CN113131317A - 基于单模双偏芯结构的可调谐锁模光纤激光器及控制方法 - Google Patents

基于单模双偏芯结构的可调谐锁模光纤激光器及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于光纤激光器技术领域，公开了一种基于单模双偏芯结构的可调谐锁模光纤激光器及控制方法，基于单模双偏芯结构的可调谐锁模光纤激光器由976nm泵浦源、980/1064nm波分复用器、掺镱增益光纤、7：3输出耦合器、偏振控制器、单模双偏芯结构、1030nm滤波器、偏振无关隔离器组成。本发明在1微米波段实现了结构简单、低成本、利于全光纤集成化、高损伤阈值、具有波长和脉宽可调谐性质且利于锁模的全单模光纤激光器。同时，本发明利用单模光纤双偏芯熔接引入耗散机制和SMF28e单模光纤在1微米波段具有少模的性质，引入耗散机制，加强滤波效应，使得光纤激光器在1微米波段更容易实现光纤激光器的模式锁定。

Description

基于单模双偏芯结构的可调谐锁模光纤激光器及控制方法
技术领域
本发明属于光纤激光器技术领域，尤其涉及一种基于单模双偏芯结构的可调谐锁模光纤激光器及控制方法。
背景技术
目前，超短脉冲光纤激光器已逐步应用于激光通信、光纤传感、工业加工、生物医学、国防科技等领域，对超短脉冲的研究也是非线性光学等理论研究的前沿课题，目前是国高端工业产业的核心技术之一。
超短脉冲可通过锁定激光各个纵模之间相位差得到。锁模脉冲获得的方法主要可分为主动锁模、被动锁模和主被动混合锁模三种，主动锁模的优点是能产生高重频、中心波长和重复速率可调谐脉冲，但由于大多数调制器尺寸较大，难以实现全光纤集成化。被动锁模可由非线性器件与光场相互作用实现，能获得脉宽为飞秒量级的超短脉冲且利于全光纤集成化。被动锁模主要包括利用可饱和吸收体(制备有可饱和吸收特性的二维材料)锁模、构造非线性光纤环境(8字腔)锁模和采用非线性偏振旋转(在腔中加入偏振控制器和偏振相关隔离器)锁模。当满足多纵模振荡且纵模之间有固定的相位差时，激光器会形成锁模脉冲输出，相对于没有锁模的激光而言，其脉冲宽度更窄、峰值功率更高。
在光纤通信、测量和传感等领域中，可调谐技术作为一种可拓宽通信波段和信道的技术引起了人们广泛的关注，具有很大的潜力。可调谐激光器作为各个应用领域中的光源部分，指在一定范围内可以连续改变激光输出波长的激光器。可调谐激光器慢慢应用于光参量放大、泵浦探针测量和太赫兹产生等新兴领域，固定波长和脉宽的激光器已不能满足现有需求。因此，亟需一种新的可调谐锁模光纤激光器及控制方法。
通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
(1)基于主动锁模的锁模脉冲获得的方法，由于大多数调制器尺寸较大，难以实现全光纤集成化。基于材料锁模的锁模脉冲受限于材料的损伤阈值，不能获得大能量的脉冲输出。
(2)固定波长和脉宽的激光器已不能满足现有需求。
(3)现在出现了SMF-SIMF-GIMF-SMF全光纤结构，可作为可饱和吸收体使用。SIMF起着激发多模的作用，但在该结构中SIMF的长度不能过长(一般在亚毫米量级)，否则会因为模场失配而损失大量能量。
解决以上问题及缺陷的难度为：
可调谐锁模光纤激光器作为一种国家战略发展的技术，目前在国内尚未完全攻关。因此一些可调谐设备依赖于国外进口，长期受到国外市场的垄断。核心技术在他国手中导致该类设备的进口价格十分高昂。
SMF-SIMF-GIMF-SMF全光纤结构作为一种新型全光纤锁模器件可实现激光器锁模脉冲的输出。但SIMF长度影响着输出功率的大小，过长的SIMF容易因模场失配损失大量能量。较短长度(亚毫米量级)的SIMF能在激发多模的情况下实现可饱和吸收的作用，在实际操作中，该结构的焊接具有一定难度。解决以上问题及缺陷的意义为：
