CN112202039A - 单模光纤环形激光器及其工作方法、系统 - Google Patents

单模光纤环形激光器及其工作方法、系统 Download PDF

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Abstract

提出了一种基于宇称时间对称性的单模光纤环形激光器，其仅包括一个物理环，物理环中具有包括第一宇称时间对称控制器的双折射装置和包括第二宇称时间对称控制器的偏振光耦合装置；其中，双折射装置用于对光进行双折射，以形成两种不同偏振态的偏振光；偏振光耦合装置用于将两种不同偏振态的偏振光进行耦合；其中，通过调谐第一宇称时间对称控制器和第二宇称时间对称控制器来在物理环中实现宇称时间对称。还提供了一种该单模光纤环形激光器的工作方法以及具有该单模光纤环形激光器的系统。本发明实现了在单个物理环中形成了两个相互耦合的偏振环，并实现了稳定的单纵向模式的激光，并且实现的单模光纤环形激光器结构简单且成本较低。

Description

单模光纤环形激光器及其工作方法、系统
技术领域
本发明属于光电技术领域，具体地讲，涉及一种基于宇称时间对称性的单模光纤环形激光器及其工作方法、系统。
背景技术
宇称时间(parity-time)对称性系统是一种特殊的非厄米系统，其哈密顿量具有真实的本征值。近来，宇称时间对称性在光子和光电系统中已经被广泛地研究。一个主要的原因是它在光学或光电系统中对于模式选择的有效性。
宇称时间对称性已经被证明是在光子系统中实现模式选择的有效解决方案。传统的宇称时间对称性系统是在两个交叉耦合且空间上分布的光学子空间之间实现的PT对称系统，这两个子空间(即，实际存在的物理空间)被设计为具有相同的几何形状，并具有互补的增益和损耗系数。这样的宇称时间对称性系统在主模和边模之间具有巨大的增益差，从而使单模振荡成为可能。然而，这样的系统需要两个空间上分布的子空间，这将会导致结构复杂、成本高以及易受环境干扰。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的问题，本发明提出了一种基于宇称时间对称性的单模光纤环形激光器及其工作方法、系统。
根据本发明的实施例的一方面提供的基于宇称时间对称性的单模光纤环形激光器，其仅包括一个物理环，所述物理环中具有双折射装置和偏振光耦合装置，所述双折射装置包括第一宇称时间对称控制器，所述偏振光耦合装置包括第二宇称时间对称控制器；其中，所述双折射装置用于对光进行双折射，以形成两种不同偏振态的偏振光；所述偏振光耦合装置用于将所述两种不同偏振态的偏振光进行耦合；其中，通过调谐所述第一宇称时间对称控制器和所述第二宇称时间对称控制器来在所述物理环中实现宇称时间对称。
在根据本发明的实施例的一方面提供的单模光纤环形激光器中，所述第一宇称时间对称控制器包括第一偏振控制器，所述第二宇称时间对称控制器包括第二偏振控制器。
在根据本发明的实施例的一方面提供的单模光纤环形激光器中，所述双折射装置还包括：第一起偏器和第二起偏器，所述偏振光耦合装置还包括：光放大器、光耦合器、可调谐光过滤器；利用单模光纤顺序环串连接所述第一偏振控制器、所述第二起偏器、所述光放大器、所述第二偏振控制器、所述光耦合器、所述可调谐光过滤器、所述第一起偏器、所述第一偏振控制器。
在根据本发明的实施例的一方面提供的单模光纤环形激光器中，根据所述物理环形成两个偏振环，所述两个偏振环中的光的偏振方向正交；其中，通过调谐所述第一偏振控制器和所述第二偏振控制器来调谐两个所述偏振环的本征频率，以使两个所述偏振环的本征频率之间实现宇称时间对称。
在根据本发明的实施例的一方面提供的单模光纤环形激光器中，通过调谐所述第一偏振控制器来调谐两个所述偏振环的本征频率的中心频率之差为0，以使两个所述偏振环的本征频率的实部之间实现宇称时间对称；通过调谐所述第一偏振控制器来使两个所述偏振环的往返增益之乘积为1，并且通过调谐所述第二偏振控制器来调谐所述物理环内的损耗大小，以使两个所述偏振环的本征频率的虚部之间实现宇称时间对称。
