一种基于渐变折射率光纤的全光纤超连续谱光源制造技术

本发明专利技术提供一种基于渐变折射率光纤的全光纤超连续谱光源，解决现有超连续谱光源的光子晶体光纤较难熔接、熔接损耗高的问题。该全光纤超连续谱光源包括依次设置的全光纤锁模激光脉冲种子源、光纤分束器、全光纤脉冲时域展宽器、声光调制器组件、双包层光纤放大器和渐变折射率多模光纤；全光纤锁模激光脉冲种子源用于产生超短激光脉冲，光纤分束器将超短激光脉冲进行分束，并分别输出至全光纤脉冲时域展宽器和声光调制器组件，全光纤脉冲时域展宽器对超短激光脉冲进行时域展宽；声光调制器组件用于将高重复频率的超短激光脉冲进行降频；双包层光纤放大器用于提升激光脉冲的功率；渐变折射率多模光纤用于产生涵盖可见光和近红外的超连续谱。外的超连续谱。外的超连续谱。

【技术实现步骤摘要】
一种基于渐变折射率光纤的全光纤超连续谱光源


[0001]本专利技术属于光纤激光领域，具体涉及一种基于渐变折射率光纤的全光纤超连续谱光源。

技术介绍

[0002]超连续谱光源广泛应用于光谱学、光学计量、生物医疗等领域。随着光纤技术的发展，尤其是光子晶体光纤的专利技术，此光纤具有通过优化设计光纤端面结构调节和控制光纤色散以及光学非线性系数的特性，从而有效推动了光纤超连续谱光源的发展。然而在实际产生超连续谱的实验研究中，经常困扰研发人员的问题则是光子晶体光纤的熔接技术和拉制工艺复杂造成的成本过高等问题。光子晶体光纤的孔状结构在光纤熔接过程中会出现塌陷，导致熔接损耗的增加。若要降低光纤的熔接损耗则需要采用非常特殊的熔接技术(如对光子晶体光纤充气等方式)，实现过程比较复杂。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是解决现有超连续谱光源的光子晶体光纤较难熔接、且会增加熔接损耗的问题，提供一种基于渐变折射率光纤的全光纤超连续谱光源。该全光纤超连续谱光源是一种全光纤结构，其采用渐变折射率多模光纤产生可见光增强的超连续谱，光谱范围可以涵盖可见光与近红外光。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0005]一种基于渐变折射率光纤的全光纤超连续谱光源，包括依次设置的全光纤锁模激光脉冲种子源、光纤分束器、全光纤脉冲时域展宽器、声光调制器组件、双包层光纤放大器和渐变折射率多模光纤；所述全光纤锁模激光脉冲种子源用于产生超短激光脉冲，所述光纤分束器将超短激光脉冲进行分束，分束后的超短激光脉冲分别输出至全光纤脉冲时域展宽器和声光调制器组件，光纤分束器输入至声光调制器组件的超短激光脉冲用于实现声光调制器组件的信号同步，所述全光纤脉冲时域展宽器对超短激光脉冲进行时域展宽；所述声光调制器组件用于将时域展宽后的高重复频率超短激光脉冲进行降频；所述双包层光纤放大器用于提升激光脉冲的功率；所述渐变折射率多模光纤用于产生涵盖可见光和近红外的超连续谱。
[0006]进一步地，所述双包层光纤放大器包括光纤合束器、双包层增益光纤、高功率光纤耦合半导体泵浦光源和输出匹配光纤，其中光纤合束器、双包层增益光纤和输出匹配光纤依次通过熔接方式连接，高功率光纤耦合半导体泵浦光源与光纤合束器的泵浦光输入端熔接连接。
[0007]进一步地，本专利技术双包层光纤放大器与渐变折射率多模光纤有三种连接方式，三种连接方式均为较为通用的连接方式，降低了光纤的连接成本。第一种，所述双包层光纤放大器的输出匹配光纤通过无芯光纤与渐变折射率多模光纤连接，将双包层光纤放大器的输出光斑扩大后再与渐变折射率多模光纤熔接；第二种，所述双包层光纤放大器的输出匹配
光纤与渐变折射率多模光纤采用熔融拉锥的方式连接；第三种，所述双包层光纤放大器的输出匹配光纤与渐变折射率多模光纤直接熔接。
[0008]进一步地，为保证在小功率锁模激光脉冲种子源、插损较高的全光纤脉冲时域展宽器和声光调制器组件的条件下，整个系统能够稳定运行，本专利技术在光纤分束器、全光纤脉冲时域展宽器之间设置有第一单模光纤放大器，用于对全光纤锁模激光脉冲种子源产生的超短激光脉冲进行功率提升；在全光纤脉冲时域展宽器、声光调制器组件之间设置有第二单模光纤放大器或芯径较细的双包层光纤放大器，用于将时域展宽后的激光脉冲进行功率提升；所述声光调制器组件、双包层光纤放大器之间设置有第三单模光纤放大器，用于将降频的激光脉冲进行再次功率提升。
[0009]进一步地，所述第一单模光纤放大器、第二单模光纤放大器和第三单模光纤放大器结构相同，所述第一单模光纤放大器包括波分复用器、单模增益光纤、单模光纤隔离器和单模半导体泵浦源，所述波分复用器、单模增益光纤和单模光纤隔离器依次通过熔接的方式进行连接，所述单模半导体泵浦源通过熔接的方式连接在波分复用器的泵浦光输入端。
[0010]进一步地，所述全光纤脉冲时域展宽器主要由光纤环形器和正色散的光纤光栅组成，所述全光纤锁模激光脉冲种子源输出的脉冲从光纤环形器的1号端口输入，并将光纤环形器的2号端口与光纤光栅连接，信号经过光纤光栅时域展宽后，从光纤环形器的3号端口输出。
[0011]进一步地，所述声光调制器组件主要由声光调制器驱动器和单模光纤声光调制器组成。
[0012]进一步地，所述光纤分束器为全光纤99:1分束器。
[0013]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0014]1.本专利技术全光纤超连续谱光源采用渐变折射率多模光纤作为产生超连续谱的光纤，此种光纤的芯径比较粗(直径：20μm～62.5μm)，可采用较为通用的熔接技术，使得其制作简单，损耗较低，为高功率超连续谱的产生提供了一条重要的途径。
