[实用新型]一种全光纤结构飞秒脉冲光参量振荡器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种振荡器，特别涉及一种全光纤结构飞秒脉冲光参量振荡器。

背景技术

相干反斯托克斯拉曼散射(CARS)显微成像技术通过探测物质分子固有的分子振动光谱特性来获取电场样品的分子组成和结构信息，将多束激光入射到待测样品中，入射激光光场与物质分子相互作用，使物质分子固有的振动得到共振增强从而获得强度大、方向性好的分子振动光谱。不同于荧光显微成像方法，CARS是一种典型的非标记显微成像技术，广泛应用于活体细胞内的脂类分子显微观察，灵敏度高且具有良好的化学特异性及三维层析能力。

CARS属于三阶非线性效应，本质上是一种四波混频过程，反斯托克斯信号光的产生需要同步的泵浦光和斯托克斯光，且二者频率差需要刚好匹配分子某一化学键的振动频率来实现共振增强的效果。反斯托克斯光的强度正比于泵浦光强的平方以及斯托克斯光强，过程中共有四个光子参与，且满足动量守恒和能量守恒。光纤中四波混频的产生通常要满足相位匹配条件，实现方式通常为使其工作在零色散点附近或反常群速度色散区，抑或是采用多模光纤，使光纤中的模式色散能够补偿材料色散，不同频率的激光在光纤中得以保持近乎相同的群速度。

通常用作CARS光源来产生泵浦光和斯托克斯光脉冲的激光器可以为两台同步的固体锁模激光器或者是一台结合光参量振荡器的锁模脉冲激光器，显然后者避免了复杂的脉冲同步过程，使得整个CARS系统更为简单高效、成本低廉。特别是近年来光纤激光技术飞速发展，光纤激光器以其精巧的结构、优异的性能以及低廉的价格迅速地在市场中占有一席之地。基于光纤激光器各种应用也层出不穷，蓬勃发展。将光纤激光器与频率转换过程结合可以轻易获得用于CARS的激光光源。基于非线性晶体的光参量振荡器(OPO)、光纤中的孤子自频移以及超连续谱产生是几种常用的频率转换方法。其中基于非线性晶体的OPO系统不仅需要繁复的准直过程，而且频移孤子会有一定程度光谱展宽，导致共振信号光和非共振背景的对比度降低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对上述问题，提供了一种全光纤结构飞秒脉冲光参量振荡器，易于搭建、方便集成，采用精密的延时装置及反馈控制装置，极大地提升参量振荡器泵浦信号转化效率，是一种可用于CARS显微成像的飞秒量级脉冲光源。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种全光纤结构飞秒脉冲光参量振荡器，其特征在于，包括飞秒脉冲种子源、波分复用器、高非线性光纤、复合器件、光纤分束器、延时装置和延时反馈控制装置；所述飞秒脉冲种子源的输出端连接波分复用器的泵浦端，所述波分复用器的信号端连接延时装置的输出端，所述波分复用器的公共端经高非线性光纤连接复合器件的公共端，所述复合器件的一个透射端连接光纤分束器的输入端，所述光纤分束器的两个输出端分别连接延时装置和延时反馈控制装置的输入端，所述延时反馈控制装置的输出端连接延时装置的延时端。

其中，所述飞秒脉冲种子源、波分复用器、高非线性光纤、复合器件、光纤分束器、延时装置和延时反馈控制装置之间的连接均通过尾纤熔接耦合。

其中，所述飞秒脉冲种子源为光纤耦合输出的飞秒脉冲锁模光纤激光器。

其中，所述复合器件集成了波分复用器和分束器的功能，具有一个公共端、一个反射端和两个透射端。

其中，所述延时装置包括粗调光纤延时线和精调光纤延时线。

其中，所述精调光纤延时线包括延时光纤和压电陶瓷，所述压电陶瓷与部分延时光纤相固定。

其中，所述粗调光纤延时线为大范围调节的光纤延时线。

其中，所述压电陶瓷与延时光纤为胶黏固定。

其中，所述高非线性光纤为光子晶体光纤。

本实用新型的有益效果为：

1、本实用新型采用全光纤结构，体积小巧，结构简单，搭建方便，易于维护；

2、本实用新型采用全保偏结构，大大提高系统稳定性及抗环境干扰能力，并能够获得单一线偏振的输出激光。

3、本实用新型采用飞秒脉冲种子源作为泵浦源，更有利于四波混频过程的产生，提高泵浦信号转化效率；

4、本实用新型反馈控制部分采用粗调和精调相结合的方式，粗调选用大范围工作的光纤延时线，精调采用压电陶瓷来精确控制光纤长度，并用延时反馈控制电路来精确控制脉冲延时量，优化反馈脉冲与初始脉冲的时域重合，提高参量转换效率，同时稳定输出功率。

附图说明

图1本实用新型的结构示意图；

图2本实用新型的具体实施例示意图；