在根据本发明的实施例的一方面提供的单模光纤环形激光器中，所述第一偏振控制器和所述第二偏振控制器具有相同的夹层结构，所述夹层结构包括两个四分之一波片和夹设于两个四分之一波片之间的二分之一波片；其中，通过调谐所述第一偏振控制器的四分之一波片的旋转角，以使两个所述偏振环的本征频率的中心频率之差为0；通过调谐所述第一偏振控制器的二分之一波片来调谐从所述第一起偏器到所述第二起偏器的光轴旋转角，以使两个所述偏振环的往返增益之乘积为1；通过调谐所述第二偏振控制器的二分之一波片来调谐从所述第二起偏器到所述第一起偏器的光轴旋转角，从而调谐所述物理环内的损耗大小。
在根据本发明的实施例的一方面提供的单模光纤环形激光器中，所述光放大器为光纤放大器、半导体光放大器、光参量放大器。
在根据本发明的实施例的一方面提供的单模光纤环形激光器中，光通过从所述第一起偏器经由所述第一偏振控制器到所述第二起偏器，以形成双折射光路径；光通过从所述第二起偏器经由所述光放大器、所述第二偏振控制器、所述光耦合器、所述可调谐光过滤器到所述第一起偏器，以形成偏振光的耦合路径。
根据本发明的实施例的另一方面提供的系统，其包括上述的单模光纤环形激光器。
根据本发明的实施例的又一方面提供的单模光纤环形激光器的工作方法，其包括：利用双折射装置对光进行双折射，以形成两种不同偏振态的偏振光；利用偏振光耦合装置将所述两种不同偏振态的偏振光进行耦合。
本发明的有益效果：本发明的单模光纤环形激光器，其实现了在单个物理环中形成了两个相互耦合的偏振环，并实现了稳定的单纵向模式的激光，并且与现有的单模光纤环形激光器相比，结构简单并且成本较低。
附图说明
通过结合附图进行的以下描述，本发明的实施例的上述和其它方面、特点和优点将变得更加清楚，附图中：
图1是示出了根据本发明的实施例的基于宇称时间对称性的单模光纤环形激光器的结构示意图；
图2A是示出了根据本发明的实施例的两个偏振腔的本征频率的实部差的示意图；
图2B是示出了根据本发明的实施例的从第一起偏器到第二起偏器的光轴旋转角和偏振腔的增益的曲线图；
图2C是示出了根据本发明的实施例的两个偏振光通过偏振控制器、起偏器实现耦合的过程示意图；
图3A是示出了根据本发明的实施例的未实现宇称时间对称的自拍频的频谱图；
图3B是示出了根据本发明的实施例的实现了宇称时间对称的自拍频的频谱图；
图3C是示出了根据本发明的实施例的当波长被以50pm的最小调谐步长进行调谐时激光器输出的激光的光谱图；
图3D是示出了根据本发明的实施例的当波长被以从1540nm到1565nm的最大调谐范围进行调谐时激光器输出的激光的光谱图。
具体实施方式
以下，将参照附图来详细描述本发明的具体实施例。然而，可以以许多不同的形式来实施本发明，并且本发明不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。相反，提供这些实施例是为了解释本发明的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够理解本发明的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。
图1是示出了根据本发明的实施例的基于宇称时间对称性的单模光纤环形激光器的结构示意图。
参照图1，根据本发明的实施例的基于宇称时间对称性的单模光纤环形激光器包括一个物理环(或称空间环，既是物理存在的，又是实际空间上存在的)PL。其中，该物理环PL由单模光纤OF环串连接多个光学器件构成。应当理解的是，该物理环PL指的也是所述单模光纤环形激光器的空间环形腔。
