一种可调谐超短脉冲光纤参量振荡器制造技术

本发明专利技术公开了一种可调谐超短脉冲光纤参量振荡器，涉及参量振荡器、激光器领域。该振荡器包括：可调谐激光器、隔离器、强度调制器、第一放大器、滤波器、相位调制器、第二放大器、第一偏振控制器、环形器、啁啾光纤光栅、波分复用器、高非线性光纤、光纤耦合器和第二偏振控制器。本发明专利技术采用时间透镜系统压缩光脉冲，实现重复频率、工作波长可调谐的超短脉冲光源，重复频率由施加在时间透镜上的射频信号决定，极易与参量振荡器同步。使用时间透镜光源的重复频率、波长可调谐特性，结合时间色散调谐和泵浦波长调谐机制，光纤参量振荡器能够实现可调谐宽工作波段、高脉冲质量的超短脉冲激光输出。

【技术实现步骤摘要】
一种可调谐超短脉冲光纤参量振荡器
本专利技术涉及参量振荡器、激光器领域，更具体的涉及一种可调谐超短脉冲光纤参量振荡器。
技术介绍
超短脉冲光源（皮秒、飞秒量级）已经成为现代科学和生产不可或缺的工具，广泛应用于各个科研和工业领域，如非线性光学、超快光谱学、生物光学、光化学、微纳加工等。如何研制高性能的可调谐超短脉冲激光源已成为开启诸多激动人心应用的当务之急。在典型的非线性参量过程中，如四波混频（Four-wavemixing）中，一束高功率的泵浦光和一束信号光在非线性介质中相互作用产生一束闲频光，泵浦光能量同时向信号光和闲频光转移，实现增益放大。将非线性介质置于谐振腔中，使用高功率的泵浦光激励，满足相位匹配条件的一对自发辐射噪声将作为信号光和闲频光，在谐振过程中获得增益。当腔内增益大于损耗时得到信号光和闲频光输出，这就是光学参量振荡器。光学参量振荡器具有很多优势，包括增益波段仅受限于介质的透明窗口；具有大增益带宽，可以支持宽波段可调谐激光工作；参量过程响应时间为飞秒量级，同时适用于连续和脉冲激光。为了产生超短光脉冲，参量振荡器必须与泵浦脉冲光源保持同步。通常的做法是采用光学可调延迟线调节腔长，保证同步性并实现一定的波长调谐。但腔长调节会给谐振腔带来不稳定性，且可调范围有限，限制了超短脉冲光学参量振荡器的工作波长范围和重复频率范围。综上所述，现有技术中的超短脉冲光学参量振荡器，存在波长、重复频率可调谐范围有限的问题。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种可调谐超短脉冲光纤参量振荡器，用以解决现有技术中存在超短脉冲光学参量振荡器的波长、重复频率可调范围有限的问题。本专利技术实施例提供.一种可调谐超短脉冲光纤参量振荡器，包括基于时间透镜的泵浦光源单元、放大和啁啾单元、振荡腔单元，所述的基于时间透镜的泵浦光源单元与放大和啁啾单元相连，放大和啁啾单元与振荡腔单元相连；基于时间透镜的泵浦光源单元产生C波段的连续激光经过强度和相位调制后，产生所需重复频率的初始宽脉冲序列引入放大和啁啾单元，得到脉宽小于1ps的超短光脉冲；超短光脉冲在谐振腔单元将满足相位匹配条件的一对自发辐射噪声获得增益成为信号光和闲频光，调节基于时间透镜的泵浦光源单元的泵浦脉冲光源与振荡腔单元的光纤耦合输出的激光脉冲同步，其中信号光将在腔内谐振，闲频光则作为参量激光输出。较佳地，光纤参量振荡器的重复频率由施加在基于时间透镜的泵浦光源单元的射频RF信号决定，激光波长通过可调谐激光器调节。。较佳地，所述的基于时间透镜的泵浦光源单元包括可调谐激光器、所述隔离器、所述强度调制器、所述第一放大器、所述滤波器和所述相位调制器依次相连构成。较佳地，所述的放大和啁啾单元包括第二放大器、第一偏振控制器、环形器和啁啾光纤光栅依次相连构成。较佳地，所述第一偏振控制器的输出端与环形器第一端口连接，环形器第二端口与所述啁啾光纤光栅连接，环形器第三端口与振荡腔单元连接。较佳地，所述的振荡腔单元包括波分复用器、高非线性光纤、光纤耦合器和第二偏振控制器；其中放大和啁啾单元与波分复用器第一端口连接；波分复用器第二端口通过所述高非线性光纤与光纤耦合器第一端连接，光纤耦合器第三端口通过所述第二偏振控制器与光纤耦合器第二端连接，参量振荡器第三端输出闲频光。较佳地，所述相位调制器包括多个相位调制器，且多个相位调制器串接。较佳地，可调谐超短脉冲光纤参量振荡器采用泵浦波长调谐法或时间色散调谐法进行波长调谐，具体为：（1）泵浦波长调谐法调节基于时间透镜的泵浦光源单元中光源的激光波长，即可在中红外波段产生不同波长的超短脉冲光，辅助微调泵浦脉冲光的重复频率，使得参量振荡器必须与泵浦脉冲光源保持同步。（2）时间色散调谐法调调谐泵浦光脉冲的重复频率可选择不同波长信号光谐振，当泵浦脉冲光入射非线性光纤，在参量增益范围内将产生一系列不同波长的信号光和闲频光，由于光纤色散的存在，不同波长的光分量在参量振荡器腔内的往返时间不同，仅当往返时间是泵浦脉冲周期整数倍时，该波长的光分量得到最大增益并实现谐振。本专利技术实施例中，提供一种可调谐超短脉冲光纤参量振荡器，与现有技术相比，其有益效果如下：1、本专利技术将基于时间透镜的超短脉冲泵浦光源和非线性光纤谐振腔结合，实现了可调谐的超短脉冲光纤参量振荡器。进一步，本专利技术采用时间透镜（timelens）系统压缩光脉冲，实现重复频率、工作波长可调谐的超短脉冲光源，其中，重复频率由施加在时间透镜上的射频信号决定，极易与参量振荡器同步；波长由可调谐激光器决定。2、本专利技术使用时间透镜光源的重复频率、波长可调谐特性，结合时间色散调谐和泵浦波长调谐机制，光纤参量振荡器能够实现宽工作波段、高脉冲质量的超短脉冲激光输出，即解决了超短脉冲光学参量振荡器的波长、重复频率可调范围有限的问题。3、相对于常见的光学参量振荡器多采用铌酸锂（LiNbO3）、磷酸二氢钾（KDP）等晶体作为非线性介质，激光输出波长覆盖从紫外到中红外的各个光波段。但由于非线性晶体具有各向异性，因此需要通过改变晶体折射率或泵浦光入射角度来调谐激光输出波长，系统复杂、维护困难，并限制了激光源性能的进一步提高。本专利技术型采用高非线性光纤作为非线性介质构建光纤光学参量振荡器，其调谐性、实用性和稳定性均有了本质性的进步。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种可调谐超短脉冲光纤参量振荡器结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的亚碲酸盐玻璃光纤典型色散图；图3为本专利技术实施例提供的满足相位匹配条件的信号光和闲频光随泵浦光波长变化的变换关系图；图4为专利技术实施例提供的一种可调谐超短脉冲光纤参量振荡器输出光谱图。附图标记说明：101-可调谐激光器，102-隔离器，103-强度调制器，104-第一放大器，105-滤波器，106-相位调制器，107-第二放大器，108-第一偏振控制器，109-环形器，1091-环形器第一端口，1092-环形器第二端口，1093-环形器第三端口，110-啁啾光纤光栅，111-波分复用器，1111-波分复用器第一端口，1112-波分复用器第二端口，1113-波分复用器第三端口，112-高非线性光纤，113-光纤耦合器，1131-光纤耦合器第一端口，1132-光纤耦合器第二端口，1133-光纤耦合器第三端口，114-第二偏振控制器。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。图1为本专利技术实施例提供的一种可调谐超短脉冲光纤参量振荡器结构示意图。如图1所示，该振荡器包括：可调谐激光器101、隔离器102、强度调制器103、第一放大器104、滤波器105、相位调制器106、第二放大器107、第一偏振控制器108、环形器109、啁啾光纤光栅110、波分复用器111、高非线性光纤112、光纤耦合器113和第二偏振控制器114。具体地，可调谐激光器101与隔离器102、强度调制器103、第一放大器104、滤波器105、相位调制器106、第二放大器107和第一偏振控制器108依次连接；第一偏振控制器108的输出端与环形器第一端口1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可调谐超短脉冲光纤参量振荡器，其特征在于：包括基于时间透镜的泵浦光源单元、放大和啁啾单元、振荡腔单元，所述的基于时间透镜的泵浦光源单元与放大和啁啾单元相连，放大和啁啾单元与振荡腔单元相连；基于时间透镜的泵浦光源单元产生C波段的连续激光经过强度和相位调制后，产生所需重复频率的初始宽脉冲序列引入放大和啁啾单元，得到脉宽小于1ps的超短光脉冲；超短光脉冲在谐振腔单元将满足相位匹配条件的一对自发辐射噪声获得增益成为信号光和闲频光，调节基于时间透镜的泵浦光源单元的泵浦脉冲光源与振荡腔单元的光纤耦合输出的激光脉冲同步，其中信号光将在腔内谐振，闲频光则作为参量激光输出。

