CN115579721B - 一种多波长激光的生成系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供的多波长激光的生成系统及方法，应用于激光技术领域，所述系统包括：激光器、光纤合束器、光纤分束器；所述激光器，用于生成预设波长的激光，所述激光器生成的激光依次经过所述光纤合束器和所述光纤分束器；所述光纤合束器，用于接收所述激光器生成的激光和所述第二路激光，并进行合束；将合束后的激光传输至所述光纤分束器；所述光纤分束器，用于对输入的激光进行分束，得到第一路激光和第二路激光，并将所述第一路激光输出。可以利用单频激光器复制相同波长另一路单频激光输出，不但可以实现多路不同波长激光同时输出，还可以降低多种波长的激光所需的成本。

Description

一种多波长激光的生成系统及方法
技术领域
本发明涉及激光技术领域，特别是涉及一种多波长激光的生成系统。
背景技术
光纤激光器种子源高功率光纤激光器放大、光谱合成、高精度光谱测量等领域具有广泛的应用前景，受到了研究者的极大关注。其中，光谱合成技术是将多个不同波长的激光器进行非相干合束，实现高功率激光输出，它要求各路激光的输出波长不一样，一般实现不同波长激光器的方法主要包括：应力或温度改变FBG的中心波长、使用未抽运掺杂光纤可饱和吸收体和级联滤波器件等。
然而，通过光谱合成技术，当所需激光器波长数量众多时，由于每个激光波长的参数均有差异，制作成本较高、难度较大。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种多波长激光的生成系统及方法，利用单频激光器复制相同波长另一路单频激光输出，不但可以实现多路不同波长激光同时输出，还可以降低多种波长的激光所需的成本，用以解决生成多种波长的激光所需的成本高的问题。具体技术方案如下：
按照本申请的一个方面，提供了一种多波长激光的生成系统，所述系统包括：激光器、光纤合束器、光纤分束器；
所述激光器，用于生成预设波长的激光，所述激光器生成的激光依次经过所述光纤合束器和所述光纤分束器；
所述光纤合束器，用于接收所述激光器生成的激光和所述第二路激光，并进行合束；将合束后的激光传输至所述光纤分束器；
所述光纤分束器，用于对输入的激光进行分束，得到第一路激光和第二路激光，并将所述第一路激光输出。
在一种可能的实施方式中，所述系统还包括光纤放大器；所述激光器生成的激光依次经过所述光纤合束器、所述光纤放大器和所述光纤分束器；
所述光纤放大器，用于对输入的所述合束后的激光进行放大，并将放大后的激光传输至所述光纤分束器。
在一种可能的实施方式中，所述系统还包括第一光开光和第一激光检测与信号处理器；所述激光器生成的激光依次经过所述第一光开光、所述光纤合束器、所述光纤放大器和所述光纤分束器；
所述第一激光检测与信号处理器，用于检测所述光纤合束器出口的激光，并根据检测结果对所述第一光开关进行控制。
在一种可能的实施方式中，所述第一激光检测与信号处理器，具体用于当检测到所述光纤合束器出口的激光的光信号时，控制所述第一光开关进行关闭。
在一种可能的实施方式中，所述激光器为波长可调谐激光器。
在一种可能的实施方式中，所述系统还包括相位调制器；
所述第二路激光经过所述相位调制器至所述光纤合束器；
所述相位调制器，用于对输入的激光进行相位的调制。
在一种可能的实施方式中，所述系统还包括第二光开关、第二激光检测与信号处理器和第一调制电信号发生器；所述光纤分束器，还用于对输入的激光进行分束，得到第三路激光；
所述第二路激光依次经过所述第二光开关和所述相位调制器至所述光纤合束器；
所述第一调制电信号发生器，用于对所述相位调制器进行控制；
所述第二激光检测与信号处理器，用于对所述第三路激光进行光信号的检测，并将检测结果反馈至所述调制电信号发生器和所述激光器；在所述检测结果为所述第二激光检测与信号处理器检测到所述第三路激光中的光信号时，控制所述激光器进行关闭。
在一种可能的实施方式中，所述系统还包括第三光开关、第三激光检测与信号处理器和第二调制电信号发生器；
所述第二路激光依次经过所述第三光开关和所述相位调制器至所述光纤合束器；
