可选择性激发超连续谱的方法技术

本发明专利技术提供了一种可选择性激发超连续谱的方法，将两个相同的单色性激光光源，通过光耦合拍频注入一定长度的单模光纤，接收输出的信号，其中光源1的中心波长位于光纤反常色散区，两种光源频率之差值为所采用的单模光纤的调制不稳定性增益谱的最大增益频率值的40％～70％，调制深度为0.01～0.5。采用本发明专利技术之方法产生的流氓孤子不再是随机的，可以对具有相当大的能量、峰值功率且出现随机的流氓孤子实现有效的控制；同时在选取合适的调制频率下，连续地改变调制深度即可获得波长可调谐流氓孤子，从而获得所需特定波长处的高强频谱分量，实现有选择性地激发特定波长的超连续光谱。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种激发光谱的方法，特别涉及一种激发超连续谱的方法。
技术介绍
超连续谱光源在实际生活中具有高度实用性，如光学相干成像、频率测度、材料光谱学、群速度和波形的测量、全光通信中的波长转换以及密集波分复用等领域。对于长脉冲(如：皮秒，纳秒或连续波)的展谱原理为：噪声在调制不稳定性增益下不断被放大，脉冲被分裂成许多基态孤子，同时正常色散区会出现相位匹配的色散波，孤子不断红移，从而形成超连续谱，在此过程中大量孤子在红移过程中会频繁地发生孤子碰撞，出现能量的转移，从而产生流氓孤子，这种流氓孤子具有相当大的能量、峰值功率很高，并且其出现很随机，目前是非常难以利用和控制。而另外一方面，在某些实际应用中，如高能量密度物理、先进辐射源技术等领域，希望实现有选择性地激发特定波长的超连续光谱，从而增强特定波长处的光功率，实现控制超连续激光的强区波长。
技术实现思路
本专利技术旨在一种可选择性激发超连续光谱的方法，通过实现对流氓孤子的控制与利用，以增强特定波长处的光功率，获得宽光谱范围内的可调谐输出。本专利技术通过以下方案实现：一种可选择性激发超连续谱的方法，将两个相同的单色性激光光源，通过光耦合拍频注入一定长度的单模光纤，接收输出的信号，通常这种信号为光谱；其中光源1的中心波长位于反常色散区，这种光源一般也被定义为“泵浦”光源，而光源2则被定义为“信号”光源；光源2与光源1的频率之差值为：所采用的单r>模光纤的调制不稳定性增益谱的最大增益频率的值的40％～70％，更优选的是最大增益频率值的50％～55％；调制频率最优时，可在调制深度的0.01～0.5(即光源2与光源1的输出功率之比值为0.0001～0.25)范围内调谐，(备注：两光源的输出功率之比值＝调制深度的平方，即可通过调节光源的输出功率调节调制深度值)；所使用的光纤为单模光纤，光纤的色散系数、非线性系数、拉曼响应函数和输入功率决定了其最大增益频率。所述的单色性激光光源的频率可通过调节光源的水冷的温度实现，调节范围可以从GHz到THz。所述的光源1和光源2的脉宽在亚皮秒量级或皮秒量级，总的最大输出功率不大于300W为佳。所述的光源1或/和光源2输出波长范围为可见光波段、通信波段或中红外波段。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：1.本专利技术的方法采用将两频率临近的光进行拍频再注入光纤，信号光诱导调制不稳定性的发生，进而在级联四波混频的过程中产生大量基阶孤子，随后的传输过程中，由于孤子碰撞，能量不断向能量更大的孤子转移，最终形成的能量大、峰值功率高的流氓孤子从谱中“喷射”出来，用这种方法产生的流氓孤子不再是随机的，因此可以对具有相当大的能量、峰值功率且出现随机的流氓孤子实现有效控制。2.本专利技术的方法在控制流氓孤子“喷射”之同时，通过选取合适的调制频率下，连续地改变调制深度即可获得波长可调谐流氓孤子，从而获得所需特定波长处的高强频谱分量，实现有选择性地激发特定波长的超连续光谱，从而增强特定波长处的光强度，实现控制超连续激光的强区波长。附图说明图1实施1之调制深度、光纤长度与出射流氓孤子波长之关系图具体实施方式实施例1两台相同的单色性激光器光源1和光源2，其脉宽在亚皮秒量级，其输出波长范围在通信波段，在25℃条件下输出波长为1060nm。