
(2)一个带耦合光学镜头的半导体可饱和吸收体[102]光纤一端与宽带偏振分束器[6-1]的保偏光纤[63]通过熔接连接，一个保偏光纤腔长调节器[17]的一端光纤与宽带偏振分束器[6-1]的保偏光纤[62]通过熔接联结；一个光纤腔长调节器[17]的另一端光纤与带耦合镜头的半导体可饱和吸收体[101]通过熔接联结；两个半导体可饱和吸收体[101和102]分别作为长波长和短波长激光腔体的第一反射端面及激光腔体的被动锁模元件；调整保偏光纤腔长调节器[17]改变激光腔长，同步输出被动锁模双波长激光脉冲；
(3)二个宽带啁啾保偏光纤光栅[15和16]，它们的一端分别通过光纤与保偏光纤[62和63]熔接联结，作为长波长和短波长激光腔体的色散补偿器和中心波长选择元件；其中，一个宽带啁啾保偏光纤光栅[15]的另一端光纤与一个保偏光纤腔长调节器[17]的一端光纤通过熔接联结，一个带耦合镜头的半导体可饱和吸收体[101]的光纤端与该保偏光纤腔长调节器[17]的另一端光纤通过熔接联结；另一个宽带啁啾保偏光纤光栅[16]的另一端光纤与一个带耦合镜头的半导体可饱和吸收体[102]的光纤端通过熔接联结；半导体可饱和吸收体[101和102]分别作为长波长和短波长激光腔体的第一腔体反射端面及锁模元件；调整保偏光纤腔长调节器[17]改变短激光腔长，同步输出被动锁模双波长激光脉冲；
所述的第二激光腔体的结构为：一个带保偏光纤的激光平面输出耦合镜[9]。
本发明所述的第三种双波长超短脉冲光纤激光器的结构包括：
两个泵浦源[51，52]分别为两个波分复用器[41，42]提供泵浦光，作为输入泵浦激光；
两个波分复用器[41，42]分别与一段保偏掺稀土Yb3+光纤[301]和另一段保偏掺稀土Er3+光纤[302]通过光纤熔接联结组成光纤激光增益介质，将泵浦源的泵浦激光[51，52]分别输入到掺稀土光纤[301，302]中产生长波长和短波长的激光震荡；上述两个波分复用器[41，42]的另一端分别对应与长波长或短波长第一激光腔体联结；
一个宽带偏振分束器[6-1]的两个分束偏振光纤端[62，63]分别与掺稀土光纤[301，302]熔接联结，将两个互相垂直方向偏振的长波长和短波长激光合束后输入到宽带偏振分束器[6-1]的一字端保偏光纤[61]中；该宽带偏振分束器[6-1]的一字端保偏光纤[61]与保偏光纤耦合器[2]的一端联结；保偏光纤耦合器[2]的另一端与第二激光腔体联结；
所述的长波长或短波长第一激光腔体，分别由光纤准直器[71和72]与保偏光纤[62和63]通过熔接联结，分别将长波长和短波长激光耦合准直；闪耀光栅[81和82]放置在光纤准直器[71和72]后，分别作为激光腔体第一反射端面，闪耀光栅[81和82]用于长波长或短波长激光腔长的调节，同步输出被动锁模双波长激光脉冲；
所述的第二激光腔体的结构为：一个宽带偏振分束器[6-2]的一字端保偏光纤[601]与保偏光纤耦合器[2]的另一端光纤通过熔接联结；宽带偏振分束器[6-2]将保偏光纤[601]的两个偏振态分开为长波长和短波长激光，分别进入保偏光纤[602和603]的两个偏振轴，再分别与带光纤耦合镜的半导体可饱和吸收体[101和102]联结，作为长波长或短波长激光的锁模元件及激光腔体的第二反射端面。
本发明所述的第四种双波长超短脉冲光纤激光器的结构包括：
两个泵浦源[51，52]分别为两个波分复用器[41，42]提供泵浦光，作为输入泵浦激光；
两个波分复用器[41，42]分别与一段保偏掺稀土Yb3+光纤[301]和另一段保偏掺稀土Er3+光纤[302]通过光纤熔接联结组成光纤激光增益介质，将泵浦源的泵浦激光[51，52]分别输入到掺稀土光纤[301，302]中产生长波长和短波长的激光震荡；上述两个波分复用器[41和42]的另一端分别对应与长波长或短波长第一激光腔体联结；
一个宽带偏振分束器[6-1]的两个分束偏振光纤端[62，63]分别与掺稀土光纤[301，302]熔接联结，将两个互相垂直方向偏振的长波长和短波长激光合束后输入到宽带偏振分束器[6-1]的一字端保偏光纤[61]中；一字端保偏光纤[61]与第二激光腔体联结；
所述的长波长或短波长第一激光腔体，为以下结构中的一种：
(1)分别由光纤准直器[71和72]与一个波分复用器[41和42]通过熔接联结，将光纤激光器产生的长波长或短波长激光耦合准直；一对相互平行的闪耀光栅[81，81和82，82]倾斜放置在光纤准直器[71和72]后，作为长波长或短波长第一激光腔体内的色散补偿器和色散波长调谐元件；带耦合光学镜头的半导体可饱和吸收体[101和102]分别放置在闪耀光栅对[81，81和82，82]后，作为长波长或短波长激光腔体的第一反射端面及被动锁模元件；调节半导体可饱和吸收体[101和102]的位置改变长波长或短波长激光腔长，同步输出被动锁模双波长激光脉冲；
(2)一个带耦合光学镜头的半导体可饱和吸收体[102]光纤一端与一个波分复用器[42]通过熔接联结；一个保偏光纤腔长调节器[17]的一端光纤与另一个波分复用器[41]通过熔接联结，该光纤腔长调节器[17]的另一端光纤与带耦合镜头的半导体可饱和吸收体[101]通过熔接联结；两个半导体可饱和吸收体[101和102]分别作为长波长和短波长激光腔体的第一反射端面及激光腔体的被动锁模元件；调整保偏光纤腔长调节器[17]改变激光腔长，同步输出被动锁模双波长激光脉冲；
(3)二个宽带啁啾保偏光纤光栅[15和16]，它们的一端分别通过光纤与波分复用器[41和42]熔接联结，作为长波长和短波长激光腔体的色散补偿器和中心波长选择元件；其中，一个宽带啁啾保偏光纤光栅[15]的另一端光纤与一个保偏光纤腔长调节器[17]的一端光纤通过熔接联结，一个带耦合镜头的半导体可饱和吸收体[101]的光纤端与该保偏光纤腔长调节器[17]的另一端光纤通过熔接联结；另一个宽带啁啾保偏光纤光栅[16]的另一端光纤与一个带耦合镜头的半导体可饱和吸收体[102]的光纤端通过熔接联结；半导体可饱和吸收体[101和102]分别作为长波长和短波长激光腔体的第一腔体反射端面及锁模元件；调整保偏光纤腔长调节器[17]改变短激光腔长，同步输出被动锁模双波长激光脉冲；
所述的第二激光腔体的结构为：一个带保偏光纤的激光平面输出耦合镜[9]；
本发明所述的保偏掺稀土Er3+或Yb3+光纤为普通单模保偏光纤、双覆层泵浦大芯径单模保偏光纤或保偏大芯径单模光子晶体光纤中的一种。
本发明采用两种保偏掺稀土(掺Er 3+和掺Yb 3+)光纤作为激光增益介质同时实现长期稳定工作、高重复率、高效率、高功率、脉冲被动同步、单线偏振、可调谐、双波长(1.55μm和1.064μm)、超短脉冲输出的被动锁模光纤激光器。与现有技术相比具有以下显著优点：
1.采用宽带偏振分束器(PBS)作为两个不同波长激光(1.55μm and1.064μm，快轴与慢轴偏振方向)分离元件，这就意味着分光原理是偏振分光，因而分束比与波长位置无关而只与保偏光纤中激光偏振方向有关。
2.采用两个波长分离的宽带啁啾光纤光栅作为波长调谐元件和腔内色散补偿元件(也可以采用不同的闪耀光栅或闪耀光栅对)，实现双波长(1.55μmand 1.064μm)超短光脉冲工作。而上述发明中采用的是窄带保偏光纤光栅的两个反射峰，其波长间隔很小，也很难实现超短脉冲工作。
3.采用二段不同保偏掺稀土增益光纤(掺Er 3+和掺Yb 3+)窜联的共腔方式利用保偏光纤两个不同的偏振方向(快轴和慢轴)实现两个波长(1.55μm和1.064μm)激光锁模震荡；也采用两段不同保偏掺稀土增益光纤(掺Er 3+和掺Yb 3+)的不同偏振轴(快轴和慢轴)作为增益介质实现双波长(1.55μm和1.064μm)激光锁模震荡。
