[发明专利]一种光谱可控、输出功率可调谐的非相干超连续谱光源

说明书

本发明属于光纤激光技术领域，尤其涉及一种光谱可控、输出功率可调谐的非相干超连续谱光源。包括：随机脉冲光纤激光器，单模光纤，双包层掺镱/拉锥掺镱光纤放大器，高非线性中红外软玻璃光纤；本发明通过选择不同的超连续谱产生模块可以实现近红外一个波段或中红外一个波段、可见光‑近红外两个波段或近红外‑中红外两个波段、可见光‑中红外三个波段等三种模式非相干超连续谱输出，并且通过组合控制单模光纤的长度、双包层掺镱/拉锥掺镱光纤放大器中泵浦源输出功率和高非线性中红外软玻璃光纤的长度不仅可以实现输出光谱范围和形状的控制，而且还可以在输出光谱范围和形状固定的情况下实现超连续谱输出功率的可调谐。

技术领域

本发明属于光纤激光技术领域，尤其涉及一种光谱可控、输出功率可调谐的非相干超连续谱光源，可满足光谱分析、食品检测、光通信、生物医学成像等方面的特殊应用需求。

背景技术

超连续谱是由脉冲激光在非线性介质中传输时在多种非线性效应共同作用下导致光谱大范围展宽的结果，目前非线性介质主要有光子晶体光纤、高非线性光纤和光纤放大器等。由于受非线性介质材料和泵浦脉冲激光波长的限制，目前超连续谱光源主要集中在可见光至中红外波段。

目前关于非相干超连续谱光源的报道比较少，而关于相干超连续谱光源的报道有很多，大部分是由相干的脉冲激光进行泵浦，产生的超连续谱也是相干的，且输出超连续谱的光谱范围要么覆盖可见光、近红外和中红外三个波段中的某一两个波段，要么覆盖整个可见光至中红外三个波段，并且输出超连续谱的光谱范围和形状是在泵浦源输出最大功率时实现的，所以单纯调节泵浦源输出功率无法使输出光谱的范围和形状控制在有特定需求的波段，并且在输出光谱范围和形状固定的情况下无法实现超连续谱输出功率的调谐。而在超连续谱光源的实际应用中，不同方面对超连续谱光源的光谱范围和形状以及输出功率有不同的需求。比如在傅立叶变换光谱分析仪应用方面，只需要近红外一个波段的超连续谱光源；在分子指纹研究方面，只需要中红外一个波段的超连续谱光源；在人体皮肤吸收和反射系数测量以及食品检测方面，需要可见光至近红外两个波段的超连续谱光源，在光通信方面，需要近红外至中红外两个波段的超连续谱光源，而在光学频率梳和生物医学成像等方面，需要可见光至中红外三个波段的超连续谱光源；在某些应用比如光电探测器和相机损伤阈值测量方面，还需要在超连续谱光源输出光谱范围和形状固定的前提下，输出功率可调谐。目前公开报道的超连续谱光源要么无法满足某些方面的特殊应用需求，要么超连续谱光源的某些波段没有被利用，只利用了其中一两个波段，导致资源和成本的浪费。

因此，现有可见光至中红外波段超连续谱光源无法实现输出光谱范围和形状的控制，并且在输出光谱范围和形状固定的情况下超连续谱的输出功率不可调谐，极大限制了超连续谱光源的应用范围。

发明内容

本发明的目的在于提出一种在可见光至中红外波段输出光谱可控、输出功率可调谐的非相干超连续谱光源，旨在满足某些应用方向对超连续谱光源输出光谱和功率的特定需求。该超连续谱光源既可以输出近红外一个波段或中红外一个波段的超连续谱，又可以输出可见光至近红外两个波段以及近红外至中红外两个波段的超连续谱，还可以输出可见光至中红外三个波段的超连续谱，并且在输出光谱范围和形状固定的情况下，还可以实现超连续谱输出功率的可调谐。

本发明是这样实现的，一种光谱可控、输出功率可调谐的非相干超连续谱光源，包括：

随机脉冲光纤激光器1，用于泵浦单模光纤2产生多级斯托克斯光；

单模光纤2，其输入端连接所述随机脉冲光纤激光器1的输出端，其输出端连接超连续谱产生模块的输入端，单模光纤2在随机脉冲光纤激光器1输出的随机脉冲激光泵浦下产生多级斯托克斯光；

所述随机脉冲光纤激光器1和单模光纤2作为整个系统的输入模块，脉冲光纤激光器1输出的随机脉冲激光及其泵浦单模光纤2产生的多级斯托克斯光一起作为后续超连续谱产生模块的输入信号；