一种获取中红外超短脉冲激光的方法及激光器技术

本申请实施例公开了一种获取中红外超短脉冲激光的方法及激光器，其中激光器包括：近红外超短脉冲光纤激光器，用于输出第一超短脉冲激光；第一级光纤放大器，用于对第一超短脉冲激光进行处理，输出第二超短脉冲激光，其中，所述第二超短脉冲激光的功率大于所述第一超短脉冲激光的功率；高非线性光纤，用于对所述第二超短脉冲激光进行处理，输出第三超短脉冲激光；第二级光纤放大器，用于对所述第三超短脉冲激光进行处理，输出第四超短脉冲激光。本申请实施例可以提高中红外超短脉冲激光的输出功率。出功率。出功率。

【技术实现步骤摘要】
一种获取中红外超短脉冲激光的方法及激光器


[0001]本申请涉及光信号处理技术，应用于激光领域，尤其涉及一种获取中红外超短脉冲激光的方法及激光器。

技术介绍

[0002]中红外超短脉冲激光由于其波段位于大气透射窗口、热辐射能量集中波段和水分子吸收波段，而广泛应用于通信、遥感、分子光谱学、超连续光源、材料加工、激光手以及生物医学等领域。目前，中红外超短脉冲激光器中的超快振荡器或放大器往往包含自由空间光学元件，而自由空间光学元件的不稳定性会影响所输出的中红外超短脉冲激光的质量，尤其影响中红外超短脉冲激光的功率大小。
[0003]因此，如何提高中红外超短脉冲激光的输出功率是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0004]本申请实施例公开了一种获取中红外超短脉冲激光的方法及激光器，用于提高中红外超短脉冲激光的输出功率。
[0005]第一方面，本申请实施例提供了一种中红外超短脉冲激光器，所述激光器包括
[0006]近红外超短脉冲光纤激光器，用于输出第一超短脉冲激光，其中，所述第一超短脉冲激光的中心波长处于近红外波段，即第一超短脉冲激光作为近红外种子光源；
[0007]第一级光纤放大器，用于对第一超短脉冲激光进行处理，输出第二超短脉冲激光，其中，所述第二超短脉冲激光的功率大于所述第一超短脉冲激光的功率，所述第二超短脉冲激光中存在第一光孤子，所述第一光孤子的中心波长大于所述第一超短脉冲激光的中心波长，所述第一光孤子的中心波长处于近红外波段，即第一级光纤放大器将第一超短脉冲激光的功率放大，并使该第一超短脉冲激光的中心波长红移，输出第二超短脉冲激光；
[0008]高非线性光纤，用于对所述第二超短脉冲激光进行处理，输出第三超短脉冲激光，其中，所述第三超短脉冲激光中存在第二光孤子，所述第二光孤子的中心波长大于所述第一光孤子的中心波长，所述第二光孤子的中心波长处于中红外波段，即高非线性光纤将第二超短脉冲激光的中心波长进一步红移，输出第三超短脉冲激光；
[0009]第二级光纤放大器，用于对所述第三超短脉冲激光进行处理，输出第四超短脉冲激光，其中，所述第四超短脉冲激光的输出功率大于所述第二超短脉冲激光的功率和所述第三超短脉冲激光的功率，所述第四超短脉冲激光中存在第三光孤子，所述第三光孤子的中心波长大于或等于所述第二光孤子的中心波长，所述第二级光纤放大器不包含自由空间光学元件，即第二级光纤放大器将第三超短脉冲激光的功率放大(结合实际需求也可以使第三超短脉冲激光的中心波长进一步红移)，输出第四超短脉冲激光。
[0010]也即是说，上述中红外超短脉冲激光器通过第一级光纤放大器和高非线性光纤分别对近红外种子光源进行二次波长红移，并通过第一级光纤放大器和第二级光纤放大器分
别对近红外种子光源进行二次功率放大，可以提高中红外超短脉冲激光的输出功率。