4.利用保偏光纤两个互相垂直偏振方向双波长(1.55μm和1.064μm)激光脉冲间的交叉相位调制(Cross Phase Modulation，XPM)效应形成的锁模双波长激光波长频移达到双波长(1.55μm和1.064μm)激光脉冲相互间的被动同步输出。
5.采用保偏光纤激光腔内引入了半导体可饱和吸收体(SESAM)既可实现腔内全正色散(无色散补偿)的锁模状态(ANDi)产生超短激光脉冲也可以采用腔内色散补偿器件使光纤激光器工作在孤子区(Soliton Regime)和其它大能量非线性锁模区如自相像(Self-Similar)和展宽脉冲锁模(Stretched PulseMode-Locked)实现大能量超短激光脉冲工作，并通过进一步的大芯径保偏掺杂稀土光子晶体光纤或保偏大芯径掺稀土光纤直接放大以及利用光纤啁啾脉冲放大技术(CPA)进一步提高平均功率。而上述发明的双波长全保偏光纤器只能工作在连续状态，双波长激光的波长间隔也比较近。而已报道的实现被动同步输出的双波长脉冲被动锁模掺稀土(掺Er 3+和掺Yb 3+)光纤激光器腔内采用的是非保偏掺稀土光纤或采用的是两个分离的环形腔非保偏光纤激光激光器，其长期稳定性受到环境变化的影响，另外两个锁模光纤激光器达到优化锁模条件时脉冲间的被动同步与锁模优化条件等的互相影响造成调节比较繁琐，稳定性很差，本发明采用的保偏掺稀土光纤的两个偏振态分别作为两个不同波长的偏振方向与半导体可饱和吸收体的锁模机理，可以大大减轻这些不利影响，提高系统的稳定性。
6.采用两种不同的增益光纤(掺Er 3+和掺Yb 3+)，可实现的双波长波长间隔很大(掺Er 3+和掺Yb 3+峰值增益波长分别为1.55μm和1.064μm)，这样在每一个峰值增益波长(1.55μm和1.064μm)内波长可调谐范围也比较宽；同时，两种不同保偏掺稀土增益光纤(掺Er 3+和掺Yb 3+)窜联时由于这两种掺稀土光纤的吸收峰相同可采用同一台976nm半导体激光器同时泵浦；采用了同一个宽带偏振分束器(PBS)实现两个不同波长(1.55μm和1.064μm，大波长间隔)的分光。
附图说明
图1是本发明实施例1提供的双波长超短脉冲光纤激光器的结构示意图；
图2～图4是实施例2提供的双波长超短脉冲光纤激光器的结构示意图；
图5是实施例3提供的双波长超短脉冲光纤激光器的结构示意图；
图6～图8是实施例4提供的双波长超短脉冲光纤激光器的结构示意图；
其中，101(102)、锁模半导体可饱和吸收体和耦合光学系统；2、保偏光纤输出耦合器；301(302)、保偏掺稀土光纤；4(41，42)、保偏光纤波分复用器；5(51，52)、泵浦激光；6-1(6-2)、宽带偏振分束器；61(62，63)、保偏光纤；601(602，603)、保偏光纤；71(72)、保偏光纤准直器；81(82)、闪耀光栅；9、平面输出耦合镜；15(16)、宽带啁啾保偏光纤光栅；17、保偏光纤腔长调节器。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步描述。
实施例1：一种偏振双波长(1.55μm和1.064μm)光纤超短脉冲激光器的腔体结构，它由第一激光腔体端面及双波长(1.55μm和1.064μm)调谐腔、光纤激光增益介质及宽带双波长分光器和第二激光腔体端面及输出耦合器组成，采用两种不同保偏掺稀土光纤(掺Er3+和掺Yb3+)作为增益介质，用一个宽带偏振分束器(PBS)将两个不同偏振(快、慢轴)方向的激光分开作为两个不同振荡激光波长(1.55μm和1.064μm)的波长调谐臂。具体结构参见附图1。
参见附图1，光纤激光腔体是直接采用闪耀光栅作为双波长激光腔体调谐反馈元件。泵浦激光通过波分复用器(WDM)耦合进两种保偏掺杂稀土(掺Er3+和掺Yb3+)光纤中，两种保偏掺稀土(掺Er3+和掺Yb3+)光纤在光泵浦下两个偏振态(两个不同振荡激光波长1.55μm和1.064μm)都产生增益，宽带偏振分束器(PBS)将两个偏振态(两个不同振荡激光波长1.55μm和1.064μm)激光分开，这两个线偏振态(两个不同振荡激光波长1.55μm和1.064μm)激光腔体第一反射端面分别是用于双波长激光调谐的两个闪耀光栅；另一个宽带偏振分束器(PBS)将两个偏振态(两个不同振荡激光波长1.55μm和1.064μm)激光分开后分别与两个半导体可饱和吸收体(1.55μm SESAM和1.064μm SESAM，可以直接粘接在光纤FC/PC接头上)构成两个激光波长(波长1.55μm和1.064μm)的激光腔体的第二腔体反射端面，此腔激光体内无腔内色散补偿元件，锁模产生超短激光脉冲的实现是分别利用光纤激光腔体第二反射端面的半导体可饱和吸收体(1.55μm SESAM和1.064μm SESAM)。具体的连接关系如图1所示：泵浦激光[5]通过波分复用器[4]耦合进两种保偏掺杂稀土光纤[302，301]中，两种保偏掺杂稀土光纤[302，301]之间通过熔接联结，保偏掺杂稀土光纤[302，301]在光泵浦下两个偏振态(长波长1.55μm和和短波长1.064μm)都产生增益，宽带偏振分束器(PBS)[6-1]将两个偏振态激光(1.55μm和1.064μm波长)分开，这两个线偏振态(1.55μm和1.064μm波长)激光腔体的第一反射端面分别是用于两个波长激光(波长1.55μm和1.064μm)波长调谐的闪耀光栅[82]和[81]。宽带偏振分束器(PBS)[6-1]的保偏光纤合束端头[61]与一个保偏光纤耦合器[2]的一端光纤通过熔接联结，双波长激光脉冲(1.55μm和1.064μm波长)从保偏光纤耦合器[2]输出；保偏光纤耦合器[2]的另一端光纤与波分复用器[4]的另一端光纤联结；掺稀土光纤[301]的另一端与另一个宽带偏振分束器[6-2]的一字端保偏光纤[601]通过熔接联结，这个宽带偏振分束器[6-2]将保偏光纤[601]的两个偏振态(两个波长1.55μm和1.064μm)激光分开后分别进入保偏光纤[603]和[602]中；波长1.55μm激光进入保偏光纤[603]的一个偏振轴，波长1.064μm激光进入保偏光纤[602]的另一个偏振轴；一个半导体可饱和吸收体[101]和光纤耦合镜头与保偏光纤[602]通过熔接联结(半导体可饱和吸收体[101]也可以用光学胶直接粘在保偏光纤[602]的端面上)作为波长1.064μm激光的光纤激光腔体第二反射端面；一个半导体可饱和吸收体[102]和光纤耦合镜与保偏光纤[603]通过熔接联结(半导体可饱和吸收体[102]也可以用光学胶直接粘在保偏光纤[603]的端面上)作为波长1.55μm激光的光纤激光腔体第二反射端面；二个半导体可饱和吸收体[102，101]分别作为两个波长(1.55μm和1.064μm)激光的锁模元件；一个宽带偏振分束器[6-1]将偏振光纤[62、62]的两个偏振方向双波长(1.55μm和1.064μm)的激光分开，其中长波1.55μm激光进入宽带偏振分束器[6-1]的保偏光纤[63]的一个偏振轴，而短波1.064μm激光进入宽带偏振分束器的保偏光纤[62]的另一个偏振轴；一个光纤准直器[72]与保偏光纤[63]通过熔接联结；一个光纤准直器[71]与保偏光纤[62]通过熔接联结；一个闪耀光栅[82]放置在光纤准直器[72]后作为长波1.55μm激光腔体第一反射端面；一个闪耀光栅[81]放置在光纤准直器[71]后作为短波1.064μm激光腔体第一反射端面；二个闪耀光栅[82，81]的位置可以沿入射激光轴线方向调节用于两个波长(1.55μm和1.064μm)激光腔长调节以实现被动锁模双波长激光脉冲被动同步输出；闪耀光栅[82]、保偏增益光纤[302]的一个偏振态、半导体可饱和吸收体[102]构成的激光腔体产生一个可调谐波长(1.55μm)的锁模激光脉冲输出，光栅[81]、保偏增益光纤[301]的另一个偏振态、半导体可饱和吸收体[101]构成的激光腔体产生另一个波长(1.064μm)的锁模激光脉冲输出，这两个激光波长(1.55μm和1.064μm)的光纤激光腔无腔内色散补偿元件。61、62、63、601、602、603均为保偏光纤，71，72为保偏光纤准直器；保偏增益光纤[302]和腔内其它保偏光纤器件如[2，4]等的截止波长需要小于泵浦激光波长以保证腔内双波长(1.55μm和1.064μm)激光单模工作。
