基于类噪声锁模脉冲泵浦的超连续谱光源制造技术

本发明专利技术涉及一种基于类噪声锁模脉冲泵浦的超连续谱光源，该光源包括：类噪声锁模短脉冲种子源，其用于提供稳定短脉冲；脉冲放大系统，其用于放大所述稳定短脉冲的脉冲功率；以及，高非线性光子晶体光纤，其用于展宽经过所述脉冲放大系统放大脉冲功率后的脉冲的光谱，得到覆盖紫外到中红外的平坦的超连续谱光源。本发明专利技术光源结构简单、成本相对较低、效率较高，只需一级放大就能将光脉冲放大到足够强产生高功率平坦的超连续谱。

Supercontinuum source based on noise like mode locked pulse pumping

The invention relates to a kind of noise based on mode-locked pulse pumped supercontinuum light source, the light source includes a mode-locked noise short pulse seed source for providing a stable short pulse; pulse amplification system for pulse power amplifying the stable short pulse; and high nonlinear photonic crystal fiber, the for broadening by the pulse amplification system amplified pulse spectrum power, cover the ultraviolet to the infrared flat supercontinuum source. The light source of the invention has the advantages of simple structure, relatively low cost and high efficiency. The amplification of the optical pulse can be amplified enough to produce a high-power flat supercontinuum with only one stage amplification.