(1)全光纤锁模器件利于集成化且损伤阈值高，可以获得大能量的激光脉冲。
(2)波长和脉宽可调谐可广泛应用于激光通信、传感、测量和微纳加工等领域。
(3)单模双偏芯结构相比于SMF-SIMF-GIMF-SMF结构更容易获得，且偏芯结构能替代SIMF激发高阶模，从而形成多模干涉。单模双偏芯结构中SMF28e1和SMF28e2处的偏芯会引入损耗同时激发多模。SMF28e2包层和纤芯中的光在SMF28e2和SMF28e3处汇合进入SMF28e3的纤芯，因此能量不会有很大的损耗。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于单模双偏芯结构的可调谐锁模光纤激光器及控制方法。
本发明是这样实现的，一种基于单模双偏芯结构的可调谐锁模光纤激光器，所述基于单模双偏芯结构的可调谐锁模光纤激光器由976nm泵浦源、980/1064nm波分复用器、掺镱增益光纤、7：3输出耦合器、偏振控制器、单模双偏芯结构、1030nm滤波器、偏振无关隔离器组成。
进一步，所述976nm泵浦源与980/1064nmnm波分复用器熔接；所述980/1064nmnm波分复用器与掺镱增益光纤进行熔接，所述掺镱增益光纤与7：3输出耦合器熔接，所述7：3输出耦合器与单模双偏芯结构熔接，所述单模双偏芯结构与1030nm滤波器熔接，所述1030nm滤波器与偏振无关隔离器熔接，所述偏振无关隔离器与980/1064nmnm波分复用器熔接；所述980/1064nmnm波分复用器、掺镱增益光纤、7：3输出耦合器、单模双偏芯结构、1030nm滤波器、偏振无关隔离器依次连接组成光纤环形腔结构。
进一步，所述976nm泵浦源是用于对激光工作物质进行激励的基础光源；
所述980/1064nmnm波分复用器用于将泵浦光和信号光耦合至同一根光纤；
所述掺镱增益光纤中的增益物质受泵浦源发出的光激发产生一微米波段的激光；
所述7：3输出耦合器用于将腔内光分成两束，一束输出进行观测，另一束光继续在腔内进行持续振荡反馈；
所述偏振控制器缠绕在单模双偏芯结构中的双偏单模光纤上，用于改变该单模光纤中的偏振态，实现稳定的锁模效果；
所述单模双偏芯结构由两根SMF28e单模光纤分别熔接到一根SMF28e单模光纤两端；通过旋转偏振控制器，实现光纤激光器的模式锁定；
所述1030nm滤波器用于1微米波段激光器中的滤波；所述偏振无关隔离器用于使环形腔内泵浦光和信号光进行单方向传输。
本发明的另一目的在于提供一种应用所述的基于单模双偏芯结构的可调谐锁模光纤激光器的基于单模双偏芯结构的可调谐锁模光纤激光器的控制方法，所述基于单模双偏芯结构的可调谐锁模光纤激光器的控制方法包括以下步骤：
步骤一，976nm泵浦源通过980/1064nm波分复用器对掺镱增益光纤进行泵浦并产生1.064μm的激射光；
步骤二，通过输出7：3耦合器时，输出30％的光用于测量观察，剩余70％的光在环形腔内继续循环；
步骤三，激射光通过单模双偏芯结构后，经过1030nm滤波器实现滤波效果，最后经过保证光路单向运转的偏振无关隔离器。
进一步，步骤三中，所述单模双偏芯结构由两条单模光纤与单模光纤两端偏芯熔接构成。
进一步，所述基于单模双偏芯结构的可调谐锁模光纤激光器的控制方法，还包括：
经过偏芯熔接后，激发多个模式，控制偏振态使不同模式之间相位差满足π+2kπ，等效成可饱和吸收体；在1微米波段，SMF28e单模光纤有少模光纤的性质，沿着单模光纤剖面的光强也会呈现周期性变化，称光强最大点为自成像点；若要将结构等效成可饱和吸收体需满足如下条件：
L＝(2k+1)LB (1)
