一种高功率超连续谱激光系统技术方案

本实用新型专利技术公开的高功率超连续谱激光系统，包括：种子激光源、与种子激光源光纤连接的放大组件以及与放大组件光纤连接的光子晶体光纤组件。光子晶体光纤组件包括：依次连接的N个光子晶体光纤，N个光子晶体光纤中的第i个光子晶体光纤的纤芯和非线性系数均大于第i+1个光子晶体光纤的纤芯和非线性系数。种子激光经过放大组件进行功率放大后输送至光子晶体光纤组件中，在光子晶体光纤组件的作用下，会发生各种非线性效应，使频谱展宽至几百纳米甚至更宽，进而输出超连续谱激光，通过采用光子晶体光纤组件中的光子晶体光纤的纤芯分段逐级递减，且非线性系数分段逐级递增的方式，来降低耦合的热负载，便于热管理，进而可以实现高功率超连续谱输出。

A High Power Supercontinuous Spectrum Laser System

【技术实现步骤摘要】
一种高功率超连续谱激光系统
本技术属于激光
，具体涉及一种高功率超连续谱激光系统。
技术介绍
激光脉冲在高非线性介质中传输时，会发生各种非线性效应，使频谱展宽至几百纳米甚至更宽，这种极端的频谱展宽现象称为超连续谱的产生。超连续谱光源和其它光源相比，具有连续谱带宽、稳定可靠、相干性好等诸多优点。超连续谱激光在生物医学、光计量学、光通信、相干测量、光学显示以及光谱分析等许多方面都有非常重要的应用价值。相对于其它固体或液体非线性介质，高非线性光纤作为非线性介质，以其轻便稳定的物理特性，更适合于用在具有实用价值的超连续谱产生系统中。然而，作为泵浦的激光向非线性光纤的耦合是限制超连续谱平均功率的一个重要因素，因此，如何高效耦合光子晶体光纤与石英光纤成为了研究的对象。本申请专利技术人在研究本申请时发现：现有的大功率激光耦合装置均采取拉锥的方式实现光子晶体光纤与石英光纤的熔接，由于拉锥这一工艺水平对耦合方式要求较高，使得耦合效率难以提高，且这种耦合方法还对环境要求苛刻，难以实现工程可靠性的要求。
技术实现思路
鉴于此，本技术实施例在于提供一种高功率超连续谱激光系统方法，以有效地改善上述问题。本技术的实施例是这样实现的：第一方面，本技术实施例提供了一种高功率超连续谱激光系统，包括：种子激光源，用于产生种子激光；与所述种子激光源光纤连接的放大组件，所述放大组件用于对所述种子激光的功率进行放大；与所述放大组件光纤连接的光子晶体光纤组件，所述光子晶体光纤组件包括：依次连接的N个光子晶体光纤，所述N个光子晶体光纤中的第i个光子晶体光纤的纤芯大于第i+1个光子晶体光纤的纤芯，其中，所述第i个光子晶体光纤的非线性系数小于所述第i+1个光子晶体光纤的非线性系数，i依次取1到N－1，N为大于等于2的正整数。本申请实施例中，种子激光源产生的种子激光经过放大组件进行功率放大后输送至光子晶体光纤组件中，在光子晶体光纤组件的作用下，会发生各种非线性效应，使频谱展宽至几百纳米甚至更宽，进而输出超连续谱激光，通过采用光子晶体光纤组件中的光子晶体光纤的纤芯分段逐级递减，且非线性系数分段逐级递增的方式，来降低耦合的热负载，便于热管理，进而可以实现高功率超连续谱输出。结合第一方面实施例的一种可能的实施方式，所述N个光子晶体光纤中的相邻光子晶体光纤之间的连接为熔接，与所述放大组件通过光纤连接的第一个光子晶体光纤的输入端的连接也为熔接。结合第一方面实施例的一种可能的实施方式，所述放大组件包括：与所述种子激光源光纤连接的包层直径为第一阈值的预放大器；与所述预放大器通过光纤连接的第一模场匹配器；与所述第一模场匹配器光纤连接的包层直径为第二阈值的主放大器；以及与所述主放大器光纤连接的第二模场匹配器，所述第二模场匹配器还通过光纤与所述光子晶体光纤组件连接，其中，所述第二阈值大于所述第一阈值，所述光子晶体光纤组件中的光子晶体光纤的包层直径为所述第一阈值。结合第一方面实施例的一种可能的实施方式，所述预放大器包括：与所述种子激光源光纤连接的第一包层功率剥除器；与所述第一包层功率剥除器连接的包层直径为第一阈值的第一掺镱光纤；以及与所述第一掺镱光纤的输出端连接的第一集束器，所述第一集束器的输出端通过光纤与所述第一模场匹配器连接，所述第一集束器的泵浦端与第一泵浦源连接。结合第一方面实施例的一种可能的实施方式，所述系统还包括：第一隔离器，所述种子激光源通过所述第一隔离器与预放大器连接。结合第一方面实施例的一种可能的实施方式，所述主放大器包括：与所述第一模场匹配器光纤连接的第二包层功率剥除器；与所述第二包层功率剥除器连接的包层直径为第二阈值的第二掺镱光纤；以及与所述第二掺镱光纤的输出端连接的第二集束器，所述第二集束器的输出端通过光纤与所述第二模场匹配器连接，所述第二集束器的泵浦端与第二泵浦源连接。结合第一方面实施例的一种可能的实施方式，所述系统还包括：第二隔离器，所述预放大器通过所述第二隔离器与第一模场匹配器连接。结合第一方面实施例的一种可能的实施方式，所述第一阈值为125微米，所述第二阈值为400微米。结合第一方面实施例的一种可能的实施方式，所述第一模场匹配器用于使激光从包层直径为125μm的光纤传输至包层直径为400μm的光纤；所述第二模场匹配器用于使激光从包层直径为400μm的光纤传输至包层直径为125μm的光纤。结合第一方面实施例的一种可能的实施方式，所述种子激光源为锁模脉冲种子源。本技术的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本技术实施例而了解。本技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。通过附图所示，本技术的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本技术的主旨。图1示出了本技术实施例提供的一种高功率超连续谱激光系统的结构框图。图2示出了本技术实施例提供的放大组件的结构框图。图3示出了本技术实施例提供的预放大器的结构示意图。图4示出了本技术实施例提供的主放大器的结构示意图。图标：100－高功率超连续谱激光系统；10－种子激光源；20－放大组件；21－预放大器；211－第一包层功率剥除器；212－第一掺镱光纤；213－第一集束器；214－第一泵浦源；23－第一模场匹配器；25－主放大器；251－第二包层功率剥除器；252－第二掺镱光纤；253－第二集束器；254－第二泵浦源；27－第二模场匹配器；30－光子晶体光纤组件。具体实施方式为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本技术的描述中，需要说明的是，术语“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该技术产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高功率超连续谱激光系统，其特征在于，包括：种子激光源，用于产生种子激光；与所述种子激光源光纤连接的放大组件，所述放大组件用于对所述种子激光的功率进行放大；与所述放大组件光纤连接的光子晶体光纤组件，所述光子晶体光纤组件包括：依次连接的N个光子晶体光纤，所述N个光子晶体光纤中的第i个光子晶体光纤的纤芯大于第i+1个光子晶体光纤的纤芯，所述第i个光子晶体光纤的非线性系数小于所述第i+1个光子晶体光纤的非线性系数，其中，i依次取1到N－1，N为大于等于2的正整数。