其中，保偏掺稀土光纤可以为普通单模保偏掺稀土(掺Er3+和掺Yb3+)光纤，也可以是采用掺稀土(掺Er3+和掺Yb3+)的双覆层泵浦单模大芯径保偏光纤，也可以是掺稀土(掺Er3+和掺Yb3+)的单模大芯径保偏光子晶体光纤。
实施例2：一种偏振双波长(1.55μm和1.064μm)光纤超短脉冲激光器的腔体结构，它由第一激光腔体反射端面及双波长(1.55μm和1.064μm)调谐腔、光纤激光增益介质及宽带双波长分光器和第二激光腔体反射端面及输出耦合器组成，采用两种不同保偏掺稀土光纤(掺Er3+和掺Yb3+)作为增益介质，用一个宽带偏振分束器(PBS)将两个不同偏振(快、慢轴)方向的激光分开作为两个不同振荡激光波长(1.55μm和1.064μm)的波长调谐臂。具体结构参见附图2～附图4。
参见附图2，第一种光纤激光腔体是直接采用宽带平面反射镜作为光纤激光腔体双波长(1.55μm和1.064μm)激光输出耦合器和第二个腔体反射镜。泵浦激光通过波分复用器(WDM)耦合进两种保偏掺稀土(掺Er3+和掺Yb3+)光纤中，保偏掺稀土(掺Er3+和掺Yb3+)光纤在光泵浦下两个偏振态(两个不同振荡激光波长1.55μm和1.064μm)都产生增益，宽带偏振分束器(PBS)将两个偏振态(两个不同振荡激光波长1.55μm和1.064μm)激光分开，这两个线偏振态(两个不同振荡激光波长1.55μm和1.064μm)激光器的激光腔体第二反射端面是用于激光腔体耦合输出的平面反射镜。宽带偏振分束器(PBS)将两个偏振态(两个不同振荡激光波长1.55μm和1.064μm)激光分开后分别经过两对平行平面光栅色散补偿器后，再经过两个带耦合镜头的半导体可饱和吸收体的反馈分别构成两个波长(波长1.55μm和1.064μm)的光纤激光腔体，锁模产生超短激光脉冲的实现是分别利用腔体端面的半导体可饱和吸收体(1.55μm SESAM和1.064μm SESAM)。如图2所示其具体的连接关系是：泵浦激光[5]通过波分复用器[4]耦合进两种保偏掺杂稀土光纤[302，301]，两种保偏掺杂稀土光纤[302，301]通过熔接联结，两种保偏掺杂稀土光纤[302，301]在光泵浦下两个偏振态(长波长1.55μm和和短波长1.064μm)都产生增益；掺稀土光纤[301]的另一端与一个带保偏光纤的平面反射镜[9]熔接联结，双波长激光脉冲(1.55μm和1.064μm波长)从平面反射镜[9]输出；波分复用器[4]的另一端光纤与宽带偏振分束器(PBS)[6-1]的一字端保偏光纤[61]通过熔接联结，宽带偏振分束器(PBS)[6-1]将两个偏振态激光(1.55μm和1.064μm波长)分开，这两个线偏振态(1.55μm和1.064μm波长)激光分别进入保偏光纤[63]和[62]中；波长1.55μm激光进入保偏光纤[63]的一个偏振轴，波长1.064μm激光进入保偏光纤[62]的另一个偏振轴；一个光纤准直器[72]与保偏光纤[63]通过熔接联结；一个光纤准直器[71]与保偏光纤[62]通过熔接联结；一对平行放置的闪耀光栅对[82，82]按一定角度放置在光纤准直器[72]后作为长波1.55μm激光腔内色散补偿器；一对平行放置的闪耀光栅对[81，81]按一定角度放置在光纤准直器[71]后作为短波1.064μm激光腔内色散补偿器；二个带耦合光学镜头的半导体可饱和吸收体[101，102]分别放置在闪耀光栅对[81，81]和[82，82]后分别作为波长1.064μm激光和1.55μm激光腔体的第一反射端面，同时半导体可饱和吸收体[101，102]也分别是波长1.064μm激光和1.55μm激光腔体的被动锁模元件；半导体可饱和吸收体[101，102]位置可以分别沿入射激光轴线方向调节用于两个波长(1.064μm和1.55μm)激光腔长调节以实现被动锁模光纤激光器双波长激光脉冲被动同步输出；半导体可饱和吸收体[102]、闪耀光栅对[82，82]、保偏增益光纤[302]的一个偏振态和平面反射镜[9]构成的光纤激光腔体产生一个可调谐波长(1.55μm)的锁模激光脉冲输出；半导体可饱和吸收体[101]、闪耀光栅对[81，81]、保偏增益光纤[301]的另一个偏振态和平面反射镜[9]构成的光纤激光腔体产生另一个波长(1.064μm)的锁模激光脉冲输出，这两个波长(1.55μm和1.064μm)激光腔内的色散补偿元件分别是两对平行平面闪耀光栅[82，82]和[81，81]。61、62、63均为保偏光纤，71，72为保偏光纤准直器；保偏增益光纤[302]和腔内其它保偏光纤器件如[4]等的截止波长需要小于泵浦激光波长以保证腔内双波长(1.55μm和1.064μm)激光单模工作。
参见附图3，第二种光纤激光腔体是直接采用宽带反射镜作为光纤激光腔体双波长(1.55μm和1.064μm)激光输出耦合器和激光腔体第二反射端面。泵浦激光通过波分复用器(WDM)耦合进两种保偏掺稀土(掺Er3+和掺Yb3+)光纤中，保偏掺稀土光纤在光泵浦下两个偏振态(两个不同振荡激光波长1.55μm和1.064μm)都产生增益，宽带偏振分束器(PBS)将两个偏振态(两个不同振荡激光波长1.55μm和1.064μm)激光分开，这两个线偏振态(两个不同振荡激光波长1.55μm和1.064μm)激光器腔体的第二反射端面是用于双波长激光耦合输出的平面反射镜；宽带偏振分束器(PBS)将两个偏振态(两个不同振荡激光波长1.55μm和1.064μm)激光分开后分别进入保偏光纤[62，63]中，两个波长(波长1.55μm和1.064μm)激光经过带耦合镜头的半导体可饱和吸收体的反馈分别构成两个波长(波长1.55μm和1.064μm)的光纤激光腔体第一反射端面，此双波长(波长1.55μm和1.064μm)激光腔体内无色散补偿元件，锁模产生超短激光脉冲的实现是分别利用腔体端面的半导体可饱和吸收体(1.55μm SESAM和1.064μm SESAM)。具体的连接关系如图3所示：泵浦激光[5]通过波分复用器[4]耦合进两种保偏掺稀土光纤[302，301]中，两种保偏掺稀土光纤[302，301]之间通过熔接联结，两种保偏掺稀土光纤[302，301]在光泵浦下两个偏振态(长波长1.55μm和和短波长1.064μm)都产生增益；掺稀土光纤[301]的另一端与一个带保偏光纤的平面反射镜[9]熔接联结，双波长激光脉冲(1.55μm和1.064μm波长)从平面反射镜[9]输出，平面反射镜[9]构成双波长光纤激光腔体的第二个反射端面；波分复用器[4]的另一端光纤与宽带偏振分束器(PBS)[6-1]的一字端保偏光纤[61]通过熔接联结，宽带偏振分束器(PBS)[6-1]将两个偏振态激光(1.55μm和1.064μm波长)分开，这两个线偏振态(1.55μm和1.064μm波长)激光分开后分别进入保偏光纤[63]和[62]中；波长1.55μm激光进入保偏光纤[63]的一个偏振轴，波长1.064μm激光进入保偏光纤[62]的另一个偏振轴；一个带耦合光学镜头的半导体可饱和吸收体[102]与保偏光纤[63]通过熔接联结，保偏光纤腔长调节器[17]的一个光纤端与保偏光纤[62]通过熔接联结，一个带耦合光学镜头的半导体可饱和吸收体[101]的光纤与保偏光纤腔长调节器[17]的另一个光纤端通过熔接联结；二个带耦合光学镜头的半导体可饱和吸收体[101，102]分别作为波长1.064μm激光和1.55μm激光腔体的第一反射端面，同时半导体可饱和吸收体[101，102]也分别是波长1.064μm激光和1.55μm激光的腔体被动锁模元件；调节保偏光纤腔长调节器[17]以实现被动锁模光纤激光器双波长(波长1.55μm和1.064μm)激光脉冲被动同步输出。