其中，L为单模光纤长度，LB为自成像点拍长的二分之一，k为整数。由公式(1)可知光纤长度是限制该结构成为可饱和吸收体的因素。
当把偏振控制器缠绕在单模光纤上会引入双折射；光经过双折射光纤会产生附加的非线性相移，非线性的相移与双折射度的关系如下：
ΔφNL＝γL(1-B)(Px-Py) (2)
其中，γ是非线性系数，B是双折射度，Px，Py为两个垂直偏振分量的强度。从公式(2)可以看出附加的非线性相移与双折射度有关。
通过旋转偏振控制器可以改变光纤的双折射度。若要使该结构能作为可饱和吸收体，相位条件应满足：
ΔβnL+ΔφNL＝(2k+1)π (3)
已知
Figure BDA0002960207480000051
代入(3)中可得：
Figure BDA0002960207480000052
进一步，通过将单模双偏芯结构缠绕进PC中，由此引入一个ΔφNL的相移变量，当通过偏振控制器偏振光纤双折射，改变光纤中光的偏振态可以使单模双偏芯结构等效为可饱和吸收体，作为锁模器件使用。当单模通过下一段单模光纤，发生的干涉原理也可用上述理论解释。通过偏振控制器控制单模双偏结构中的偏振态可以实现光纤激光器的稳定锁模。
进一步，所述基于单模双偏芯结构的可调谐锁模光纤激光器的控制方法，还包括：
通过在一条干涉臂上加微应变，可以改变臂长，从而改变光束输出端的耦合，由模式耦合理论，由改变臂长引起的相位变化为：
Figure BDA0002960207480000053
其中，f为波数，ΔL为干涉臂长差，c为真空中光速。当相位变化满足干涉相长条件时，对应波长的光会在耦合器中干涉增强输出。在SMF28e1和SMF28e2偏芯面激发的模式一部分进入光纤包层中，一部分进入光纤纤芯中，这两个传输路径可以看成马赫曾德的两个干涉臂，最终在SMF28e2和SMF28e3界面发生干涉输出对应波长的光。包层和纤芯模式的相位可表示为：
Figure BDA0002960207480000054
当其满足干涉增强条件，可在SMF28e3后得到相应波长的光，波长调谐范围为1025.8nm到1036.5nm，脉宽调谐范围为33.3ps-202ps。
本发明的另一目的在于提供一种基于单模双偏芯结构的可调谐锁模光纤激光器短脉冲光纤激光器在激光通信、光纤传感、工业加工、生物医学、国防科技领域上的应用。
结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明提供的基于单模双偏芯结构的可调谐锁模光纤激光器，利用单模光纤双偏芯熔接引入耗散机制和SMF28e单模光纤在1微米波段具有少模的性质，通过旋转偏振控制器，实现光纤激光器的模式锁定。本发明在1微米波段实现了一种结构简单、低成本、利于全光纤集成化、高损伤阈值、具有波长和脉宽可调谐性质且利于锁模的全单模光纤激光器。
本发明涉及一种基于单模双偏芯结构的可调谐锁模光纤激光器。由于1微米波段的限制因素，光纤激光器在该波段实现锁模的难度相对于1.55微米波段更大。通过对单模光纤进行偏芯熔接，可引入耗散机制，加强滤波效应，使光纤激光器在1微米波段更容易实现模式锁定。相比与引入多模光纤利用多模干涉效应锁模的发明而言，本发明使用了全单模光纤，成本也有所降低。与材料锁模相比，该结构损伤阈值高。与非线性偏振旋转锁模相比，该结构采用了全光纤的结构，利于器件集成化。
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做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，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是本发明实施例提供的基于单模双偏芯结构的可调谐锁模光纤激光器的原理示意图；
