[发明专利]一种超连续光谱产生装置

说明书

技术领域

本申请涉及光学领域，具体涉及一种超连续光谱产生装置。

背景技术

超连续(Supercontinuum，SC)谱的产生指的是当高功率的超短光脉冲在通过非线性光学介质(如固体、液体气体和半导体等)的过程中，由于介质中的各种非线性效应作用，传输脉冲的光谱中会产生许多新的频率成分，使得输出脉冲光谱宽度远大于入射脉冲的谱宽。SC谱范围可从可见光一直延续到紫外和红外区域。其频率谱展宽机理来自非线性光学介质中的自聚集、自相位调制、交叉相位调制、四波混频和受激拉曼散射等非线性效应的共同作用。光纤技术的迅速发展促进了SC谱技术的发展与完善，其应用不断扩大至频率计量，超短脉冲的产生、光学相干断层扫描、激光度量学及光通信系统等。连续光泵浦的超连续谱有着高能量输入和高频谱展宽的特点，但一般难以实现能量稳定分布和好的光谱相干性。

发明内容

根据本发明的一方面，提供一种超连续光谱产生装置，其包括泵浦源、触发源、耦合器、光谱展宽器件。泵浦源和触发源分别连接至耦合器，耦合器连接至光谱展宽器件。泵浦源用于产生连续泵浦光并传送至耦合器；触发源用于产生飞秒级别的种子源光并传送至耦合器；耦合器用于按照设定的功率比例接收连续泵浦光和种子源光并输出混合光至光谱展宽器件；光谱展宽器件用于对耦合器输出的混合光进行光谱展宽，从而产生超连续光谱。

本发明结合了连续波泵浦和相干飞秒种子源的优点，例如利用一个很微弱的相干飞秒激光脉冲作为种子源，即可产生高质量的、展宽范围更大的超连续光谱，且显著提高了光谱相干性、信噪比，提高了长波长波段孤子峰值功率的分布。同时，微弱飞秒种子源光相对容易获得，降低了装置的制造成本。

附图说明

图1为实施例一的超连续光谱产生装置示意图；

图2为现有技术的超连续光谱产生装置频谱输入示意图；

图3为现有技术的超连续光谱产生装置频谱输出示意图；

图4为现有技术的超连续光谱产生装置输出能量统计图；

图5为实施例一的超连续光谱产生装置频谱输入示意图；

图6为实施例一的超连续光谱产生装置频谱输出示意图；

图7为实施例一的超连续光谱产生装置输出能量统计图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本申请作进一步详细说明。

实施例一：

如图1所示为本实施例的超连续光谱产生装置，其包括连续光泵浦源1、飞秒种子源2、光隔离器3、光纤耦合器4、光谱展宽器件5、输出端6。

本实施例中，优选地，连续光泵浦源1通过光隔离器3连接至光纤耦合器4的输入端，在本发明其它的实施方式中，可以不用设置光隔离器3。飞秒种子源2也连接至光纤耦合器4的输入端，光纤耦合器4的输出端连接至光谱展宽器件5的输入端；本实施例的光谱展宽器件5采用高非线性系数光纤，例如HNL-DSF光纤、光子晶体光纤PCF等，高非线性系数光纤能够使光谱迅速得到增宽。在一种实施方式中，为了在实际的光通信应用的波段上(例如1500nm)有较好效果，光谱展宽器件为一段高非线性色散移位光纤，连续泵浦光和种子源光混合后经高非线性色散移位光纤进行光谱展宽，形成超连续光谱。在一具体实施例中，高非线性色散移位光纤的二、三阶色散系数分别为-0.17ps²/km和0.0393ps³/km，非线性系数为15/W/km，损耗为10dB/km，长度为400m。高非线性系数光纤5的输出端连接至输出模块6。

超连续光谱的产生过程如下，连续光泵浦源1产生连续泵浦光并经由光隔离器3传送至光纤耦合器4的输入端，例如连续光泵浦源1通过激励粒子反转产生连续激光，连续泵浦光的中心波长可以设计为1486nm，光功率为6W。光隔离器3的设置主要用于阻止从光耦合器4反射回连续光泵浦源1的小部分光烧毁连续光泵浦源1。飞秒种子源2产生飞秒级别的种子源光并传送至光纤耦合器4；光纤耦合器4按照设定的功率比例接收连续泵浦光和种子源光并混合后输出合光至高非线性系数光纤5，高非线性系数光纤5对光纤耦合器4输出的混合光进行光谱展宽，在光谱展宽的过程中种子源对泵浦光形成触发控制，从而产生超连续光谱并经由输出模块6进行光处理(例如反射/透射到预定方向)，从而从输出模块6输出符合发射方向的超连续光谱。