[0015]2.本专利技术全光纤超连续谱光源中，渐变折射率多模光纤的成本非常低，相较于光子晶体光纤可以忽略，因此对全光纤结构的超连续谱光源来说，有效降低了材料成本。
附图说明
[0016]图1为本专利技术基于渐变折射率光纤的全光纤超连续谱光源示意图；
[0017]图2为本专利技术双包层光纤放大器输出端光斑扩大后与渐变折射率多模光纤的熔接示意图；
[0018]图3为本专利技术渐变折射率多模光纤的超连续谱光源输出的光谱图；
[0019]图4为本专利技术渐变折射率多模光纤的超连续谱光源输出部分波长的近场光斑图。
[0020]附图标记：1
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全光纤锁模激光脉冲种子源，2
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第一单模光纤放大器，3
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光纤分束器，4
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全光纤脉冲时域展宽器，5
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第二单模光纤放大器，6
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声光调制器组件，7
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第三单模光纤放大器，8
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双包层光纤放大器，9
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无芯光纤，10
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渐变折射率多模光纤。
具体实施方式
[0021]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本领域技术人员应当理解
的是，这些实施方式仅仅用来解释本专利技术的技术原理，目的并不是用来限制本专利技术的保护范围。
[0022]为了更加方便的产生超连续谱，申请人采用了折射率渐变光纤，该光纤也被称为自聚焦光纤，在线性条件下传输光能够在此光纤中实现自成像现象，将传输光功率提高时会出现比较广泛的光学非线性效应(几何参数调制，光斑自清洁现象)，成为一种介于光纤与固体材料的光学非线性效应研究平台。同时，此种光纤的生产比较容易，熔接技术比较通用，应用比较广泛。
[0023]本专利技术提供一种基于渐变折射率光纤的全光纤超连续谱光源，该全光纤超连续谱光源将锁模脉冲激光进行脉冲展宽、功率放大、脉冲降频等处理，使其脉冲峰值功率达到一定值，再将所产生的高峰值功率的脉冲注入到渐变折射率多模光纤中，从而产生可见光增强的超连续谱光源。
[0024]本专利技术基于渐变折射率光纤的全光纤超连续谱光源包括依次设置的全光纤锁模激光脉冲种子源1、第一单模光纤放大器2、光纤分束器3、全光纤脉冲时域展宽器4、第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于渐变折射率光纤的全光纤超连续谱光源，其特征在于：包括依次设置的全光纤锁模激光脉冲种子源(1)、光纤分束器(3)、全光纤脉冲时域展宽器(4)、声光调制器组件(6)、双包层光纤放大器(8)和渐变折射率多模光纤(10)；所述全光纤锁模激光脉冲种子源(1)用于产生超短激光脉冲，所述光纤分束器(3)将超短激光脉冲进行分束，分束后的超短激光脉冲分别输出至全光纤脉冲时域展宽器(4)和声光调制器组件(6)，所述光纤分束器(3)输入至声光调制器组件(6)的超短激光脉冲用于实现声光调制器组件(6)的信号同步，所述全光纤脉冲时域展宽器(4)对超短激光脉冲进行时域展宽；所述声光调制器组件(6)用于将时域展宽后的高重复频率超短激光脉冲进行降频；所述双包层光纤放大器(8)用于提升激光脉冲的功率；所述渐变折射率多模光纤(10)用于产生涵盖可见光和近红外的超连续谱。2.根据权利要求1所述的基于渐变折射率光纤的全光纤超连续谱光源，其特征在于：所述双包层光纤放大器(8)包括光纤合束器、双包层增益光纤、高功率光纤耦合半导体泵浦光源和输出匹配光纤，其中光纤合束器、双包层增益光纤和输出匹配光纤依次通过熔接方式连接，高功率光纤耦合半导体泵浦光源与光纤合束器的泵浦光输入端熔接连接。3.根据权利要求2所述的基于渐变折射率光纤的全光纤超连续谱光源，其特征在于：所述双包层光纤放大器(8)的输出匹配光纤通过无芯光纤(9)与渐变折射率多模光纤(10)连接，将双包层光纤放大器(8)的输出光斑扩大后再与渐变折射率多模光纤(10)熔接。4.根据权利要求2所述的基于渐变折射率光纤的全光纤超连续谱光源，其特征在于：所述双包层光纤放大器(8)的输出匹配光纤与渐变折射率多模光纤(10)采用熔融拉锥的方式连接。5.根据权利要求2所述的基于渐变折射率光纤的全光纤超连续谱光源，其特征在于：所述双包层光纤放大器(8)的输出匹配光纤与渐变折射率多模光纤(10)...

【专利技术属性】
技术研发人员：王屹山，张挺，张伟，胡晓鸿，潘然，王振光，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：