【技术特征摘要】
1.一种高功率超连续谱激光系统，其特征在于，包括：种子激光源，用于产生种子激光；与所述种子激光源光纤连接的放大组件，所述放大组件用于对所述种子激光的功率进行放大；与所述放大组件光纤连接的光子晶体光纤组件，所述光子晶体光纤组件包括：依次连接的N个光子晶体光纤，所述N个光子晶体光纤中的第i个光子晶体光纤的纤芯大于第i+1个光子晶体光纤的纤芯，所述第i个光子晶体光纤的非线性系数小于所述第i+1个光子晶体光纤的非线性系数，其中，i依次取1到N－1，N为大于等于2的正整数。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述N个光子晶体光纤中的相邻光子晶体光纤之间的连接为熔接，与所述放大组件通过光纤连接的第一个光子晶体光纤的输入端的连接也为熔接。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述放大组件包括：与所述种子激光源光纤连接的包层直径为第一阈值的预放大器；与所述预放大器通过光纤连接的第一模场匹配器；与所述第一模场匹配器光纤连接的包层直径为第二阈值的主放大器；以及与所述主放大器光纤连接的第二模场匹配器，所述第二模场匹配器还通过光纤与所述光子晶体光纤组件连接，其中，所述第二阈值大于所述第一阈值，所述光子晶体光纤组件中的光子晶体光纤的包层直径为所述第一阈值。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述预放大器包括：与所述种子激光源光纤连接的第一包层功率剥除器；与...

【专利技术属性】
技术研发人员：张昊宇，董克攻，颜冬林，林宏奂，郭超，李成钰，王瑜英，王波鹏，李峰云，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院激光聚变研究中心，
类型：新型
国别省市：四川,51