半导体可饱和吸收体[102]、保偏增益光纤[302]的一个偏振态和平面反射镜[9]构成的激光腔体产生一个可调谐波长(1.55μm)的锁模激光脉冲输出；半导体可饱和吸收体[101]、光纤腔长调节器[17]、保偏增益光纤[301]的另一个偏振态和平面反射镜[9]构成的激光腔体产生另一个可调谐波长(1.064μm)的锁模激光脉冲输出，这两个激光波长(1.55μm和1.064μm)的激光腔内无色散补偿元件。61、62、63均为保偏光纤，保偏增益光纤[302]和腔内其它保偏光纤器件如[17]等的截止波长需要小于泵浦激光波长以保证腔内双波长(1.55μm和1.064μm)激光单模工作。第二种腔体结构与第一种腔体结构最大的差别第二种腔体内无色散补偿元件。
参见附图4，第三种光纤激光腔体是直接采用宽带反射镜作为光纤激光腔体双波长(1.55μm和1.064μm)激光输出耦合器和激光腔体第二反射镜。泵浦激光通过波分复用器(WDM)耦合进两种保偏掺稀土(掺Er3+和掺Yb3+)光纤中，保偏掺稀土光纤在光泵浦下两个偏振态(两个不同振荡激光波长1.55μm和1.064μm)都产生增益，宽带偏振分束器(PBS)将两个偏振态(两个不同振荡激光波长1.55μm和1.064μm)激光分开，这两个线偏振态(两个不同振荡激光波长1.55μm和1.064μm)激光器腔体的第二反射端面是用于激光腔体耦合输出的平面反射镜；宽带偏振分束器(PBS)将两个偏振态(两个不同振荡激光波长1.55μm和1.064μm)激光分开后分别进入保偏光纤[62，63]中，两个波长(波长1.55μm和1.064μm)激光经过带耦合镜头的半导体可饱和吸收体的反馈构成两个波长(波长1.55μm和1.064μm)的激光腔体；此双波长(波长1.55μm和1.064μm)激光腔体内的色散补偿元件分别是两个宽带啁啾保偏光纤光栅，锁模产生超短激光脉冲的实现是分别利用腔体端面的半导体可饱和吸收体(1.55μm SESAM和1.064μm SESAM)。具体的连接关系如图4所示：泵浦激光[5]通过波分复用器[4]耦合进两种保偏掺稀土光纤[302，301]中，两种保偏掺稀土光纤[302，301]之间通过熔接联结，两种保偏掺稀土光纤[302，301]在光泵浦下两个偏振态(长波长1.55μm和和短波长1.064μm)都产生增益；掺稀土光纤[301]的另一端与一个带保偏光纤的平面反射镜[9]熔接联结，双波长激光脉冲(1.55μm和1.064μm波长)从平面反射镜[9]输出，平面反射镜[9]构成双波长(1.55μm和1.064μm波长)激光腔体的第二反射端面；波分复用器[4]的另一端光纤与宽带偏振分束器(PBS)[6-1]的一字端保偏光纤[61]通过熔接联结，宽带偏振分束器(PBS)[6-1]将两个偏振态激光(1.55μm和1.064μm波长)分开，这两个线偏振态(1.55μm和1.064μm波长)激光分开后分别进入保偏光纤[63]和[62]中；波长1.55μm激光进入保偏光纤[63]的一个偏振轴，波长1.064μm激光进入保偏光纤[62]的另一个偏振轴；二个宽带啁啾保偏光纤光栅[15，16]的一端光纤分别与宽带偏振分束器[6-1]的保偏光纤[62，63]通过熔接联结，分别作为波长1.064μm激光和1.55μm激光腔体的色散补偿器和中心波长选择元件；宽带啁啾保偏光纤光栅[15]的另一端光纤与一个保偏光纤腔长调节器[17]的一端光纤通过熔接联结，一个带耦合镜头的半导体可饱和吸收体[101]的光纤端与一个保偏光纤腔长调节器[17]的另一端光纤通过熔接联结；一个带耦合镜头的半导体可饱和吸收体[102]的光纤端与宽带啁啾保偏光纤光栅[16]的另一端光纤通过熔接联结；两个半导体可饱和吸收体[101，102]分别作为波长1.064μm激光和1.55μm激光腔体腔体的第一反射端面，同时分别作为波长1.064μm激光和1.55μm激光腔体的锁模元器件；通过调整保偏光纤腔长调节器的位置[17]改变1.064μm激光腔长可以实现被动锁模光纤激光器双波长(1.55μm和1.064μm波长)激光脉冲被动同步输出。半导体可饱和吸收体[102]、宽带啁啾保偏光纤光栅[16]、保偏增益光纤[302]的一个偏振态和平面反射镜[9]构成的激光腔体产生一个可调谐波长(1.55μm)的锁模激光脉冲输出；半导体可饱和吸收体[101]、光纤腔长调节器[17]、宽带啁啾保偏光纤光栅[15]、保偏增益光纤[301]的另一个偏振态和平面反射镜[9]构成的激光腔体产生另一个波长(1.064μm)的锁模激光脉冲输出，这两个激光波长(1.55μm和1.064μm)的激光腔内的色散补偿元件分别是两个宽带啁啾保偏光纤光栅[16，15]。61、62、63均为保偏光纤，保偏增益光纤[302]和腔内其它保偏光纤器件如[17]等的截止波长需要小于泵浦激光波长以保证腔内双波长(1.55μm和1.064μm)激光单模工作。第三种腔体与第一种腔体最大的差别是第三种腔体内采用了两个宽带啁啾保偏光纤光栅作为腔内色散补偿元件，与第二种腔体一样易于实现全光纤化。
实施例3：一种偏振双波长(1.55μm和1.064μm)光纤超短脉冲激光器的腔体结构，它由激光腔体第一反射端面及双波长(1.55μm和1.064μm)调谐腔、光纤激光增益介质及宽带双波长分光器和激光腔体第二反射端面及输出耦合器组成，采用两种不同保偏掺稀土光纤(掺Er3+和掺Yb3+)作为增益介质，用一个宽带偏振分束器(PBS)将两个不同偏振(快、慢轴)方向的激光分开作为两个不同振荡激光波长(1.55μm和1.064μm)的波长调谐臂。具体结构参见附图5。
参见附图5：
光纤激光腔体是直接采用闪耀光栅作为双波长激光腔体调谐反馈元件。两个泵浦激光分别通过两个波分复用器(WDM)耦合进两种保偏掺稀土(掺Er3+和掺Yb3+)光纤产生增益，两种保偏掺稀土(掺Er3+和掺Yb3+)光纤在光泵浦下两个偏振态(两个不同振荡激光波长1.55μm和1.064μm)都产生增益，宽带偏振分束器(PBS)将两个偏振态(两个不同振荡激光波长1.55μm和1.064μm)激光分开，这两个线偏振态(两个不同振荡激光波长1.55μm和1.064μm)激光第一反射端面分别是用于波长调谐的两个闪耀光栅。另一个宽带偏振分束器(PBS)将两个偏振态(两个不同振荡激光波长1.55μm和1.064μm)激光分开后进入两个半导体可饱和吸收体中，两个半导体可饱和吸收体(1.55μm SESAM和1.064μm SESAM，SESAM可以直接粘接在光纤FC/PC接头上)分别构成两个激光波长(波长1.55μm和1.064μm)激光腔体的第一反射端面，此光纤激光腔体内无腔内色散补偿元件，锁模产生超短激光脉冲的实现是分别利用腔体端面的半导体可饱和吸收体(1.55μm SESAM和1.064μmSESAM)。