在一个示例中，所述多个光学器件包括：第一偏振控制器11、第二偏振控制器12、第一起偏器21、第二起偏器22、光放大器30、光耦合器40以及可调谐光过滤器50。应当理解的是，这里列举的各个光学器件仅仅是作为一个示例，本发明并不局限于此。
在一个示例中，这些光学器件的环串连接顺序为：第一偏振控制器11、第二起偏器22、光放大器30、第二偏振控制器12、光耦合器40、可调谐光过滤器50、第一起偏器21、第一偏振控制器11。当然，这些光学器件的环串连接方式也仅仅是一个示例，本发明并不局限于此。
在一个示例中，第一偏振控制器11作为第一宇称时间对称控制器，第二偏振控制器12作为第一宇称时间对称控制器。因此，在所述物理环PL中，通过调谐所述第一偏振控制器11和所述第二偏振控制器12，来在所述物理环PL中实现宇称时间对称。
以下对如何在所述物理环PL中实现宇称时间对称进行详细描述。
在所述物理环PL中，存在两条光路径；其中，沿顺时针方向，从第一起偏器21经由第一偏振控制器11到第二起偏器22，形成双折射光路径BP，而从第二起偏器22经由光放大器30、第二偏振控制器12、光耦合器40、可调谐光过滤器50到第一起偏器21，形成耦合光路径CP。
也就是说，在一个示例中，在所述物理环PL中，存在两个装置，其中一个装置在双折射光路径BP上，其为双折射装置，其由第一起偏器21、第一偏振控制器11和第二起偏器22构成，该双折射装置用于对光进行双折射，以形成两种不同偏振态的偏振光；而另一个装置在耦合光路径CP上，其为偏振光耦合装置，其由光放大器30、第二偏振控制器12、光耦合器40、可调谐光过滤器50构成，该偏振光耦合装置用于将所述两种不同偏振态的偏振光进行耦合。
由上可知，双折射装置和偏振光耦合装置均包括偏振控制器，通过调谐所述双折射装置中的偏振控制器和所述偏振光耦合装置中的偏振控制器，来在所述物理环PL中实现宇称时间对称。需要说明的是，双折射装置和偏振光耦合装置的构成仅仅是一个示例，本发明并不局限于此。
光经由双折射光路径BP时会产生双折射，从而光被分成两种不同偏振态的光，而每种偏振态的光在物理环PL中传播时形成对应的一个偏振环(物理存在的，但非空间上实际存在的)。这两个偏振环分别为第一偏振环XPL1和第二偏振环XPL2。因此，基于物理环PL中的双折射能够形成彼此独立的两个偏振环。进一步地，第一偏振环XPL1和第二偏振环XPL2的本征频率(eigenfrequency)和往返(round-trip)增益系数等各参数均是彼此相对独立地被调整。
在图1中，通过控制物理环PL中的双折射效应来实现偏振控制。光放大器30用于提供光增益。在本实施例中，光放大器30可以为光纤放大器、半导体光放大器、光参量放大器等，优选为掺铒光纤放大器。所述主模式可以由可调谐光过滤器50进行粗略地选择。
下面的表1示出了为了实现偏振的宇称时间对称的被调谐的临界角。
[表1]
Figure BDA0002681700970000051
在一个示例中，第一偏振控制器11和第二偏振控制器12具有相同的三片式(three-paddle)结构。在一个示例中，该三片式结构具体为两个四分之一波片之间夹设有一个二分之一波片。
偏振控制器(第一偏振控制器11或第二偏振控制器12)的传递函数由下面的式子(1)给出。
Figure BDA0002681700970000061
其中，
Figure BDA0002681700970000062
和
Figure BDA0002681700970000063
是通过两个四分之一波片引入到两个正交偏振光(双折射后产生的两束正交偏振光，一束沿x轴传播，一束沿y轴传播)的相位延迟，θ是由半波片引入的偏振方向的旋转角。这里，可以看出偏振控制器相对于入射光引入了独立的偏振方向旋转和偏振相位延迟。
在根据本发明的实施例中，通过控制表1中示出的第一偏振控制器11和第二偏振控制器12的临界角来实现偏振的宇称时间对称。