【技术实现步骤摘要】
基于类噪声锁模脉冲泵浦的超连续谱光源
本专利技术涉及激光光源，特别涉及一种基于类噪声锁模脉冲泵浦的超连续谱光源，该光源用于产生宽带的超连续谱。
技术介绍
超连续谱光源是一种具有超宽光谱范围的新型激光光源，与传统宽光源相比，超连续谱光源具有很明显的特点和优势，比如：超连续谱光源的光谱范围非常宽，很容易就达到两个倍频程以上；光谱的相干性很好；超连续谱的亮度很高，可以具有很高的能量密度；超连续谱光源可以具有很好的光束质量，在远距离传输时仍然能保持很小的发散，等等。因此超连续谱光源在许多领域具有非常重要的应用，比如激光雷达，长途通信，医学成像，光谱分析，光谱计量学等。目前产生超连续谱的主流技术是通过将锁模超短脉冲或者调Q脉冲放大获得峰值功率足够高的短脉冲最后耦合进入光子晶体光纤中得到宽带超连续谱，攒脉冲种子如果采用锁模方式获得，其输出功率往往较低，放大效率较低，需要多级放大，而且一般的被动锁模激光器使用可饱和吸收体，或者偏振旋转锁模等方式，结构较为复杂成本相对较高。
技术实现思路
本专利技术目的在于克服上述现有技术的不足而提供一种基于类噪声锁模脉冲泵浦的超连续谱光源，该光源结构简单、成本相对较低、效率较高，只需一级放大就能将光脉冲放大到足够强产生高功率平坦的超连续谱。实现本专利技术目的采用的技术方案是一种基于类噪声锁模脉冲泵浦的超连续谱光源，该光源包括：类噪声锁模短脉冲种子源，用于提供稳定短脉冲；脉冲放大系统，用于放大所述稳定短脉冲的脉冲功率；以及，高非线性光子晶体光纤，用于展宽经过所述脉冲放大系统放大脉冲功率后的脉冲的光谱，得到覆盖紫外到中红外的平坦的超连续谱光源。在上述技术方案中，所述类噪声锁模短脉冲种子源包括：宽带光纤反射镜；掺镱光纤，其一端与所述宽带光纤反射镜的尾纤熔接；第一合束器，其与所述掺镱光纤的另一端连接；第一半导体激光器，其通过所述合束器对所述掺镱光纤进行泵浦；光纤耦合器，其一侧的一端与所述合束器的信号端连接，另一端作为种子源输出；另一侧两端的尾纤熔接在一起；进一步地，所述光线耦合器另一侧两端的尾纤之间连接有偏振控制器。在上述技术方案中，所述脉冲放大系统包括：双包层掺镱光纤；第二合束器，其一端与所述双包层掺镱光纤连接；以及，第二半导体激光器，分别通过所述第二合束器为双包层掺镱光纤提供泵浦。在上述技术方案中，所述超连续谱光源还包括：第二光纤隔离器，分别与所述光纤耦合器的种子源输出端与第一光纤隔离器的另一端连接；以及，第三耦合器，连接所述双包层掺镱光纤和高非线性光子晶体光纤；放大的类噪声短脉冲从所述双包层掺镱光纤通过第三耦合器进入高非线性光子晶体光纤后产生稳定的超宽带超连续谱。进一步地，所述第三隔离器尾纤与高非线性光子晶体光纤按以下方式熔接：如果需要的超连续谱能扩展到500nm以下，可见光比例大于10％，选用纤芯小于4μm，占空比大于40％的光子晶体光纤，采用过渡光纤一端与第二光纤隔离器连接，另一端与高非线性光子晶体光纤熔接；如果需要的超连续谱功率达到5W以上，选用纤芯大于4μm，占空比小于80％的光子晶体光纤与第二隔离器尾纤进行熔接。更进一步地，所述高非线性光子晶体光纤的尾部可以熔接一段单模光纤或者多模光纤。本专利技术实现超连续谱光源的原理如下：种子采用双包层或者单包层掺镱光纤，用多模或者单模LD进行泵浦，能够获得较高功率的种子输出，输出功率可以达到W量级。光腔采用线型腔，结构非常简单，一端使用宽带光纤反射镜，另一端采用分光比光纤耦合器同一侧两端相连形成一个非线性光纤环形镜，另一侧一端连接到腔内，另一端作为种子级脉冲的输出端。非线性光纤环形镜是实现类噪声锁模的关键器件，非线性光纤环形镜对脉冲的非线性响应导致了脉冲的压缩，实现了类噪声锁模。类噪声脉冲的输出功率可以达到瓦量级，随着泵浦功率的加大，脉宽从100ps左右展宽到纳秒量级，种子源中心波长在1065-1090nm，光谱宽度很宽可以达到40-80nm,非常有利于高效率的放大。类噪声锁模脉冲种子源的脉冲重复频率由光腔的长度决定。通过改变腔内单模光纤长度可以调整光腔长度改变类噪声脉冲重复频率。类噪声脉冲种子的锁模状态会受到震动等外部环境一定的影响，所以光纤需要很好的固定在底板上。可通过增加腔内光纤长度降低脉冲重复频率，提高单脉冲能量。类噪声锁模种子通过第一隔离器进入脉冲放大系统，放大系统采用两个多模LD通过合束器耦合进一段双包层掺镱光纤。掺镱双包层光纤与隔离器连接处使用泵浦滤除器滤除残余泵浦光。可以采用过渡纤逐级过渡的方法减低熔接损耗，采用过渡纤与光子晶体光纤熔接，得到了比较小的熔接损耗。同时采用小电量多次放电的方法防止光子晶体光纤空气孔的大程度塌缩，减小熔接损耗。本专利技术结构相对简单，类噪声锁模短脉冲种子源提供百皮秒量级到纳秒量级的类噪声锁模的脉冲，脉宽随种子级的泵浦功率的增加而增加，脉冲重复频率由谐振腔长决定。相对其他短脉冲种子所需器件少，结构简单紧凑，而且能实现高功率的种子输出。由于种子级功率较高，而且类噪声脉冲的光谱很宽，其放大效率很高，只需要一级放大就能将光脉冲放大到足够强产生高功率平坦的超连续谱。成本相对较低，效率较高。附图说明图1是本专利技术基于类噪声锁模脉冲泵浦的超连续谱光源的结构示意图。图2是本专利技术的中使用一种大纤芯直径的光子晶体光纤得到的超连续谱输出的光谱示意图。图3是本专利技术的中使用一种纤芯较小的保偏高非线性光子晶体光纤得到的超连续谱输出的光谱示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步的详细说明。实施例1本实施例搭建一台结构简单成本较低的全光纤化超宽带超连续谱光源，其结构如图1所示，包括类噪声锁模短脉冲种子源、脉冲放大系统和高非线性光子晶体光纤三部分，其中，类噪声锁模短脉冲种子源包括宽带光纤反射镜1、掺镱光纤2、第一合束器(或者波分复用器)3、第一半导体激光器4和第一光纤耦合器5。光纤反射镜1是1um附近的宽带高反射率反射镜，反射带宽覆盖整个掺镱光纤2的发射波长范围，本实施例采用中心波1030-1080nm，带宽5-200nm的宽带反射镜。掺镱光纤2采用双包层掺镱光纤或者单包层掺镱光纤，本实施例采用采用双包层10/130掺镱光纤作为增益介质。第一半导体激光器4为多模LD或者单模LD，能够实现较大功率的种子输出，本实施例采用波长976nm的多模LD对双包层10/130掺镱光纤进行泵浦。掺镱光纤2的一端与宽带光纤反射镜1的尾纤熔接，另一端与第一合束器3连接。作为本专利技术的一种优选实施方式，宽带光纤反射镜1的尾纤与双包层10/130掺镱光纤熔接在一起，中间可以加入一段HI1060单模光纤改变腔长，此时双包层10/130掺镱光纤与单模光纤的熔接点应该采用高折射率胶进行泵浦光滤除，而且要用铜块热沉进行散热处理。宽带光纤反射镜1的反射带宽很宽很平坦，在1000～1100nm范围内都具有>95％的反射率。第一半导体激光器4通过合束器3对掺镱光纤2进行泵浦；第一光纤耦合器5为90/10的光纤耦合器，第一光纤耦合器5一侧(图1中右侧)的一端与合束器3的信号端连接，另一端作为种子源输出，另一侧(图1中左端)两端的尾纤熔接在一起，两端的尾纤熔接在一起后再连接一个偏振控制器6。脉冲放大系统包括双包层掺镱光纤11、第二合束器10、第二半导体激光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于类噪声锁模脉冲泵浦的超连续谱光源，其特征在于，包括：类噪声锁模短脉冲种子源，用于提供稳定短脉冲；脉冲放大系统，用于放大所述稳定短脉冲的脉冲功率；以及，高非线性光子晶体光纤，用于展宽经过所述脉冲放大系统放大的高功率脉冲的光谱，得到宽带宽的超连续谱光源。