具体的联结关系如图5所示：两个激光泵浦源[51，52]分别为两个波分复用器[41，42]提供输入泵浦光；两个波分复用器[41，42]分别与两段不同的掺稀土光纤[301，302]的一端通过熔接连接，用于将泵浦激光[51，52]分别输入到掺稀土光纤[301，302]中产生双波长(1.064μm和1.55μm)激光震荡；一个宽带偏振分束器[6-1]的两个分束偏振光纤端[62，63]分别与掺稀土光纤[301，302]的另一端通过熔接联结，用于将两个互相垂直偏振方向的双波长(1.064μm和1.55μm)激光合束后进入到宽带偏振分束器[6-1]的一字端保偏光纤[61]中；一个保偏光纤耦合器[2]的一端光纤与一个宽带偏振分束器[6-1]的一字端保偏光纤[61]通过熔接联结；第二个宽带偏振分束器[6-2]的一字端保偏光纤[601]与保偏光纤耦合器[2]的另一端光纤通过熔接联结，双波长(1.064μm和1.55μm)激光脉冲通过保偏光纤耦合器[2]输出；第二个宽带偏振分束器[6-2]将保偏光纤[601]的两个偏振态(两个波长1.55μm和1.064μm)激光分开后分别进入保偏光纤[603]和[602]中；波长1.55μm激光进入保偏光纤[603]的一个偏振轴，波长1.064μm激光进入保偏光纤[602]的另一个偏振轴；一个半导体可饱和吸收体[101]和光纤耦合镜头与保偏光纤[602]通过熔接联结(半导体可饱和吸收体[101]也可以用光学胶直接粘在保偏光纤[602]的端面上)作为波长1.064μm激光腔体的第二反射端面；一个半导体可饱和吸收体[102]和光纤耦合镜与保偏光纤[603]通过熔接联结(半导体可饱和吸收体[102]也可以用光学胶直接粘在保偏光纤[603]的端面上)作为波长1.55μm激光腔体的第二反射端面；二个半导体可饱和吸收体[101，102]同时作为两个波长(1.064μm和1.55μm)激光的腔体锁模元件；两个波分复用器[41，42]的另一端光纤分别与两个光纤准直器[71，72]通过熔接联结；两个光纤准直器[71，72]分别将双波长(1.064μm和1.55μm)激光耦合准直；一个闪耀光栅[82]放置在光纤准直器[72]后作为长波1.55μm激光腔体的第一反射端面；一个闪耀光栅[81]放置在光纤准直器[71]后作为短波1.064μm激光腔体的第一反射端面；二个闪耀光栅[81，82]的位置可以沿入射激光轴线方向调节用于两个波长(1.064μm和1.55μm)激光腔长调节以实现被动锁模双波长激光脉冲被动同步输出。闪耀光栅[82]、保偏增益光纤[302]、半导体可饱和吸收体[102]的一个偏振态构成的激光腔体产生一个可调谐波长(1.55μm)的锁模激光脉冲输出，闪耀光栅[81]、保偏增益光纤[301]、半导体可饱和吸收体[101]的另一个偏振态构成的激光腔体产生另一个波长(1.064μm)的锁模激光脉冲输出，这两个激光波长(1.55μm和1.064μm)的光纤激光腔无腔内色散补偿元件。61、62、63、601、602、603均为保偏光纤，71，72为保偏光纤准直器；保偏增益光纤[302]和腔内其它保偏光纤器件如[2，41，42]等的截止波长需要小于泵浦激光波长以保证腔内双波长(1.55μm和1.064μm)激光单模工作。
实施例4：一种偏振双波长(1.55μm和1.064μm)光纤超短脉冲激光器的腔体结构，它由激光腔体第一反射端面及双波长(1.55μm和1.064μm)调谐腔、光纤激光增益介质及宽带双波长分光器和激光腔体第二反射端面及输出耦合端面组成，采用两种不同保偏掺稀土光纤(掺Er 3+和掺Yb 3+)作为增益介质，用一个宽带偏振分束器(PBS)将两个不同偏振(快、慢轴)方向的激光分开作为两个不同振荡激光波长(1.55μm和1.064μm)的波长调谐臂。具体结构参见附图6～附图8。
参见附图6：第一种偏振双波长光纤超短脉冲激光器，光纤激光腔体采用偏振元器件，采用两个半导体激光器分别泵浦两种不同的掺稀土(掺Er 3+和掺Yb 3+)光纤，采用平面反射镜作为腔体的第二反射端面和激光输出耦合镜。两个泵浦激光分别通过两个波分复用器(WDM)耦合进入两种保偏掺稀土(掺Er 3+和掺Yb 3+)光纤产生增益，两种保偏掺稀土(掺Er 3+和掺Yb 3+)光纤在光泵浦下两个偏振态(两个不同振荡激光波长1.55μm和1.064μm)都产生增益，宽带偏振分束器(PBS)将两个偏振态(两个不同振荡激光波长1.55μm和1.064μm)激光分开，这两个线偏振态(两个不同振荡激光波长1.55μm和1.064μm)激光器腔体的第二端面是双波长(1.55μm和1.064μm)激光脉冲耦合输出的平面反射镜。宽带偏振分束器(PBS)将两个偏振态(两个不同振荡激光波长1.55μm和1.064μm)激光分开后分别经过两对平行平面光栅色散补偿器后再进入两个半导体可饱和吸收体，两个带耦合镜头的半导体可饱和吸收体反射形成两个波长(波长1.55μm和1.064μm)激光腔体的第一反射端面，此双波长(波长1.55μm和1.064μm)激光腔体内的色散补偿元件分别是两对平行平面光栅对，锁模产生超短激光脉冲的实现是分别利用激光腔体端面的半导体可饱和吸收体(1.55μm SESAM和1.064μm SESAM)。具体的连接关系如图6所示：两个泵浦激光[51，52]分别通过两个波分复用器[41，42]耦合进入两种保偏掺杂稀土光纤[301，302]中，两个波分复用器[41，42]分别与两段不同的掺稀土光纤[301，302]的一端通过熔接连接，用于将泵浦激光[51，52]分别输入到掺稀土光纤[301，302]中产生双波长(1.064μm和1.55μm)激光震荡；一个宽带偏振分束器[6-1]的两个分束偏振光纤端[62，63]分别与掺稀土光纤[301，302]的另一端通过熔接联结，用于将两个互相垂直偏振方向的双波长(1.064μm和1.55μm)激光合束后进入到偏振分束器[6-1]的一字端保偏光纤[61]中；一个宽带偏振分束器[6-1]的一字端保偏光纤[61]与一个带保偏光纤的激光输出耦合镜[9]通过熔接联结；一个激光输出耦合镜[9]作为双波长(1.55μm和1.064μm)激光腔体的第二反射端面和双波长(1.55μm和1.064μm)激光输出耦合器。两个波分复用器[41，42]的另一端光纤分别与两个光纤准直器[71，72]通过熔接联结；两个光纤准直器[71，72]分别将双波长(1.064μm和1.55μm)激光耦合准直；一对平行放置的闪耀光栅对[82，82]按一定角度放置在光纤准直器[72]后作为长波1.55μm激光腔内色散补偿器；一对平行放置的闪耀光栅对[81，81]按一定角度放置在光纤准直器[71]后作为短波1.064μm激光腔内色散补偿器；二个带耦合光学镜头的半导体可饱和吸收体[101，102]分别放置在闪耀光栅对[81，81]和[82，82]后分别作为波长1.064μm和1.55μm激光腔体的第一反射端面，同时半导体可饱和吸收体[101，102]也分别是波长1.064μm和1.55μm激光腔体的被动锁模元件；半导体可饱和吸收体[101，102]位置可以分别沿入射激光轴线方向调节用于两个波长(1.064μm和1.55μm)激光腔体长度调节以实现被动锁模光纤激光器双波长(1.064μm和1.55μm)激光脉冲被动同步输出；半导体可饱和吸收体[102]、闪耀光栅对[82，82]、保偏增益光纤[302]的一个偏振态和平面反射镜[9]构成的激光腔体产生一个可调谐波长(1.55μm)的锁模激光脉冲输出；半导体可饱和吸收体[101]、闪耀光栅对[81，81]、保偏增益光纤[301]的另一个偏振态和平面反射镜[9]构成的激光腔体产生另一个波长(1.064μm)的锁模激光脉冲输出，这两个激光波长(1.55μm和1.064μm)的激光腔内色散补偿元件分别是两对平行平面闪耀光栅[82，82]和[81，81]。61、62、63均为保偏光纤，71，72为保偏光纤准直器；保偏增益光纤[302]和腔内其它保偏光纤器件如[41，42]等的截止波长需要小于泵浦激光波长以保证腔内双波长(1.55μm和1.064μm)激光单模工作。
