[发明专利]色散控制的全光纤超连续产生装置和应用

说明书

本发明专利公开了一种基于色散控制的全光纤超连续产生装置，所述装置包括：超短脉冲激光种子、色散补偿光纤、光纤二极管泵源、光纤型波分复用器、增益光纤、拉锥光子晶体光纤和光纤准直输出头。本发明专利提出了一种新型光纤压缩脉冲和产生超连续谱的方法，利用光子晶体光纤色散可调性质和极强的非线性，可以将超连续谱产生装置做成全光纤结构，极大地减小了装置的体积并提高了系统的稳定性，在光纤光梳，生物成像，超快光谱学，原子光谱测量等领域具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于超快激光技术领域，尤其涉及一种色散控制的全光纤超连续产生装置和应用。

背景技术

近二十年，光纤激光器由于其稳定，易于集成，免维护等特性，得到了很大的发展。依托光纤激光器也开展了一系列的研究工作。在其中，超连续谱产生因为其在生物科学，精密加工，医学成像，特别是光纤光梳方面的应用，受到了越来越多的关注。

光学频率梳的概念提出于上世纪70年代，90年代随着锁模激光器的发展，光学频率梳的研究取得了极大的进步。2005年Hansch和Hall教授由于他们在精密光谱学，包括光学频率梳方面的贡献被授予诺贝尔物理学奖。光学频率梳的定义为：锁模激光在时域上表现为一系列的光脉冲，每个脉冲都是由载波和包络组成，脉冲在传播过程中，由于群速度的不同，二者会产生一定的偏移，这个偏移就是载波包络相位。对应到频域上，锁模激光由一系列等间隔的梳齿组成，梳齿间隔为重复频率，梳齿整体与零频的偏移量为载波包络相移频率。锁模激光任意梳齿的频率均可用重复频率和载波包络相移频率的叠加表示，而一旦稳定了重复频率和载波包络相移频率，那么就实现了整个梳齿的稳定，得到了一个完整的光学频率梳。一般来说，重复频率可以直接测得，而载波包络相移频率的测量通常需要使用f-2f自参考的技术，利用光谱的低频部分倍频，产生的高频成分再与相近的频率梳齿拍频，产生载波包络相移频率，对应时域光谱而言，这就要求至少需要获得一个倍频程以上的超连续光谱。

传统意义上的光纤超连续谱产生装置通常由种子源，放大器，压缩器，光谱展宽4个部分构成，在其中不可避免的出现空间元件的使用，这无疑增加了系统的体积和不稳定性。特别是对于1微米掺镱光纤的脉冲压缩，基本上都是使用空间元件去实现的。原因是因为脉冲压缩的过程实际是色散补偿的过程，在1微米波段，普通单模光纤和增益光纤引入的均为正色散，无法互相补偿，所以在1微米波段通常使用光栅对，棱镜对，啁啾镜等空间器件对腔内的色散进行补偿。

发明内容

因此，本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种色散控制的全光纤超连续产生装置和应用。

在阐述本发明的技术方案之前，定义本文中所使用的术语如下：

术语“超短脉冲激光种子”是指：可产生飞秒(10^-15s)脉冲的锁模振荡器，包括但不限于全固态锁模振荡器，光纤锁模振荡器，钛宝石振荡器等。

为实现上述目的，本发明的第一方面提供了一种色散控制的全光纤超连续产生装置，所述装置包括：超短脉冲激光种子、色散补偿光纤、光纤二极管泵源、光纤型波分复用器、增益光纤、拉锥光子晶体光纤和光纤准直输出头。

根据本发明第一方面的装置，其中，所述超短脉冲激光种子为飞秒光纤激光器；

优选地，所述锁模方式采用非线性偏振选择的锁模方式；

更优选地，所述锁模激光中心波长为900～1100nm，优选为950～1050nm，最优选为1035nm；和/或带宽为30～50nm，优选为35～45nm，最优选为40nm。

根据本发明第一方面的装置，其中，所述色散补偿光纤在1μm处提供负色散用于补偿整个系统的正色散；

优选地，所述色散补偿光纤选自以下一种或多种：光子晶体光纤、3C光纤，啁啾布拉格光纤，优选为高非线性光子晶体光纤；