[0011]需要说明的是，专利技术人在大量的实践中发现传统中红外激光器中的超快振荡器或放大器往往包含自由空间光学元件，而自由空间光学元件的不稳定性会影响所输出的中红外超短脉冲激光的质量，而本申请中的第二级光纤放大器中不包含自由空间光学元件(如常用的透镜和双色镜)，可以避免由光学空间器件的不稳定性而引起中红外超短脉冲激光功率降低，在提高中红外超短脉冲激光功率的同时确保稳定地输出中红外超短脉冲激光。
[0012]结合第一方面，在一种可能的实现方式中：
[0013]所述第一级光纤放大器包括第一泵浦激光器、近红外合束器和第一掺稀土离子石英光纤，其中，所述第一泵浦激光器用于生成第一泵浦光，所述近红外合束器用于将所述第一超短脉冲激光和所述第一泵浦光耦合至所述第一掺稀土离子石英光纤，所述第一掺稀土离子石英光纤用于基于所述第一超短脉冲激光和所述第一泵浦光输出所述第二超短脉冲激光；
[0014]和/或，所述第二级光纤放大器包括第二泵浦激光器、中红外合束器和掺稀土离子氟化物光纤，其中，所述第二泵浦激光器用于生成第二泵浦光，所述第二泵浦光的中心波长大于所述第一泵浦光的中心波长，所述中红外合束器用于将所述第三超短脉冲激光和所述第二泵浦光耦合至所述掺稀土离子氟化物光纤，所述掺稀土离子氟化物光纤用于基于所述第三超短脉冲激光和所述第二泵浦光源输出所述第四超短脉冲激光。
[0015]上述中红外超短脉冲激光器中，第一级光纤放大器通过近红外合束器使第一泵浦光和第一超短脉冲激光进行耦合，再通过掺稀土离子石英光纤对经耦合的近红外激光的拉曼增益作用(即拉曼孤子自频移效应)可以使第一超短脉冲激光的功率放大且中心波长红移，输出存在光孤子的第二超短脉冲激光。第二级光纤放大器通过中红外合束器使第二泵浦光和第三超短脉冲激光进行耦合，再通过掺稀土离子氟化物光纤对经耦合的中红外激光的拉曼增益作用(即拉曼孤子自频移效应)可以使第三超短脉冲激光的功率放大(结合实际需求也可以使其中心波长进一步红移)，输出存在光孤子的第四超短脉冲激光。
[0016]需要说明的是，由拉曼孤子自频移效应产生的中红外超短脉冲激光存在一个光孤子或光谱连续的多个光孤子，多个光孤子的中心波长不同。
[0017]结合第一方面，或者第一方面的上述任一种可能的实现方式，在另一种可能的实现方式中：
[0018]所述第一泵浦激光器和/或所述第二泵浦激光器用于对产生的泵浦光的功率进行调整，以控制所述第四超短脉冲激光的中心波长。
[0019]上述中红外超短脉冲激光器可以通过调节泵浦光的功率调整第四超短脉冲激光的中心波长，也即是说，第四超短脉冲激光为波长可调谐的中红外超短脉冲激光。
[0020]结合第一方面，或者第一方面的上述任一种可能的实现方式，在又一种可能的实现方式中：
[0021]所述近红外超短脉冲光纤激光器的激光输出端通过第一偏振无关隔离器连接所述第一级光纤放大器的激光输入端，其中，所述第一偏振无关隔离器用于隔离所述第一级光纤放大器产生的反射光；
[0022]所述第一级光纤放大器的激光输出端依次通过第一剥离器、第二偏振无关隔离器以及石英光纤连接所述高非线性光纤的激光输入端，其中，所述第二偏振无关隔离器用于
隔离所述高非线性光纤产生的反射光，所述第一剥离器用于滤除所述第二超短脉冲激光中的第一泵浦光，所述石英光纤用于减少所述高非线性光纤连接所述第二偏振无关隔离器时产生的光纤损耗；
[0023]所述高非线性光纤的激光输出端连接所述第二级光纤放大器的激光输入端；
[0024]所述第二级光纤放大器的激光输出端连接第二功率剥离器，所述第二剥离器用于滤除所述第四超短脉冲激光中的第二泵浦光。