图中：1、976nm泵浦源；2、980/1064nm波分复用器；3、掺镱增益光纤；4、7：3输出耦合器；5、第一偏芯处；6、偏振控制器；7、第二偏芯处；8、1030nm滤波器；9、偏振无关隔离器。
图2是本发明实施例提供的单模双偏芯结构示意图；其中，所述单模双偏芯结构由三根康宁公司的SMF28e型号单模光纤偏芯熔接而成，其余部分皆由器件尾纤相互熔接形成环形腔。
图3是本发明实施例提供的马赫曾德腔结构原理图。
图4是本发明实施例提供的波长可调谐范围示意图。
图5是本发明实施例提供的脉宽可调谐范围示意图。
图6是本发明实施例提供的基于单模双偏芯结构的可调谐锁模光纤激光器的控制方法流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于单模双偏芯结构的可调谐锁模光纤激光器及控制方法，下面结合附图对本发明作详细的描述。
如图1所示，本发明实施例提供的基于单模双偏芯结构的可调谐锁模光纤激光器由976nm泵浦源1、980/1064nm波分复用器2、掺镱增益光纤3、7：3输出耦合器4、第一偏芯处5、偏振控制器6、第二偏芯处7、1030nm滤波器8、偏振无关隔离器9组成。
本发明实施例提供的976nm泵浦源1与980/1064nmnm波分复用器2熔接；所述980/1064nmnm波分复用器2与掺镱增益光纤3进行熔接，所述掺镱增益光纤3与7：3输出耦合器4熔接，所述7：3输出耦合器4与单模双偏芯结构熔接，所述单模双偏芯结构与1030nm滤波器8熔接，所述1030nm滤波器8与偏振无关隔离器9熔接，所述偏振无关隔离器9与980/1064nmnm波分复用器2熔接；所述980/1064nmnm波分复用器2、掺镱增益光纤3、7：3输出耦合器4、单模双偏芯结构、1030nm滤波器8、偏振无关隔离器9依次连接组成光纤环形腔结构。
下面结合实施例对本发明作进一步描述。
实施例
1、由于1微米波段的限制因素，稳定的孤子形成不仅需要群速度色散和自相位调制的平衡还需要引入耗散机制，因此光纤激光器在该波段实现锁模的难度相对于1.55微米波段更大。研究人员在腔内引入多模光纤，利用多模干涉效应实现滤波和锁模的效果。分析单模光纤在1微米波段具有少模的性质，本发明仅使用单模光纤，通过对单模光纤进行双偏芯熔接，引入耗散机制，加强滤波效应，使光纤激光器在1微米波段更容易实现模式锁定。通过旋转偏振控制器，调节单模光纤中的偏振态实现了稳定的锁模。
2、本发明提供了一种基于单模双偏芯结构的可调谐锁模光纤激光器，由976nm泵浦源、980/1064nm波分复用器、掺镱增益光纤、7：3输出耦合器、偏振控制器、单模双偏芯结构、1030nm滤波器、偏振无关隔离器组成。
所述976nm泵浦源与980/1064nmnm波分复用器熔接；所述980/1064nmnm波分复用器与掺镱增益光纤进行熔接，所述掺镱增益光纤与7：3输出耦合器熔接，所述7：3输出耦合器与单模双偏芯结构熔接，所述单模双偏芯结构与1030nm滤波器熔接，所述1030nm滤波器与偏振无关隔离器熔接，所述偏振无关隔离器与980/1064nmnm波分复用器熔接。所述980/1064nmnm波分复用器、掺镱增益光纤、7：3输出耦合器、单模双偏芯结构、1030nm滤波器、偏振无关隔离器依次连接组成光纤环形腔结构。
所述976nm泵浦源是用于对激光工作物质进行激励的基础光源；
所述980/1064nmnm波分复用器用于将泵浦光和信号光耦合进同一根光纤中；
所述掺镱增益光纤中的增益物质受泵浦源发出的光激发产生一微米波段的激光；
所述7：3输出耦合器用于将腔内光分成两束，一束输出进行观测，另一束光继续在腔内进行持续振荡反馈；
所述偏振控制器缠绕在单模双偏芯结构中的双偏单模光纤上，用于改变该单模光纤中的偏振态，从而实现稳定的锁模效果；