所述第三激光检测与信号处理器，用于对所述光纤合束器出口进行光信号的检测，并将检测结果反馈至所述调制电信号发生器和所述激光器；在所述检测结果为所述第二激光检测与信号处理器检测到所述光纤合束器出口的光信号时，控制所述激光器进行关闭。
在一种可能的实施方式中，所述激光器为波长可调谐单频激光器。
按照本发明的第二方面，提供一种多波长激光的生成方法，应用所述的多波长激光的生成系统实现，包括：S1：使用波长可调谐激光器，波长设置为λ1，出光，通过合束器件输出；
S2：将合束器件的输出激光进行功率放大；
S3：将功率放大后的激光利用光纤分束器进行分束，一部分用于反馈，一部分用于监测，另一部分作为激光输出；
S4：利用激光监测与信号处理模块监测输出激光的输出光谱特性并进行信号处理，根据信号处理结果控制光开关的开关状态，同时反馈光路中相位调制器的调制信号。
本发明实施例有益效果：
本发明实施例提供的多波长激光的生成系统，所述系统包括：激光器、光纤合束器、光纤分束器；所述激光器，用于生成预设波长的激光，所述激光器生成的激光依次经过所述光纤合束器和所述光纤分束器；所述光纤合束器，用于接收所述激光器生成的激光和所述第二路激光，并进行合束；将合束后的激光传输至所述光纤分束器；所述光纤分束器，用于对输入的激光进行分束，得到第一路激光和第二路激光，并将所述第一路激光输出。可以利用单频激光器复制相同波长另一路单频激光输出，不但可以实现多路不同波长激光同时输出，还可以降低多种波长的激光所需的成本。
当然，实施本发明的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中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，还可以根据这些附图获得其他的实施例。
图1为本申请实施例提供的多波长激光的生成系统的一种结构示意图；
图2为本申请实施例提供的多波长激光的生成系统的另一种结构示意图；
图3为本申请实施例提供的多波长激光的生成系统的又一种结构示意图；
图4为本申请实施例提供的多波长激光的生成系统的再一种结构示意图；
图5为本发明实施例提供的多波长激光的生成方法流程示意图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员基于本申请所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本申请实施例提供了一种多波长激光的生成系统，参见图1，上述系统包括：激光器101、光纤合束器102、光纤分束器103；
激光器101，用于生成预设波长的激光，激光器生成的激光依次经过光纤合束器和光纤分束器；
光纤合束器102，用于接收激光器生成的激光和第二路激光，并进行合束；将合束后的激光传输至光纤分束器；
光纤分束器103，用于对输入的激光进行分束，得到第一路激光和第二路激光，并将第一路激光输出。
在一种可能的实施方式中，激光器为波长可调谐激光器。
可见，通过本发明可以利用一台可调谐激光器作为源，通过激光放大后环形反馈的方式，实现可调谐波段内任意波长激光的输出，输出的激光与可调谐激光器的设置波长一致。当环形光路稳定运转后，拿掉可调谐激光器，环形光路的输出激光继承了可调谐激光的特性，可作为另一个单独的激光种子源使用，改变可调谐单频激光器的波长，重复上述操作，可以实现多路不同波长激光同时输出。特别的，使用本发明中的光路设计和相位补偿控制，可以利用单频激光器复制相同波长另一路单频激光输出。
在一种可能的实施方式中，系统还包括光纤放大器；激光器生成的激光依次经过光纤合束器、光纤放大器和光纤分束器；
光纤放大器，用于对输入的合束后的激光进行放大，并将放大后的激光传输至光纤分束器。
在一种可能的实施方式中，系统还包括第一光开光和第一激光检测与信号处理器；激光器生成的激光依次经过第一光开光、光纤合束器、光纤放大器和光纤分束器；
第一激光检测与信号处理器，用于检测光纤合束器出口的激光，并根据检测结果对第一光开关进行控制。
在一种可能的实施方式中，第一激光检测与信号处理器，具体用于当检测到光纤合束器出口的激光的光信号时，控制第一光开关进行关闭。
一个例子中，上述的波长可调谐激光器也可为波长不可调谐激光器，可利用本方法复制单波长激光输出。