具体地，第一偏振控制器11的由弯曲引起的双折射将导致偏振相位延迟。假设快轴方向和慢轴方向的偏转分量分别为Ex和Ey，通过利用第一偏振控制器11的四分之一波片来改变θr而调谐相位延迟，这样使得两个偏振环(第一偏振环XPL1和第二偏振环XPL2)的本征模式对齐。
偏振环(第一偏振环XPL1和第二偏振环XPL2)的m阶本征模式由下面的式子2给出。
Figure BDA0002681700970000064
其中，
Figure BDA0002681700970000065
是激光腔(激光器谐振腔)内的相移，c是真空中的光速，neff和L分别是激光腔内的有效折射率和光纤的长度。
虽然两个偏振环的长度相同，但由于由光纤弯曲引起的残留双折射和光学组件的偏振模色散(PMD)，可能会干扰各个对应偏振环的腔(即每个偏振环对应一个激光腔)的本征频率，从而导致两个偏振腔(即对应偏振环的激光腔)的本征模式失准，如图2A所示。
第一偏振环XPL1所对应的激光腔的本征模式的本征频率(或称，本征频率的实部或本征频率的中心频率(由本征频率的实部表示)差)和第二偏振环XPL2所对应的激光腔的本征模式的本征频率(或称，本征频率的实部或本征频率的中心频率(由本征频率的实部表示))之间的本征频率差(或称，本征频率的实部差或本征频率的中心频率差)由下面的式子(3)给出。
Figure BDA0002681700970000071
为了实现宇称时间对称，要求所述本征频率差为0。这里，可以通过调谐第一偏振控制器11的等效四分之一波片，即θr，来匹配
Figure BDA0002681700970000072
和
Figure BDA0002681700970000073
的值，从而实现宇称时间对称。应当理解的是，
Figure BDA0002681700970000074
和
Figure BDA0002681700970000075
分别是第一偏振环XPL1所对应的激光腔内的相移和第二偏振环XPL2所对应的激光腔内的相移。这样，通过使第一偏振环XPL1所对应的激光腔的本征模式的本征频率的中心频率和第二偏振环XPL2所对应的激光腔的本征模式的本征频率的中心频率对准，来使得第一偏振环XPL1所对应的激光腔的本征模式的本征频率的实部和第二偏振环XPL2所对应的激光腔的本征模式的本征频率的实部之间的宇称时间对称实现。
在一个示例中，利用第一偏振控制器11的半波片调谐θi能够导致从第一起偏器21到第二起偏器22的光路上的光轴旋转，同时结合第一起偏器21和第二起偏器22，能够调整两个偏振环的往返(round-trip)增益、损耗和耦合系数。这样，两个偏振环的本征模式的本征频率的虚部之间可以满足宇称时间对称要求。
这里，假设光的偏振方向从第二起偏器22保留到第一起偏器21，即θt＝0，并且第一起偏器21的偏振方向和第二起偏器22的偏振方向对准同一方向。这样，第一起偏器21和第二起偏器22将被等效成一个单独的起偏器。
在腔(激光腔)内往返一次之前在第一偏振控制器11处的电场为E(0)，在腔(激光腔)内往返一次之后在第一偏振控制器11处的电场为E(1)，二者的关系由下面的式子4给出。
Figure BDA0002681700970000076
其中，Γ0是当偏振分量(沿x轴或y轴的偏振光的电场强度)的偏转方向与起偏器的偏振方向完美对准(即相同)时该偏振分量的电场的往返增益。
由于偏振分量Ex和Ey在光纤环中循环，因此它们相对于第一起偏器21和第二起偏器22的偏振方向的入射角将导致往返增益，该增益的幅度由下面的式子5和式子6给出。
Γx＝Γ0cos2θi (5)
Γy＝Γ0sin2θi (6)
而往返耦合强度由下面的式子7给出。
K＝Γ0sinθicosθi (7)
往返增益Γx和Γy可以连续地在0和最大值Γ0之间进行调谐。