将其中一个光源作为泵浦光源(光源1)，将其水冷温度控制在25℃，将其输出功率确定为150W，其中心波长区为1060nm，位于光纤的反常色散区；另一个光源作为信号光源(光源2)，可通过调节其水冷温度而调节其输出光的频率，其输出功率可调，并且通过调节信号光源的输出功率，实现调节两种光源的输出功率之比值。将上述两个光源通过光耦合拍频注入一定长度的单模光子晶体光纤，采用光谱分析仪用于接收输出的光信号实现监控记录输出的超连续谱。所采用的光纤为单零色散点单模光子晶体光纤，光纤在泵浦波长处的参数为：非线性系数γ＝0.015W-1m-1，各阶色散：β2＝-0.820ps2km-1，β3＝6.87×10-2ps3km-1，β4＝-9.29×10-5ps4km-1，β5＝2.45×10-7ps5km-1，β6＝-9.79×10-10ps6km-1，β7＝3.95×10-12ps7km-1，β8＝-1.12×10-14ps8km-1，β9＝1.90×10-17ps9km-1，β10＝-1.51×10-20ps10km-1。该光纤的零色散点位于1055nm，最大调制不稳定性增益频率为11.75THz。通过升高水温，调节信号光源的频率，使之与泵浦光源频率之差值为6THz，约为最大增益频率值的51％。图1反映的是本实施例之调制深度、光纤长度与出射的流氓孤子波长之关系，图中横坐标为10loga2值(即输出功率之比值的对数值)，图中右纵坐标是流氓孤子波长与泵浦光源输出波长之差值。调制深度在0.01～0.5连续调节，从图1中可知：通过控制光纤及光纤长度，调节调制深度，可以得到确定波长位置的流氓孤子。因此可实现对流氓孤子的控制，并且可激发与出射流氓孤子相应波长处的连续光谱，增强相应波长处的光强度。实施例2与实施例1之不同之处：通过升高水温，调节信号光源的频率，使之与泵浦光源频率之差值为6.5THz，约为最大增益频率值的55％，调制深度范围在0.03～0.2连续可调。实验发现，对应光纤长度的变化，可出射特定波长位置的流氓孤子。实施例3与实施例1之不同之处：通过升高水温，调节信号光源的频率，使之与泵浦光源频率之差值为7.0THz，约为最大增益频率值的60％，调制深度范围在0.07～0.5连续可调。实验发现，对应光纤长度的变化，可出射特定波长位置的流氓孤子。实施例4与实施例1之不同之处：1.光源1(泵浦光源)和光源2(信号光源)的输出波长范围在可见光波段，在25℃条件下输出波长为725nm。中心波长区为725nm，位于反常色散区。2.所采用双零色散单模光子晶体光纤的零色散点位于655nm和930nm，光纤在泵浦波长处的参数为：非线性系数：γ＝0.025W-1m-1，各阶色散：β2＝-8.375ps2km-1，β3＝0.039923ps3km-1，β4＝7.82×10-5ps5km-1，β5＝-3.7891×10-7ps7km-1，β6＝1.4092×10-9ps6km-1，β7＝-5.0747×10-12ps7km-1，β8＝2.1299×10-14ps8km-1，β9＝-1.0951×10-16ps9km-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可选择性激发超连续谱的方法，其特征在于：将两个相同的单色性激光光源1和光源2，通过光耦合拍频注入一定长度的单模光纤，接收输出的信号；其中光源1的中心波长位于光纤反常色散区，光源2与光源1的频率之差值为所采用的单模光纤的调制不稳定性增益谱的最大增益频率值的40％～70％，调制深度为0.01～0.5。

【技术特征摘要】
1.一种可选择性激发超连续谱的方法，其特征在于：将两个相同的单色性激光
光源1和光源2，通过光耦合拍频注入一定长度的单模光纤，接收输出的信
号；其中光源1的中心波长位于光纤反常色散区，光源2与光源1的频率之
差值为所采用的单模光纤的调制不稳定性增益谱的最大增益频率值的
40％～70％，调制深度为0.01～0.5。
2.如权利要求1所述的可选择性激发超连续谱的方法，其特征在于：所述光源
2与光源...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨华，陈能松，王博彦，童雄风，赵赛丽，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43