参见附图7：第二种偏振双波长光纤超短脉冲激光器，光纤激光腔体采用偏振元器件，采用两个半导体激光器分别泵浦两种不同的掺稀土光纤，采用平面反射镜作为腔体的第二反射端面和激光输出耦合镜。两个泵浦半导体激光分别通过两个波分复用器(WDM)耦合进两种保偏掺稀土(掺Er 3+和掺Yb 3+)光纤产生增益，两种保偏掺稀土(掺Er 3+和掺Yb 3+)光纤在光泵浦下两个偏振态(两个不同振荡激光波长1.55μm和1.064μm)都产生增益，宽带偏振分束器(PBS)将两个偏振态(两个不同振荡激光波长1.55μm和1.064μm)激光分开，这两个线偏振态(两个不同振荡激光波长1.55μm和1.064μm)激光器腔体的第二反射端面是双波长(1.55μm和1.064μm)激光脉冲耦合输出的平面反射镜。宽带偏振分束器(PBS)将两个偏振态(两个不同振荡激光波长1.55μm和1.064μm)激光分开后进入两个半导体可饱和吸收体中，两个带耦合镜头的半导体可饱和吸收体的反馈分别形成两个波长(波长1.55μm和1.064μm)激光腔体的第一反射端面，此双波长(波长1.55μm和1.064μm)激光腔体内无色散补偿元件，锁模产生超短激光脉冲的实现是分别利用腔体端面的半导体可饱和吸收体(1.55μm SESAM和1.064μm SESAM)。具体的连接关系如图7所示：两个泵浦激光[51，52]分别通过两个波分复用器[41，42]耦合进入两种保偏掺稀土光纤[301，302]中，两个波分复用器[41，42]分别与两段不同的掺稀土光纤[301，302]的一端通过熔接连接，用于将泵浦激光[51，52]分别输入到掺稀土光纤[301，302]中产生双波长(1.064μm和1.55μm)激光震荡；一个宽带偏振分束器[6-1]的两个分束偏振光纤端[62，63]分别与掺稀土光纤[301，302]的另一端通过熔接联结，用于将两个互相垂直偏振方向的双波长(1.064μm和1.55μm)激光合束后进入到宽带偏振分束器[6-1]的一字端保偏光纤[61]中；一个宽带偏振分束器[6-1]的一字端保偏光纤[61]与一个带光纤的激光平面输出耦合镜[9]通过熔接联结；这个激光输出耦合镜[9]作为双波长(1.55μm和1.064μm)激光腔体的第二反射端面和双波长(1.55μm和1.064μm)激光输出耦合器；一个带耦合光学镜头的半导体可饱和吸收体[102]与波分复用器[42]通过熔接联结，一个保偏光纤腔长调节器[17]的一个光纤端与保偏光纤[62]通过熔接联结，一个带耦合光学镜头的半导体可饱和吸收体[101]的光纤与保偏光纤腔长调节器[17]的另一个光纤端通过熔接联结；二个带耦合光学镜头的半导体可饱和吸收体[101，102]分别作为波长1.064μm和1.55μm激光腔体的第一反射端面，同时半导体可饱和吸收体[101，102]也分别是波长1.064μm和1.55μm激光腔体的被动锁模元件；调节保偏光纤腔长调节器[17]以实现被动锁模光纤激光器双波长(波长1.55μm和1.064μm)激光脉冲被动同步输出。半导体可饱和吸收体[102]、保偏增益光纤[302]的一个偏振态和平面反射镜[9]构成的激光腔体产生一个可调谐波长(1.55μm)的锁模激光脉冲输出；半导体可饱和吸收体[101]、光纤腔长调节器[17]、保偏增益光纤[301]的另一个偏振态和平面反射镜[9]构成的激光腔体产生另一个波长(1.064μm)的锁模激光脉冲输出，这两个激光波长(1.55μm和1.064μm)的激光腔内无色散补偿元件。61、62、63均为保偏光纤，保偏增益光纤[302]和腔内其它保偏光纤器件如[17，41，42]等的截止波长需要小于泵浦激光波长以保证腔内双波长(1.55μm和1.064μm)激光单模工作。第二种腔体结构与第一种腔体结构最大的差别第二种腔体内无色散补偿元件。
参见附图8：第三种偏振双波长光纤超短脉冲激光器，光纤激光腔体采用偏振元器件，采用两个半导体激光器分别泵浦两种不同的掺稀土(掺Er 3+和掺Yb 3+)光纤，采用平面反射镜作为激光腔体的第二反射端面和激光输出耦合镜。两个泵浦激光分别通过两个波分复用器(WDM)耦合进两种保偏掺稀土(掺Er 3+和掺Yb 3+)光纤产生增益，两种保偏掺稀土(掺Er 3+和掺Yb 3+)光纤在光泵浦下两个偏振态(两个不同振荡激光波长1.55μm和1.064μm)都产生增益，宽带偏振分束器(PBS)将两个偏振态(两个不同振荡激光波长1.55μm和1.064μm)激光分开，这两个线偏振态(两个不同振荡激光波长1.55μm和1.064μm)激光器腔体的第二反射端面是双波长(1.55μm和1.064μm)激光耦合输出的平面反射镜。宽带偏振分束器(PBS)将两个偏振态(两个不同振荡激光波长1.55μm和1.064μm)激光分开后进入两个半导体可饱和吸收体，两个带耦合镜头的半导体可饱和吸收体的反馈形成两个波长(波长1.55μm和1.064μm)激光腔体的第一反射端面，此双波长(波长1.55μm和1.064μm)激光腔体内的色散补偿元件分别是两个宽带啁啾保偏光纤光栅，锁模产生超短激光脉冲的实现是分别利用第二腔体反射端面的半导体可饱和吸收体(1.55μm SESAM和1.064μmSESAM)。具体的连接关系如图8所示：两个泵浦激光[51，52]分别通过两个波分复用器[41，42]耦合进入两种保偏掺稀土光纤[301，302]中，两个波分复用器[41，42]的一端光纤分别与两段不同的掺稀土光纤[301，302]的一端通过熔接连接，用于将泵浦激光[51，52]分别输入到掺稀土光纤[301，302]中产生双波长(1.064μm和1.55μm)激光震荡；一个宽带偏振分束器[6-1]的两个分束偏振光纤端[62，63]分别与掺稀土光纤[301，302]的另一端通过熔接联结，用于将两个互相垂直偏振方向的双波长(1.064μm和1.55μm)激光合束后进入到宽带偏振分束器[6-1]的一字端保偏光纤[61]中；一个宽带偏振分束器[6-1]的一字端保偏光纤[61]与一个带保偏光纤的激光输出耦合镜[9]通过熔接联结；一个激光输出耦合镜[9]作为双波长(1.55μm和1.064μm)激光腔体的第二反射端面和双波长(1.55μm和1.064μm)激光输出耦合器。一个宽带偏振分束器(PBS)[6-1]将两个偏振态激光(1.55μm和1.064μm波长)分开，这两个线偏振态(1.55μm和1.064μm波长)激光分开后分别进入保偏光纤[63]和[62]中；波长1.55μm激光进入保偏光纤[63]的一个偏振轴，波长1.064μm激光进入保偏光纤[62]的另一个偏振轴；二个宽带啁啾保偏光纤光栅[15，16]的一端光纤分别与两个波分复用器[41，42]的另一端光纤通过熔接联结；二个宽带啁啾保偏光纤光栅[15，16]分别作为波长1.064μm激光和1.55μm激光腔体的色散补偿器和中心波长选择元件；宽带啁啾保偏光纤光栅[15]的另一端光纤与一个保偏光纤腔长调节器[17]的一端光纤通过熔接联结，一个带耦合镜头的半导体可饱和吸收体[101]的光纤端与一个保偏光纤腔长调节器[17]的另一端光纤通过熔接联结；一个带耦合镜头的半导体可饱和吸收体[102]的光纤端与宽带啁啾保偏光纤光栅[16]的另一端光纤通过熔接联结；两个半导体可饱和吸收体[101，102]分别作为波长1.064μm激光和1.55μm激光腔体的第一腔体反射端面，同时分别作为波长1.064μm激光和1.55μm激光腔体的锁模元件；通过调整保偏光纤腔长调节器的位置[17]改变1.064μm光纤激光腔长从而实现被动锁模光纤激光器双波长(1.55μm和1.064μm波长)激光脉冲被动同步输出。半导体可饱和吸收体[102]、宽带啁啾保偏光纤光栅[16]、保偏增益光纤[302]的一个偏振态和平面反射镜[9]构成的激光腔体产生一个可调谐波长(1.55μm)的锁模激光脉冲输出；半导体可饱和吸收体[101]、光纤腔长调节器[17]、宽带啁啾保偏光纤光栅[15]、保偏增益光纤[301]的另一个偏振态和平面反射镜[9]构成的激光腔体产生另一个波长(1.064μm)的锁模激光脉冲输出，这两个波长(1.55μm和1.064μm)激光腔体内的色散补偿元件分别是两个宽带啁啾光纤光栅[16，15]。61、62、63均为保偏光纤，保偏增益光纤[302]和腔内其它保偏光纤器件如[17，41，42]等的截止波长需要小于泵浦激光波长以保证腔内双波长(1.55μm和1.064μm)激光单模工作。