这里，两个偏振环中的一个是提供了增益模式(正增益模式)，而两个偏振环中的另一个是提供了损耗模式(即负增益模式)。为了实现宇称时间对称，在两个偏振环之间的增益和损耗平衡应该被实现，即ΓxΓy＝1。
根据上面的式子5和式子6，能够得到对于本征频率的虚部实现宇称时间对称性的偏振旋转角为：
Figure BDA0002681700970000081
图2B示出了θt和偏振腔的增益Γ的关系曲线图。因此，可以通过调整θi来调整Γx和Γy，从而使ΓxΓy＝1，进而使本征频率的虚部满足宇称时间对称要求。
在一个示例中，通过调谐第二偏振控制器12将从第二起偏器22到第一起偏器11的光路最初被构造成非双折射，以完全补偿由所有光学组件造成的偏振模色散(PMD)。然后，第二偏振控制器12中的半波片的的调谐将引入针对任何到第一起偏器21的入射光的传播损失，因此，从第一起偏器21出射的光的偏振方向不再完美低对准第二起偏器22的偏振方向。因此，往返增益由Γ0变成了Γ0cosθt。
这里，调谐θt所带来的结果是不同于调谐θi的。θi的调谐在偏振环之间引入了不同的增益变化(如上所述，两个偏振环中的一个是正增益，而另一个是负增益，因此增益变化(或称增益变化方向)不同)，并能够用于实现增益和损耗平衡。相反，θt的调谐对两个偏振环引入了相同的cosθt的增益变化(即两个偏振环同是正增益，因此增益变化(或称增益变化方向)相同)，并仅能够影响宇称时间对称性的激光器的激光阈值。θt是从第二起偏器22到第一起偏器11的光轴旋转角。当光轴旋转角改变之后，光的透射率相应改变，激光器的环腔损耗也相应改变，从而激光器的激光阈值也相应改变。因此，调谐θi是调整激光阈值的另一可选择的方式，这种方式将比改变光放大器30的泵浦电流更加精确和方便。
综上所述，两个偏振环之间的光学耦合由下面的式子9和式子10给出。
Figure BDA0002681700970000091
Figure BDA0002681700970000092
其中，γx和γy表示增益系数，对应往返增益Γx和Γy，κ表示耦合系数，对应耦合强度K。这里，耦合系数被修正为根据耦合过程中能量守恒所需的iκ。所述耦合方程的解显示了当增益或损失系数具有比耦合系数更高的幅度时宇称时间对称系统具有复杂的本征频率，其中本征频率的虚部代表模式的增益或损失系数。这里，图2C示出了根据本发明的实施例的两个偏振光通过偏振控制器、起偏器实现耦合的过程。
当在宇称时间对称的情况下进行操作，该系统(即本实施例的激光器)能够在具有最高往返增益的纵向模式(主模式，其增益系数γ0(正增益))和具有第二最高增益的纵向模式(次强模式，其增益系数γ1(负增益))之间提供增益差异的增强。增强因子F可以被下面的式子12给出。
Figure BDA0002681700970000093
这里，ΔgPTS是宇称时间对称系统中的主模式和次强模式之间的增益差异，ΔgHermitian是单环厄米系统(即没有形成两个偏振环，即没有实现宇称时间对称)中的主模式和次强模式之间的增益差异。增强因子F在实现稳定的单模激光的情况下将显著减少困难。
接下来，基于图1所示的系统进行了实验。在实验中，系统在有偏振对称和没有偏振对称的情况下分别进行了操作。系统的输出分别通过光谱分析与拍频频谱分析进行表征。非宇称时间对称状态(通过调整第一偏振控制器11和第二偏振控制器12来关闭宇称时间对称的功能)时，仅由光放大器30进行光增益使得往返增益超过损耗，形成激光。
图3A是示出了根据本发明的实施例的未实现宇称时间对称的自拍频的频谱图。参照图3A，由于未调谐第一偏振控制器11和第二偏振控制器12来实现宇称时间对称，对应于41.0m的环长的具有模式间隔为4.88MHz的多模激光由测量的电频谱观察到。由于调谐第一偏振控制器11和第二偏振控制器12来实现宇称时间对称，除了在DC处的自拍频频率之前，其他所有的自拍频频率都被抑制，如图3B所示，从而实现了单纵模激光激射。