[0025]考虑到第一级光纤放大器产生的反射光会影响近红外超短脉冲光纤激光器的稳定性，因此设置了第一偏振无关隔离器；考虑到第一级光纤放大器中泵浦光的吸收难以达到100％，第二超短脉冲激光中含有未被吸收的第一泵浦光，因此设置了第一剥离器滤除第一泵浦光，防止后续光纤器件温度过高；考虑到高非线性光纤产生的反射光会影响第一级光纤放大器的稳定性，因此设置了第二偏振本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种中红外超短脉冲激光器，其特征在于，所述激光器包括：近红外超短脉冲光纤激光器，用于输出第一超短脉冲激光，其中，所述第一超短脉冲激光的中心波长处于近红外波段；第一级光纤放大器，用于对第一超短脉冲激光进行处理，输出第二超短脉冲激光，其中，所述第二超短脉冲激光的功率大于所述第一超短脉冲激光的功率，所述第二超短脉冲激光中存在第一光孤子，所述第一光孤子的中心波长大于所述第一超短脉冲激光的中心波长，所述第一光孤子的中心波长处于近红外波段；高非线性光纤，用于对所述第二超短脉冲激光进行处理，输出第三超短脉冲激光，其中，所述第三超短脉冲激光中存在第二光孤子，所述第二光孤子的中心波长大于所述第一光孤子的中心波长，所述第二光孤子的中心波长处于中红外波段；第二级光纤放大器，用于对所述第三超短脉冲激光进行处理，输出第四超短脉冲激光，其中，所述第四超短脉冲激光的输出功率大于所述第二超短脉冲激光的功率和所述第三超短脉冲激光的功率，所述第四超短脉冲激光中存在第三光孤子，所述第三光孤子的中心波长大于或等于所述第二光孤子的中心波长，所述第二级光纤放大器不包含自由空间光学元件。2.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于：所述第一级光纤放大器包括第一泵浦激光器、近红外合束器和第一掺稀土离子石英光纤，其中，所述第一泵浦激光器用于生成第一泵浦光，所述近红外合束器用于将所述第一超短脉冲激光和所述第一泵浦光耦合至所述第一掺稀土离子石英光纤，所述第一掺稀土离子石英光纤用于基于所述第一超短脉冲激光和所述第一泵浦光输出所述第二超短脉冲激光；和/或，所述第二级光纤放大器包括第二泵浦激光器、中红外合束器和掺稀土离子氟化物光纤，其中，所述第二泵浦激光器用于生成第二泵浦光，所述第二泵浦光的中心波长大于所述第一泵浦光的中心波长，所述中红外合束器用于将所述第三超短脉冲激光和所述第二泵浦光耦合至所述掺稀土离子氟化物光纤，所述掺稀土离子氟化物光纤用于基于所述第三超短脉冲激光和所述第二泵浦光源输出所述第四超短脉冲激光。3.根据权利要求2所述的激光器，其特征在于：所述第一泵浦激光器和/或所述第二泵浦激光器用于对产生的泵浦光的功率进行调整，以控制所述第四超短脉冲激光的中心波长。4.根据权利要求2或3所述的激光器，其特征在于：所述近红外超短脉冲光纤激光器的激光输出端通过第一偏振无关隔离器连接所述第一级光纤放大器的激光输入端，其中，所述第一偏振无关隔离器用于隔离所述第一级光纤放大器产生的反射光；所述第一级光纤放大器的激光输出端依次通过第一剥离器、第二偏振无关隔离器以及石英光纤连接所述高非线性光纤的激光输入端，其中，所述第二偏振无关隔离器用于隔离所述高非线性光纤产生的反射光，所述第一剥离器用于滤除所述第二超短脉冲激光中的第一泵浦光，所述石英光纤用于减少所述高非线性光纤连接所述第二偏振无关隔离器时产生的光纤损耗；所述高非线性光纤的激光输出端连接所述第二级光纤放大器的激光输入端；所述第二级光纤放大器的激光输出端连接第二功率剥离器，所述第二剥离器用于滤除
所述第四超短脉冲激光中的第二泵浦光。...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭春雨，罗兴，汤雅婷，阮双琛，王金章，闫培光，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：