本发明提供利用两种保偏掺稀土(掺Er 3+和掺Yb 3+)光纤作为激光增益介质、利用宽带偏振分束器进行波长分光、宽带啁啾光纤光栅(或闪耀光栅)作为腔面反射元件兼色散补偿元件和半导体可饱和吸收体作为锁模元件等产生高稳定性、高效率、高重复率、高功率、单线偏振、可调谐、双波长(1.55μm和1.064μm)、被动同步具有飞秒和皮秒脉宽超短激光脉冲输出的被动锁模光纤激光器腔型结构和设计思想。上述设计思想和光纤激光器腔型结构也可以用于连续波高功率双波长光纤激光器和主动锁模双波长光纤激光器的设计，如在腔内加入电光或声光调制器可以产生主动锁模的可调谐、可变波长间隔、双波长超短脉冲激光输出，应用于各种科学和工程技术领域。
Claims (8)
1.一种双波长超短脉冲光纤激光器，泵浦源为波分复用器提供泵浦光，作为输入泵浦光，其特征在于它还包括：第二激光腔体、长波长第一激光腔体、短波长第一激光腔体、光纤激光增益介质和宽带双波长分光器；所述的波分复用器为保偏光纤波分复用器；所述的光纤激光增益介质为保偏掺稀土Er3+光纤或保偏掺稀土Yb3+光纤；所述宽带双波长分光器为第一宽带偏振分束器[6-1]和第二宽带偏振分束器[6-2]；
它的结构包括：
一个泵浦源[5]为保偏光纤波分复用器[4]提供泵浦光，作为输入泵浦光；
一段保偏掺稀土Er3+光纤[302]和另一段保偏掺稀土Yb3+光纤[301]通过光纤熔接联结组成光纤激光增益介质；
光纤激光增益介质的一端与第二激光腔体联结，保偏光纤波分复用器[4]的一端通过光纤激光增益介质的另一端将泵浦源的泵浦光输入到保偏掺稀土Er3+光纤[302]和保偏掺稀土Yb3+光纤[301]中产生双波长的激光振荡；
保偏光纤波分复用器[4]的另一端与保偏光纤耦合器[2]的一端通过熔接连接；
保偏光纤耦合器[2]的另一端与第一宽带偏振分束器[6-1]的一字端第一保偏光纤[61]连接，第一宽带偏振分束器[6-1]将第一保偏光纤[61]两个偏振方向的激光分开为长波长和短波长，分别进入第一宽带偏振分束器[6-1]第二保偏光纤[62]和第三保偏光纤[63]的两个偏振轴，再对应与长波长或短波长第一激光腔体联结；
所述的长波长或短波长第一激光腔体，分别由第一光纤准直器[71]和第二光纤准直器[72]与第二保偏光纤[62]和第三保偏光纤[63]通过熔接联结；第一闪耀光栅[81]和第二闪耀光栅[82]放置在第一光纤准直器[71]和第二光纤准直器[72]后作为激光腔体第一反射端面，第一闪耀光栅[81]和第二闪耀光栅[82]用于长波长或短波长激光腔长的调节，同步输出被动锁模双波长激光脉冲；
所述的第二激光腔体的结构为：一个第二宽带偏振分束器[6-2]的一字端第四保偏光纤[601]与光纤激光增益介质的一段保偏掺稀土Yb3+光纤[301]通过熔接联结；第二宽带偏振分束器[6-2]将第四保偏光纤[601]的两个偏振态分开为长波长和短波长激光，分别进入第五保偏光纤[602]和第六保偏光纤[603]的两个偏振轴，再分别与带光纤耦合镜的第一半导体可饱和吸收体[101]和第二半导体可饱和吸收体[102]联结，作为长波长或短波长激光的锁模元件及激光腔体的第二反射端面。
2.根据权利要求1所述的一种双波长超短脉冲光纤激光器，其特征在于：所述的保偏掺稀土Er3+光纤或保偏掺稀土Yb3+光纤为普通单模保偏光纤、双覆层泵浦大芯径单模保偏光纤或保偏大芯径单模光子晶体光纤中的一种。
3.一种双波长超短脉冲光纤激光器，泵浦源为波分复用器提供泵浦光，作为输入泵浦光，其特征在于它还包括：第二激光腔体、长波长第一激光腔体、短波长第一激光腔体、光纤激光增益介质和宽带双波长分光器；所述的波分复用器为保偏光纤波分复用器；所述的光纤激光增益介质为保偏掺稀土Er3+光纤或保偏掺稀土Yb3+光纤；所述宽带双波长分光器为第一宽带偏振分束器[6-1]；
它的结构包括：
一个泵浦源[5]为保偏光纤波分复用器[4]提供泵浦光，作为输入泵浦光；
一段保偏掺稀土Er3+光纤[302]和另一段保偏掺稀土Yb3+光纤[301]通过光纤熔接联结组成光纤激光增益介质；光纤激光增益介质的一端与第二激光腔体联结，保偏光纤波分复用器[4]的一端通过光纤激光增益介质的另一端将泵浦源的泵浦光输入到保偏掺稀土Er3+光纤[302]和保偏掺稀土Yb3+光纤[301]中产生双波长的激光振荡；
保偏光纤波分复用器[4]的另一端与第一宽带偏振分束器[6-1]的一字端第一保偏光纤[61]连接，第一宽带偏振分束器[6-1]将第一保偏光纤[61]两个偏振方向的激光分开为长波长和短波长，分别进入第一宽带偏振分束器[6-1]第二保偏光纤[62]和第三保偏光纤[63]的两个偏振轴，再对应与长波长第一激光腔体或短波长第一激光腔体联结；
所述的长波长第一激光腔体或短波长第一激光腔体，为以下结构中的一种：
(1)分别由第一光纤准直器[71]和第二光纤准直器[72]与第二保偏光纤[62]和第三保偏光纤[63]通过熔接联结，将光纤激光器产生的长波长或短波长激光耦合准直；相互平行的第一闪耀光栅对[81，81]和相互平行的第二闪耀光栅对[82，82]倾斜放置在第一光纤准直器[71]和第二光纤准直器[72]后，作为长波长第一激光腔体或短波长第一激光腔体内的色散补偿器和色散波长调谐元件；带耦合光学镜头的第一半导体可饱和吸收体[101]和第二半导体可饱和吸收体[102]分别放置在第一闪耀光栅对[81，81]和第二闪耀光栅对[82，82]后，作为长波长第一激光腔体或短波长第一激光腔体的第一反射端面及被动锁模元件；调节半导体可饱和吸收体[101和102]的位置改变长波长或短波长激光腔长，同步输出被动锁模双波长激光脉冲；
(2)一个带耦合光学镜头的第二半导体可饱和吸收体[102]光纤一端与第一宽带偏振分束器[6-1]的第三保偏光纤[63]通过熔接连接，一个保偏光纤腔长调节器[17]的一端光纤与第一宽带偏振分束器[6-1]的第二保偏光纤[62]通过熔接联结；一个保偏光纤腔长调节器[17]的另一端光纤与带耦合光学镜头的第一半导体可饱和吸收体[101]通过熔接联结；第一半导体可饱和吸收体[101]和第二半导体可饱和吸收体[102]分别作为短波长第一激光腔体和长波长第一激光腔体的第一反射端面及激光腔体的被动锁模元件；调整保偏光纤腔长调节器[17]改变短波长激光腔长，同步输出被动锁模双波长激光脉冲；
(3)第一宽带啁啾保偏光纤光栅[15]和第二宽带啁啾保偏光纤光栅[16]，它们的一端分别通过光纤与第二保偏光纤[62]和第三保偏光纤[63]熔接联结，作为长波长第一激光腔体和短波长第一激光腔体的色散补偿器和中心波长选择元件；其中，第一宽带啁啾保偏光纤光栅[15]的另一端光纤与一个保偏光纤腔长调节器[17]的一端光纤通过熔接联结，一个带耦合光学镜头的第一半导体可饱和吸收体[101]的光纤端与该保偏光纤腔长调节器[17]的另一端光纤通过熔接联结；第二宽带啁啾保偏光纤光栅[16]的另一端光纤与一个带耦合光学镜头的第二半导体可饱和吸收体[102]的光纤端通过熔接联结；第一半导体可饱和吸收体[101]和第二半导体可饱和吸收体[102]分别作为短波长第一激光腔体和长波长第一激光腔体的第一腔体反射端面及锁模元件；调整保偏光纤腔长调节器[17]改变短波长激光腔长，同步输出被动锁模双波长激光脉冲；
