[发明专利]基于类噪声锁模脉冲泵浦的超连续谱光源

说明书

技术领域

本发明涉及激光光源，特别涉及一种基于类噪声锁模脉冲泵浦的超连续谱光源，该光源用于产生宽带的超连续谱。

背景技术

超连续谱光源是一种具有超宽光谱范围的新型激光光源，与传统宽光源相比，超连续谱光源具有很明显的特点和优势，比如：超连续谱光源的光谱范围非常宽，很容易就达到两个倍频程以上；光谱的相干性很好；超连续谱的亮度很高，可以具有很高的能量密度；超连续谱光源可以具有很好的光束质量，在远距离传输时仍然能保持很小的发散，等等。因此超连续谱光源在许多领域具有非常重要的应用，比如激光雷达，长途通信，医学成像，光谱分析，光谱计量学等。

目前产生超连续谱的主流技术是通过将锁模超短脉冲或者调Q脉冲放大获得峰值功率足够高的短脉冲最后耦合进入光子晶体光纤中得到宽带超连续谱，攒脉冲种子如果采用锁模方式获得，其输出功率往往较低，放大效率较低，需要多级放大，而且一般的被动锁模激光器使用可饱和吸收体，或者偏振旋转锁模等方式，结构较为复杂成本相对较高。

发明内容

本发明目的在于克服上述现有技术的不足而提供一种基于类噪声锁模脉冲泵浦的超连续谱光源，该光源结构简单、成本相对较低、效率较高，只需一级放大就能将光脉冲放大到足够强产生高功率平坦的超连续谱。

实现本发明目的采用的技术方案是一种基于类噪声锁模脉冲泵浦的超连续谱光源，该光源包括：

类噪声锁模短脉冲种子源，用于提供稳定短脉冲；

脉冲放大系统，用于放大所述稳定短脉冲的脉冲功率；以及，

高非线性光子晶体光纤，用于展宽经过所述脉冲放大系统放大脉冲功率后的脉冲的光谱，得到覆盖紫外到中红外的平坦的超连续谱光源。

在上述技术方案中，所述类噪声锁模短脉冲种子源包括：

宽带光纤反射镜；

掺镱光纤，其一端与所述宽带光纤反射镜的尾纤熔接；

第一合束器，其与所述掺镱光纤的另一端连接；

第一半导体激光器，其通过所述合束器对所述掺镱光纤进行泵浦；

光纤耦合器，其一侧的一端与所述合束器的信号端连接，另一端作为种子源输出；另一侧两端的尾纤熔接在一起；

进一步地，所述光线耦合器另一侧两端的尾纤之间连接有偏振控制器。

在上述技术方案中，所述脉冲放大系统包括：

双包层掺镱光纤；

第二合束器，其一端与所述双包层掺镱光纤连接；以及，

第二半导体激光器，分别通过所述第二合束器为双包层掺镱光纤提供泵浦。

在上述技术方案中，所述超连续谱光源还包括：

第二光纤隔离器，分别与所述光纤耦合器的种子源输出端与第一光纤隔离器的另一端连接；以及，

第三耦合器，连接所述双包层掺镱光纤和高非线性光子晶体光纤；放大的类噪声短脉冲从所述双包层掺镱光纤通过第三耦合器进入高非线性光子晶体光纤后产生稳定的超宽带超连续谱。

进一步地，所述第三隔离器尾纤与高非线性光子晶体光纤按以下方式熔接：

如果需要的超连续谱能扩展到500nm以下，可见光比例大于10％，选用纤芯小于4μm，占空比大于40％的光子晶体光纤，采用过渡光纤一端与第二光纤隔离器连接，另一端与高非线性光子晶体光纤熔接；

如果需要的超连续谱功率达到5W以上，选用纤芯大于4μm，占空比小于80％的光子晶体光纤与第二隔离器尾纤进行熔接。

更进一步地，所述高非线性光子晶体光纤的尾部可以熔接一段单模光纤或者多模光纤。

本发明实现超连续谱光源的原理如下：

种子采用双包层或者单包层掺镱光纤，用多模或者单模LD进行泵浦，能够获得较高功率的种子输出，输出功率可以达到W量级。光腔采用线型腔，结构非常简单，一端使用宽带光纤反射镜，另一端采用分光比光纤耦合器同一侧两端相连形成一个非线性光纤环形镜，另一侧一端连接到腔内，另一端作为种子级脉冲的输出端。非线性光纤环形镜是实现类噪声锁模的关键器件，非线性光纤环形镜对脉冲的非线性响应导致了脉冲的压缩，实现了类噪声锁模。类噪声脉冲的输出功率可以达到瓦量级，随着泵浦功率的加大，脉宽从100ps左右展宽到纳秒量级，种子源中心波长在1065-1090nm，光谱宽度很宽可以达到40-80nm,非常有利于高效率的放大。