从图3A到图3B，最高的拍频频率相对于DC被抑制了47.9dB，这表示由于偏振的宇称时间对称，实现了约47.9dB的边模(sidemode)抑制比。自外差拍频频谱如图3B中右上方的插图所示，激光线宽Δf约129kHz。通过使自外差系统的频谱拟合佛克脱光谱线型(Voigtprofile)，发现洛伦兹线宽(Lorentzian linewidth)ΔfL和佛克脱线宽(Voigtlinewidth)ΔfV分别是2.4kHz和128kHz，这表示激光器产生的光波具有非常窄的固有线宽(intrinsic linewidth)，即2.4kHz。
另一方面，由于腔内的长光纤，所述系统对于环境的干扰具有高敏感性，从而测量的129kHz的线宽是被加宽了。如果在激光系统中加入主动腔稳定或者隔离装置，这种加宽可以被很好的补偿。
图3C是示出了根据本发明的实施例的当波长被以50pm的最小调谐步长进行调谐时激光器输出的激光的光谱图。在图3C中，示出了中心波长在1563.204nm处的光谱。图3D是示出了根据本发明的实施例的当波长被以从1540nm到1565nm的最大调谐范围进行调谐时激光器输出的激光的光谱图。通过调谐具有带宽为0.1nm的可调谐光过滤器50，可以实现2016个纵向模式。然后，通过实现宇称时间对称可以从2016个纵向模式中选择具有最高往返增益的纵向模式，以确保稳定的单模激光。
综上所述，根据本发明的实施例提出并证明了在单个空间单元中的两个子空间之间可以实现宇称时间对称。通过控制单个空间单元(单个物理环)中的光的偏振态，能够调谐各个子空间(即各个偏振环)的本征频率、增益、损失和耦合系数，从而导致宇称时间对称破缺。通过光纤环形激光器实验验证了偏振的宇称时间对称，在光纤环形激光器中，实现了在单个物理环中形成了两个相互耦合的偏振环。实现了稳定的单纵向模式的激光。以35nm的波长调谐范围进行调谐，测量得到由激光器产生的光的线宽为129kHz。在光纤激光器中，线宽可以被减小到2.4kHz的洛伦兹线宽。由于仅仅需要单个物理环，因此可以大大简化实施并且大大提高稳定性。
此外，在图1所示的光纤激光器中，光放大器30具有从1535nm到1565nm的工作波长范围和27dBm的固定输出功率；可调谐光过滤器50具有0.03nm到3nm的可调谐的3-dB带宽和从1525nm到1610nm的可调谐中心波长。第一偏振控制器11和第二偏振控制器12是手动式光纤偏振控制器。第一起偏器21和第二起偏器22是通过仅使用两个双向传输端口的偏振光束合成器/分离器实现的。当然，这些仅是本发明的实施例的一些示例，本发明并不限制于此。
需要说明的是，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、商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、商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“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
在本说明书一个或多个实施例使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本说明书一个或多个实施例。在本说明书一个或多个实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
应当理解，尽管在本说明书一个或多个实施例可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本说明书一个或多个实施例范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。