所述的第二激光腔体的结构为：一个带保偏光纤的激光平面输出耦合镜[9]。
4.根据权利要求3所述的一种双波长超短脉冲光纤激光器，其特征在于：所述的保偏掺稀土Er3+光纤或保偏掺稀土Yb3+光纤为普通单模保偏光纤、双覆层泵浦大芯径单模保偏光纤或保偏大芯径单模光子晶体光纤中的一种。
5.一种双波长超短脉冲光纤激光器，泵浦源为波分复用器提供泵浦光，作为输入泵浦光，其特征在于它还包括：第二激光腔体、长波长第一激光腔体、短波长第一激光腔体、光纤激光增益介质和宽带双波长分光器；所述的波分复用器为保偏光纤波分复用器；所述的光纤激光增益介质为保偏掺稀土Er3+光纤或保偏掺稀土Yb3+光纤；所述宽带双波长分光器为第一宽带偏振分束器[6-1]和第二宽带偏振分束器[6-2]；
它的结构包括：
两个泵浦源[51，52]分别为两个波分复用器[41，42]提供泵浦光，作为输入泵浦激光；
两个波分复用器[41，42]分别与一段保偏掺稀土Yb3+光纤[301]和另一段保偏掺稀土Er3+光纤[302]通过光纤熔接联结组成光纤激光增益介质，将泵浦源的泵浦激光[51，52]分别输入到保偏掺稀土Yb3+光纤[301]和保偏掺稀土Er3+光纤[302]中产生短波长和长波长的激光振荡；上述两个波分复用器[41，42]的另一端分别对应与短波长第一激光腔体或长波长第一激光腔体联结；
第一宽带偏振分束器[6-1]的第一分束偏振光纤端[62]和第二分束偏振光纤端[63]分别与保偏掺稀土Yb3+光纤[301]和保偏掺稀土Er3+光纤[302]熔接联结，将两个互相垂直方向偏振的短波长和长波长激光合束后输入到第一宽带偏振分束器[6-1]的一字端第一保偏光纤[61]中；该第一宽带偏振分束器[6-1]的一字端第一保偏光纤[61]与保偏光纤耦合器[2]的一端联结；保偏光纤耦合器[2]的另一端与第二激光腔体联结；
所述的短波长第一激光腔体或长波长第一激光腔体，分别由第一光纤准直器[71]和第二光纤准直器[72]与第二保偏光纤和第三保偏光纤通过熔接联结，分别将短波长和长波长激光耦合准直；第一闪耀光栅[81]和第二闪耀光栅[82]放置在第一光纤准直器[71]和第二光纤准直器[72]后，分别作为激光腔体第一反射端面，第一闪耀光栅[81]和第二闪耀光栅[82]用于短波长或长波长激光腔长的调节，同步输出被动锁模双波长激光脉冲；
所述的第二激光腔体的结构为：第二宽带偏振分束器[6-2]的一字端第四保偏光纤[601]与保偏光纤耦合器[2]的另一端光纤通过熔接联结；第二宽带偏振分束器[6-2]将第四保偏光纤[601]的两个偏振态分开为短波长和长波长激光，分别进入第五保偏光纤[602]和第六保偏光纤[603]的两个偏振轴，再分别与带光纤耦合镜的第一半导体可饱和吸收体[101]和第二半导体可饱和吸收体[102]联结，作为短波长或长波长激光的锁模元件及激光腔体的第二反射端面。
6.根据权利要求5所述的一种双波长超短脉冲光纤激光器，其特征在于：所述的保偏掺稀土Er3+光纤或保偏掺稀土Yb3+光纤为普通单模保偏光纤、双覆层泵浦大芯径单模保偏光纤或保偏大芯径单模光子晶体光纤中的一种。
7.一种双波长超短脉冲光纤激光器，泵浦源为波分复用器提供泵浦光，作为输入泵浦光，其特征在于它还包括：第二激光腔体、长波长第一激光腔体、短波长第一激光腔体、光纤激光增益介质和宽带双波长分光器；所述的波分复用器为保偏光纤波分复用器；所述的光纤激光增益介质为保偏掺稀土Er3+光纤或保偏掺稀土Yb3+光纤；所述宽带双波长分光器为第一宽带偏振分束器[6-1]；
它的结构包括：
两个泵浦源[51，52]分别为两个波分复用器[41，42]提供泵浦光，作为输入泵浦激光；
两个波分复用器[41，42]分别与一段保偏掺稀土Yb3+光纤[301]和另一段保偏掺稀土Er3+光纤[302]通过光纤熔接联结组成光纤激光增益介质，将泵浦源的泵浦激光分别输入到保偏掺稀土Yb3+光纤[301]和保偏掺稀土Er3+光纤[302]中产生短波长和长波长的激光振荡；上述两个波分复用器[41和42]的另一端分别对应与短波长第一激光腔体或长波长第一激光腔体联结；
一个宽带偏振分束器[6-1]的两个分束偏振光纤端[62，63]分别与保偏掺稀土Yb3+光纤[301]和保偏掺稀土Er3+光纤[302]熔接联结，将两个互相垂直方向偏振的短波长和长波长激光合束后输入到宽带偏振分束器[6-1]的一字端保偏光纤[61]中；一字端保偏光纤[61]与第二激光腔体联结；
所述的短波长或长波长第一激光腔体，为以下结构中的一种：
(1)分别由第一光纤准直器[71]和第二光纤准直器[72]与第一波分复用器[41]和第二波分复用器[42]通过熔接联结，将光纤激光器产生的短波长或长波长激光耦合准直；相互平行的第一闪耀光栅对[81，81]和相互平行的第二闪耀光栅对[82，82]倾斜放置在第一光纤准直器[71]和第二光纤准直器[72]后，作为短波长或长波长第一激光腔体内的色散补偿器和色散波长调谐元件；带耦合光学镜头的第一半导体可饱和吸收体[101]和第二半导体可饱和吸收体[102]分别放置在第一闪耀光栅对[81，81]和第二闪耀光栅对[82，82]后，作为短波长第一激光腔体或长波长第一激光腔体的第一反射端面及被动锁模元件；调节第一半导体可饱和吸收体[101]和第二半导体可饱和吸收体[102]的位置改变短波长或长波长激光腔长，同步输出被动锁模双波长激光脉冲；
(2)一个带耦合光学镜头的第二半导体可饱和吸收体[102]光纤一端与第二波分复用器[42]通过熔接联结；一个保偏光纤腔长调节器[17]的一端光纤与第一波分复用器[41]通过熔接联结，该保偏光纤腔长调节器[17]的另一端光纤与带耦合光学镜头的第一半导体可饱和吸收体[101]通过熔接联结；第一半导体可饱和吸收体[101]和第二半导体可饱和吸收体[102]分别作为短波长和长波长激光腔体的第一反射端面及激光腔体的被动锁模元件；调整保偏光纤腔长调节器[17]改变短波长激光腔长，同步输出被动锁模双波长激光脉冲；
(3)二个宽带啁啾保偏光纤光栅[15和16]，它们的一端分别通过光纤与第一波分复用器[41]和第二波分复用器[42]熔接联结，作为短波长第一激光腔体和长波长第一激光腔体的色散补偿器和中心波长选择元件；其中，一个宽带啁啾保偏光纤光栅[15]的另一端光纤与一个保偏光纤腔长调节器[17]的一端光纤通过熔接联结，一个带耦合光学镜头的第一半导体可饱和吸收体[101]的光纤端与该保偏光纤腔长调节器[17]的另一端光纤通过熔接联结；另一个宽带啁啾保偏光纤光栅[16]的另一端光纤与一个带耦合光学镜头的第二半导体可饱和吸收体[102]的光纤端通过熔接联结；第一半导体可饱和吸收体[101]和第二半导体可饱和吸收体[102]分别作为短波长第一激光腔体和长波长第一激光腔体的第一腔体反射端面及锁模元件；调整保偏光纤腔长调节器[17]改变短波长激光腔长，同步输出被动锁模双波长激光脉冲；
所述的第二激光腔体的结构为：一个带保偏光纤的激光平面输出耦合镜[9]。
8.根据权利要求7所述的一种双波长超短脉冲光纤激光器，其特征在于：所述的保偏掺稀土Er3+光纤或保偏掺稀土Yb3+光纤为普通单模保偏光纤、双覆层泵浦大芯径单模保偏光纤或保偏大芯径单模光子晶体光纤中的一种。
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