一个例子中，上述的波长可调谐单频激光器中心波长取值范围在掺镱激光器的900nm至1200nm之间、掺饵激光器的1500nm至1600nm之间、掺铥激光器的1900nm至2100nm之间中的一个或多个范围内。
一个例子中，上述的激光放大，可以为一级激光放大，也可以为多级激光放大。
一个例子中，上述的环形光路中，可以加光隔离器，也可以不加光隔离器。
一个例子中，上述的合束器可以为2×1、2×2，也可以为M×N合束器。
一个例子中，上述的光纤分束器，可以为1分3分束器，也可以1分N（N为大于3的整数），也可以为2×2分束器，也可为几种分束器串联。
如图5所示，一个例子中，生成多种波长的激光的步骤如下：
第一步，使用一台波长可调谐激光器，波长设置为λ1，出光，然后通过合束器件输出；
第二步，将合束器件的输出激光进行功率放大；
第三步，将功率放大后的激光利用光纤分束器进行分束，一部分用来反馈，一部分用来监测，另一部分作为激光输出；
第四步，利用激光监测与信号处理模块监测输出激光的输出光谱特性并进行信号处理，根据信号处理结果控制光开关的开关状态，同时反馈光路中相位调制器的调制信号；
为了说明本申请实施例的系统，以下结合具体实施例进行说明，参见图2，包括输出可调谐激光器（1）的波长设置为1064nm,光开关（2）后，再通过2×2光纤合束器（3），部分光通过光纤放大器（4）后再通过1×2光纤分束器（5）进行分束，2×2光纤分束器（3）的分束光做为监测光，对其进行激光监测与信号处理（6），2×2光纤分束器（3）的一路作为反馈光，通过光开关（2）控制波长可调谐激光器（1）的出光时间，当激光监测与信号处理（6）探测到目标信号后，此关闭波长可调谐激光器（1）与光开关（2），利用光路自身的循环，实现1064nm激光输出。改变波长可调谐激光器的波长，利用另一个相同的光路，重复以上步骤，可同时得到另一个波长的激光输出。
在一种可能的实施方式中，上述系统还包括相位调制器；
第二路激光经过相位调制器至光纤合束器；
相位调制器，用于对输入的激光进行相位的调制。
在一种可能的实施方式中，系统还包括第二光开关、第二激光检测与信号处理器和第一调制电信号发生器；光纤分束器，还用于对输入的激光进行分束，得到第三路激光；
第二路激光依次经过第二光开关和相位调制器至光纤合束器；
第一调制电信号发生器，用于对相位调制器进行控制；
第二激光检测与信号处理器，用于对第三路激光进行光信号的检测，并将检测结果反馈至调制电信号发生器和激光器；在检测结果为第二激光检测与信号处理器检测到第三路激光中的光信号时，控制激光器进行关闭。
为了说明本申请实施例的系统，以下结合另一具体实施例进行说明，参见图3，包括输出可调谐单频激光器（1）的波长设置为1064nm,通过2×1光纤合束器（2）后，通过光纤放大器（3）后再通过1×3光纤分束器（4）进行分束，其中一束光做为监测光，对其进行激光监测与信号处理（5），一路作为反馈光，通过光开关（6）和相位调制器（7）后，再通过2×1光纤合束器（2）输出，将激光监测与信号处理（5）得到的信息反馈给调制电信号发生器（8），当激光监测与信号处理探测到单频激光输出后，保持光开关（6）常闭合状态，同时关闭波长可调谐单频激光器（1），利用光路自身的循环，实现1064nm单频激光输出。改变波长可调谐单频激光器的波长，利用另一个相同的光路，重复以上步骤，可同时得到另一个波长的单频激光输出。
在一种可能的实施方式中，系统还包括第三光开关、第三激光检测与信号处理器和第二调制电信号发生器；
第二路激光依次经过第三光开关和相位调制器至光纤合束器；
第三激光检测与信号处理器，用于对光纤合束器出口进行光信号的检测，并将检测结果反馈至调制电信号发生器和激光器；在检测结果为第二激光检测与信号处理器检测到光纤合束器出口的光信号时，控制激光器进行关闭。
在一种可能的实施方式中，激光器为波长可调谐单频激光器。