所述单模双偏芯结构由两根SMF28e单模光纤分别熔接到一根SMF28e单模光纤两端。通过旋转偏振控制器，实现光纤激光器的模式锁定；
所述1030nm滤波器用于1微米波段激光器中的滤波，有利于该波段锁模脉冲的建立；
所述偏振无关隔离器用于使环形腔内泵浦光和信号光进行单方向传输。
3、本发明仅使用单模光纤实现了光纤激光器在1微米波段的模式锁定。采用单模双偏心结构能引入耗散机制，强化滤波效应，使光纤激光器在1微米波段更容易实现模式锁定。使用单模光纤能使激光器尾纤的模式匹配度更好，可以提高输出效率。与材料锁模相比，该结构损伤阈值高。与非线性偏振旋转锁模相比，该结构采用了全光纤的结构，利于器件集成化。
本发明在1微米波段实现了一种结构简单、全单模、低成本、利于全光纤集成化、高损伤阈值、匹配度好、传输效率高且利于锁模的光纤激光器。
实施例2
如图1所示，一种基于单模双偏芯结构的可调谐锁模光纤激光器原理示意图包括：976nm泵浦源、980/1064nm波分复用器、掺镱增益光纤、7：3输出耦合器、偏振控制器、单模双偏芯结构、1030nm滤波器、偏振无关隔离器；其中980/1064nm波分复用器、掺镱增益光纤、7：3输出耦合器、单模双偏芯结构、1030nm滤波器、偏振无关隔离器接入组成光纤环形腔结构，976nm泵浦源经过光纤接入980/1064nm波分复用器，偏振控制器缠绕在单模双偏芯结构中的双偏单模光纤上。其中单模双偏芯结构由两根单模光纤分别熔接到一根单模光纤两端。通过旋转偏振控制器，实现光纤激光器的模式锁定。
本实施例中976nm泵浦源通过980/1064nm波分复用器对掺镱增益光纤进行泵浦并产生1.064μm的激射光，通过输出7：3耦合器时，输出30％的光用于测量观察，剩余70％的光在环形腔内继续循环，激射光通过单模双偏芯结构后，经过1030nm滤波器实现滤波效果，最后经过保证光路单向运转的偏振无关隔离器。
如图2所示，单模双偏芯结构由两条单模光纤与单模光纤两端偏芯熔接构成。
以由输出耦合器的尾纤进入SMF28e为例说明在单模光纤中发生的干涉原理，经过偏芯熔接后，激发多个模式，控制偏振态使不同模式之间相位差满足π+2kπ，等效成可饱和吸收体。在1微米波段，SMF28e单模光纤有少模光纤的性质，沿着单模光纤剖面的光强也会呈现周期性变化，称光强最大点为自成像点。若要将结构等效成可饱和吸收体需满足如下条件：
L＝(2k+1)LB (1)
这时，满足所需光强透射的条件。L为单模光纤长度，LB为自成像点拍长的二分之一，k为整数。由公式(1)可知光纤长度是限制该结构成为可饱和吸收体的因素。当把偏振控制器缠绕在单模光纤上会引入双折射。光经过双折射光纤会产生附加的非线性相移，非线性的相移与双折射度的关系如下：
ΔφNL＝γL(1-B)(Px-Py) (2)
其中，γ是非线性系数，B是双折射度，Px，Py为两个垂直偏振分量的强度。从公式(2)可以看出附加的非线性相移与双折射度有关。通过旋转偏振控制器可以改变光纤的双折射度。若要使该结构能作为可饱和吸收体，相位条件应满足：
ΔβnL+ΔφNL＝(2k+1)π (3)
已知
Figure BDA0002960207480000101
代入(3)中可得：
Figure BDA0002960207480000111
通过将单模双偏芯结构缠绕进PC中，由此引入一个ΔφNL的相移变量，当通过偏振控制器偏振光纤双折射，改变光纤中光的偏振态可以使单模双偏芯结构等效为可饱和吸收体，作为锁模器件使用。当单模通过下一段单模光纤，发生的干涉原理也可用上述理论解释。通过偏振控制器控制单模双偏结构中的偏振态可以实现光纤激光器的稳定锁模。