以上所述仅为本说明书一个或多个实施例的较佳实施例而已，并不用以限制本说明书一个或多个实施例，凡在本说明书一个或多个实施例的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书一个或多个实施例保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种基于宇称时间对称性的单模光纤环形激光器，其特征在于，所述单模光纤环形激光器仅包括一个物理环，所述物理环中具有双折射装置和偏振光耦合装置，所述双折射装置包括第一宇称时间对称控制器，所述偏振光耦合装置包括第二宇称时间对称控制器；
其中，所述双折射装置用于对光进行双折射，以形成两种不同偏振态的偏振光；所述偏振光耦合装置用于将所述两种不同偏振态的偏振光进行耦合；
其中，通过调谐所述第一宇称时间对称控制器和所述第二宇称时间对称控制器来在所述物理环中实现宇称时间对称。
2.根据权利要求1所述的单模光纤环形激光器，其特征在于，所述第一宇称时间对称控制器包括第一偏振控制器，所述第二宇称时间对称控制器包括第二偏振控制器。
3.根据权利要求2所述的单模光纤环形激光器，其特征在于，所述双折射装置还包括：第一起偏器和第二起偏器，所述偏振光耦合装置还包括：光放大器、光耦合器、可调谐光过滤器；
利用单模光纤顺序环串连接所述第一偏振控制器、所述第二起偏器、所述光放大器、所述第二偏振控制器、所述光耦合器、所述可调谐光过滤器、所述第一起偏器、所述第一偏振控制器。
4.根据权利要求3所述的单模光纤环形激光器，其特征在于，根据所述物理环形成两个偏振环，所述两个偏振环中的光的偏振方向正交；
其中，通过调谐所述第一偏振控制器和所述第二偏振控制器来调谐两个所述偏振环的本征频率，以使两个所述偏振环的本征频率之间实现宇称时间对称。
5.根据权利要求4所述的单模光纤环形激光器，其特征在于，通过调谐所述第一偏振控制器来调谐两个所述偏振环的本征频率的中心频率之差为0，以使两个所述偏振环的本征频率的实部之间实现宇称时间对称；
通过调谐所述第一偏振控制器来使两个所述偏振环的往返增益之乘积为1，并且通过调谐所述第二偏振控制器来调谐所述物理环内的损耗大小，以使两个所述偏振环的本征频率的虚部之间实现宇称时间对称。
6.根据权利要求5所述的单模光纤环形激光器，其特征在于，所述第一偏振控制器和所述第二偏振控制器具有相同的夹层结构，所述夹层结构包括两个四分之一波片和夹设于两个四分之一波片之间的二分之一波片；
其中，通过调谐所述第一偏振控制器的四分之一波片的旋转角，以使两个所述偏振环的本征频率的中心频率之差为0；
通过调谐所述第一偏振控制器的二分之一波片来调谐从所述第一起偏器到所述第二起偏器的光轴旋转角，以使两个所述偏振环的往返增益之乘积为1；
通过调谐所述第二偏振控制器的二分之一波片来调谐从所述第二起偏器到所述第一起偏器的光轴旋转角，从而调谐所述物理环内的损耗大小。
7.根据权利要求2所述的单模光纤环形激光器，其特征在于，所述光放大器为光纤放大器、半导体光放大器、光参量放大器。
8.根据权利要求2所述的单模光纤环形激光器，其特征在于，
光通过从所述第一起偏器经由所述第一偏振控制器到所述第二起偏器，以形成双折射光路径；
光通过从所述第二起偏器经由所述光放大器、所述第二偏振控制器、所述光耦合器、所述可调谐光过滤器到所述第一起偏器，以形成偏振光的耦合路径。
9.一种系统，其特征在于，包括权利要求1至8任一项所述的单模光纤环形激光器。
10.一种权利要求1至8任一项所述的单模光纤环形激光器的工作方法，其特征在于，所述工作方法包括：
利用双折射装置对光进行双折射，以形成两种不同偏振态的偏振光；
利用偏振光耦合装置将所述两种不同偏振态的偏振光进行耦合。
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