为了说明本申请实施例的系统，以下结合另一具体实施例进行说明，参见图4，包括输出可调谐单频激光器（1）的波长设置为1064nm,通过2×2光纤分束器（2）后，部分光通过光纤放大器（3）后再通过1×2光纤分束器（4）进行分束，2×2光纤分束器（2）的分束光做为监测光，对其进行激光监测与信号处理（5），1×2光纤分束器（4）的一路作为反馈光，通过光开关（6）和相位调制器（7）后，再通过2×2光纤合束器（2）输出，将激光监测与信号处理（5）得到的信息反馈给调制电信号发生器（8），获得单频激光输出后，保持光开关（6）常闭合状态，同时关闭波长可调谐单频激光器（1），利用光路自身的循环，实现1064nm单频激光输出。改变波长可调谐单频激光器的波长，利用另一个相同的光路，重复以上步骤，可同时得到另一个波长的单频激光输出。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线（例如同轴电缆、光纤、数字用户线（DSL））或无线（例如红外、无线、微波等）方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质（例如固态硬盘Solid State Disk (SSD)）等。
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“包括一个……”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。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，相关之处参见其他实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种多波长激光的生成系统，其特征在于，包括：激光器、光纤合束器、光纤分束器；
所述激光器，用于生成预设波长的激光，所述激光器生成的激光依次经过所述光纤合束器和所述光纤分束器；
所述光纤合束器，用于接收所述激光器生成的激光和第二路激光，并进行合束；将合束后的激光传输至所述光纤分束器；
所述光纤分束器，用于对输入的激光进行分束，得到第一路激光和第二路激光，并将所述第一路激光输出；
所述系统还包括第一光开关和第一激光检测与信号处理器；所述激光器生成的激光依次经过所述第一光开关、所述光纤合束器、光纤放大器和所述光纤分束器；
所述第一激光检测与信号处理器，用于检测所述光纤合束器出口的激光，并根据检测结果对所述第一光开关进行控制，其中，所述第一光开关控制波长用于调谐所述激光器的出光时间，当所述第一激光检测与信号处理器探测到目标信号后，关闭所述激光器与所述第一光开关，利用光路自身的循环实现一路激光的输出，当改变所述激光器的波长利用另一光路时生成另一波长的激光；
所述第一激光检测与信号处理器，具体用于当检测到所述光纤合束器出口的激光的光信号时，控制所述第一光开关进行关闭。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括光纤放大器；所述激光器生成的激光依次经过所述光纤合束器、所述光纤放大器和所述光纤分束器；
所述光纤放大器，用于对输入的所述合束后的激光进行放大，并将放大后的激光传输至所述光纤分束器。
3.根据权利要求1-2任一所述的系统，其特征在于，所述激光器为波长可调谐激光器。
4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述系统还包括相位调制器；
所述第二路激光经过所述相位调制器至所述光纤合束器；
所述相位调制器，用于对输入的激光进行相位的调制。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述激光器为波长可调谐单频激光器。
6.一种多波长激光的生成方法，其特征在于，应用如权利要求1-4中任一项所述的多波长激光的生成系统实现，包括：
S1：使用波长可调谐激光器，波长设置为λ1，出光，通过合束器件输出；
S2：将合束器件的输出激光进行功率放大；
S3：将功率放大后的激光利用光纤分束器进行分束，一部分用于反馈，一部分用于监测，另一部分作为激光输出；
S4：利用激光监测与信号处理模块监测输出激光的输出光谱特性并进行信号处理，根据信号处理结果控制第一光开关的开关状态，同时反馈光路中相位调制器的调制信号。
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