图3中，通过在一条干涉臂上加微应变，可以改变臂长，从而改变光束输出端的耦合，由模式耦合理论，由改变臂长引起的相位变化为：
Figure BDA0002960207480000112
其中，f为波数，△L为干涉臂长差，c为真空中光速。当相位变化满足干涉相长条件时，对应波长的光会在耦合器中干涉增强输出。在图2中，在SMF28e1和SMF28e2偏芯面激发的模式一部分进入光纤包层中，一部分进入光纤纤芯中，这两个传输路径可以看成马赫曾德的两个干涉臂，最终在SMF28e2和SMF28e3界面发生干涉输出对应波长的光。包层和纤芯模式的相位可表示为：
Figure BDA0002960207480000113
当其满足干涉增强条件，可在SMF28e3后得到相应波长的光。
经实验最后获得了波长和脉宽可调谐的结果见图4和图5。其波长调谐范围为1025.8nm到1036.5nm，脉宽调谐范围为33.3ps-202ps。
如图6所示，本发明实施例提供的基于单模双偏芯结构的可调谐锁模光纤激光器的控制方法包括以下步骤：
S101，976nm泵浦源通过980/1064nm波分复用器对掺镱增益光纤进行泵浦并产生1.064μm的激射光；
S102，通过输出7：3耦合器时，输出30％的光用于测量观察，剩余70％的光在环形腔内继续循环；
S103，激射光通过单模双偏芯结构后，经过1030nm滤波器实现滤波效果，最后经过保证光路单向运转的偏振无关隔离器。
图4和图5为波长可调谐和脉宽可调谐锁模光纤激光器的实验结果。实现了10.7nm的波长可调谐效果和168.7ps脉宽可调谐效果。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但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，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于单模双偏芯结构的可调谐锁模光纤激光器的控制方法，其特征在于，所述基于单模双偏芯结构的可调谐锁模光纤激光器的控制方法包括：
步骤一，泵浦源通过波分复用器对掺镱增益光纤进行泵浦并产生激射光；
步骤二，通过输出耦合器时，输出30％的光用于测量，剩余70％的光在环形腔内继续循环；
步骤三，激射光通过单模双偏芯结构后，经过滤波器进行实现滤波，再经过用于光路单向运转的偏振无关隔离器。
2.如权利要求1所述的基于单模双偏芯结构的可调谐锁模光纤激光器的控制方法，其特征在于，步骤三中，所述单模双偏芯结构由两条单模光纤与单模光纤两端偏芯熔接构成。
3.如权利要求1所述的基于单模双偏芯结构的可调谐锁模光纤激光器的控制方法，其特征在于，所述基于单模双偏芯结构的可调谐锁模光纤激光器的控制方法，还包括：
经过偏芯熔接后，激发多个模式，控制偏振态使不同模式之间相位差满足π+2kπ，等效成可饱和吸收体；在1微米波段，SMF28e单模光纤有少模光纤的性质，沿着单模光纤剖面的光强也会呈现周期性变化，光强最大点为自成像点；若要将结构等效成可饱和吸收体需满足如下条件：
L＝(2k+1)LB (1)
其中，L为单模光纤长度，LB为自成像点拍长的二分之一，k为整数；由公式(1)知光纤长度是限制该结构成为可饱和吸收体的因素；
把偏振控制器缠绕在单模光纤上引入双折射；光经过双折射光纤会产生附加的非线性相移，非线性的相移与双折射度的关系如下：
ΔφNL＝γL(1-B)(Px-Py) (2)
其中，γ是非线性系数，B是双折射度，Px，Py为两个垂直偏振分量的强度；从公式(2)看出附加的非线性相移与双折射度有关；
通过旋转偏振控制器改变光纤的双折射度；使该结构能作为饱和吸收体，相位条件应满足：
ΔβnL+ΔφNL＝(2k+1)π (3)
已知
Figure FDA0002960207470000021