【技术特征摘要】
1.一种基于类噪声锁模脉冲泵浦的超连续谱光源，其特征在于，包括：类噪声锁模短脉冲种子源，用于提供稳定短脉冲；脉冲放大系统，用于放大所述稳定短脉冲的脉冲功率；以及，高非线性光子晶体光纤，用于展宽经过所述脉冲放大系统放大的高功率脉冲的光谱，得到宽带宽的超连续谱光源。2.根据权利要求1所述基于类噪声锁模脉冲泵浦的超连续谱光源，其特征在于，所述类噪声锁模短脉冲种子源包括：宽带光纤反射镜；掺镱光纤，其一端与所述宽带光纤反射镜的尾纤熔接；第一合束器或者波分复用器，其与所述掺镱光纤的另一端连接；第一半导体激光器，其通过所述第一合束器或者波分复用器对所述掺镱光纤进行泵浦；光纤耦合器，其一侧的一端与所述合束器或者波分复用器的信号端连接，另一端作为种子源输出；另一侧两输出端的尾纤熔接在一起。3.根据权利要求2所述基于类噪声锁模脉冲泵浦的超连续谱光源，其特征在于：所述光纤耦合器另一侧两端的尾纤之间连接有光纤偏振控制器。4.根据权利要求1所述基于类噪声锁模脉冲泵浦的超连续谱光源，其特征在于，所述脉冲放大系统包括：双包层掺镱光纤；第二合束器，其一端与所述双包层掺镱光纤连接；以及，第二半导体激光器，分别通过所述第二合束器为...

【专利技术属性】
技术研发人员：李进延，罗兴，刘长波，
申请(专利权)人：武汉长进激光技术有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42