【技术特征摘要】
1.一种可调谐超短脉冲光纤参量振荡器，其特征在于：包括基于时间透镜的泵浦光源单元、放大和啁啾单元、振荡腔单元，所述的基于时间透镜的泵浦光源单元与放大和啁啾单元相连，放大和啁啾单元与振荡腔单元相连；基于时间透镜的泵浦光源单元产生C波段的连续激光经过强度和相位调制后，产生所需重复频率的初始宽脉冲序列引入放大和啁啾单元，得到脉宽小于1ps的超短光脉冲；超短光脉冲在谐振腔单元将满足相位匹配条件的一对自发辐射噪声获得增益成为信号光和闲频光，调节基于时间透镜的泵浦光源单元的泵浦脉冲光源与振荡腔单元的光纤耦合输出的激光脉冲同步，其中信号光将在腔内谐振，闲频光则作为参量激光输出。2.如权利要求1所述的可调谐超短脉冲光纤参量振荡器，其特征在于：光纤参量振荡器的重复频率由施加在基于时间透镜的泵浦光源单元的射频RF信号决定，激光波长通过可调谐激光器调节。3.如权利要求1或2所述的可调谐超短脉冲光纤参量振荡器，其特征在于：所述的基于时间透镜的泵浦光源单元包括可调谐激光器（101）、所述隔离器（102）、所述强度调制器（103）、所述第一放大器（104）、所述滤波器（105）和所述相位调制器（106）依次相连构成。4.如权利要求1或2所述的可调谐超短脉冲光纤参量振荡器，其特征在于：所述的放大和啁啾单元包括第二放大器（107）、第一偏振控制器（108）、环形器（109）和啁啾光纤光栅（110）依次相连构成。5.如权利要求4所述的可调谐超短脉冲光纤参量振荡器，其特征在于：所述第一偏振控制器（108）的输出端与环形器第一端口...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏一振，陈飞鸿，
申请(专利权)人：苏州龙格库塔光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32