代入(3)中得：
Figure FDA0002960207470000022
4.如权利要求3所述的基于单模双偏芯结构的可调谐锁模光纤激光器的控制方法，其特征在于，通过将单模双偏芯结构缠绕进PC中，引入ΔφNL的相移变量，当通过偏振控制器偏振光纤双折射，改变光纤中光的偏振态可以使单模双偏芯结构等效为可饱和吸收体，作为锁模器件使用；通过偏振控制器控制单模双偏结构中的偏振态实现光纤激光器的稳定锁模。
5.如权利要求1所述的基于单模双偏芯结构的可调谐锁模光纤激光器的控制方法，其特征在于，所述基于单模双偏芯结构的可调谐锁模光纤激光器的控制方法，还包括：
通过干涉臂上加微应变，改变臂长，改变光束输出端的耦合，改变臂长引起的相位变化为：
Figure FDA0002960207470000023
其中，f为波数，△L为干涉臂长差，c为真空中光速；当相位变化满足干涉相长条件时，对应波长的光在耦合器中干涉增强输出；在SMF28e1和SMF28e2偏芯面激发的模式一部分进入光纤包层中，一部分进入光纤纤芯中，两个传输路径为马赫曾德的两个干涉臂，最终在SMF28e2和SMF28e3界面发生干涉输出对应波长的光；包层和纤芯模式的相位表示为：
Figure FDA0002960207470000024
当满足干涉增强条件，在SMF28e3后得到相应波长的光，波长调谐范围为1025.8nm到1036.5nm，脉宽调谐范围为33.3ps-202ps。
6.一种基于单模双偏芯结构的可调谐锁模光纤激光器，其特征在于，所述基于单模双偏芯结构的可调谐锁模光纤激光器由976nm泵浦源、980/1064nm波分复用器、掺镱增益光纤、7：3输出耦合器、偏振控制器、单模双偏芯结构、1030nm滤波器、偏振无关隔离器组成；
所述976nm泵浦源与980/1064nmnm波分复用器熔接；所述980/1064nmnm波分复用器与掺镱增益光纤进行熔接，所述掺镱增益光纤与7：3输出耦合器熔接，所述7：3输出耦合器与单模双偏芯结构熔接，所述单模双偏芯结构与1030nm滤波器熔接，所述1030nm滤波器与偏振无关隔离器熔接，所述偏振无关隔离器与980/1064nmnm波分复用器熔接；所述980/1064nmnm波分复用器、掺镱增益光纤、7：3输出耦合器、单模双偏芯结构、1030nm滤波器、偏振无关隔离器依次连接组成光纤环形腔结构。
7.如权利要求6所述的基于单模双偏芯结构的可调谐锁模光纤激光器，其特征在于，所述976nm泵浦源是用于对激光工作物质进行激励的基础光源；
所述980/1064nmnm波分复用器用于将泵浦光和信号光耦合至同一根光纤；
所述掺镱增益光纤中的增益物质受泵浦源发出的光激发产生一微米波段的激光。
8.如权利要求6所述的基于单模双偏芯结构的可调谐锁模光纤激光器，其特征在于，所述7：3输出耦合器用于将腔内光分成两束，一束输出进行观测，另一束光继续在腔内进行持续振荡反馈；
所述偏振控制器缠绕在单模双偏芯结构中的双偏单模光纤上，用于改变该单模光纤中的偏振态，实现稳定的锁模。
9.如权利要求6所述的基于单模双偏芯结构的可调谐锁模光纤激光器，其特征在于，所述单模双偏芯结构由两根SMF28e单模光纤分别熔接到一根SMF28e单模光纤两端；通过旋转偏振控制器，实现光纤激光器的模式锁定；
所述1030nm滤波器用于1微米波段激光器中的滤波；所述偏振无关隔离器用于使环形腔内泵浦光和信号光进行单方向传输。
10.一种如权利要求6～9任意一项所述基于单模双偏芯结构的可调谐锁模光纤激光器短脉冲光纤激光器在激光通信、光纤传感、工业加工、生物医学、国防科技领域上的应用。
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