一种高功率中红外超连续谱激光器制造技术

本发明专利技术公开了一种高功率中红外超连续谱激光器，包括：总泵浦源，通过种子源经过多级放大器和非线性光纤进行功率放大和展宽，实现2～2.7μm超连续输出；掺锗光纤，与总泵浦源连接，将长波的截止波长扩展至3.6μm，实现2～3.6μm超连续谱激光输出；有源氟化物光纤，与掺锗光纤连接，实现2～4μm高功率超连续谱激光输出；无源氟化物光纤，与有源氟化物光纤连接，所述无源氟化物光纤为InF3光纤，在拉曼孤子自频移的作用下，长波截止波长继续扩展到5μm，最终实现3～5μm高功率超连续谱激光输出。本发明专利技术大幅提升该波段的功率密度，改善现有输出功率小等问题。有输出功率小等问题。有输出功率小等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种高功率中红外超连续谱激光器


[0001]本专利技术涉及一种高功率中红外超连续谱激光器。

技术介绍

[0002]超连续谱的产生是指高强度激光泵浦非线性介质，在色散和非线性效应共同作用下，光谱获得极大展宽的现象。中红外波段超连续谱覆盖众多分子的特征吸收谱线，在生物医学、光谱学、光学相干层析和环境科学等领域有着广泛的需求。经过数十年的发展，研究者们已经完成了对超连续谱产生涉及的非线性效应和色散作用过程的系统研究，并深入开展了不同光纤材料、不同抽运条件、不同级联架构下超连续谱产生的研究工作。
[0003]目前，虽然已经实现了瓦量级2
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5μm超连续谱激光的输出，然而由于受激光器结构、光纤材料和技术手段限制，目前3
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5μm波段的超连续谱仍然存在功率占比低等问题。采用传统的单波长皮秒或者飞秒源作为泵浦源泵浦非线性光纤，获得的超连续光谱不可避免的存在残余泵浦尖峰。因此，现有的改进技术方案是采用平坦的超连续源作为泵浦源泵浦中红外非线性光纤，但是，想要获得更远的长波红外光谱，就得采用级联结构，在此级联结构下，当使用覆盖中红外波段的超连续谱作为泵浦源时，由于受到石英基合束器的限制(泵浦源的长波段具有高损耗)，无法实现全光纤放大结构的光谱长波拓展，也就难以实现光谱的短波成分向长波成分转移，导致超连续谱中的长波占比比较低。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高功率中红外超连续谱激光器。
[0005]本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：
[0006]本专利技术的第一方面，提供一种高功率中红外超连续谱激光器，包括：
[0007]总泵浦源，通过种子源经过多级放大器和非线性光纤进行功率放大和展宽，实现2～2.7μm超连续输出；
[0008]掺锗光纤，与总泵浦源连接，将长波的截止波长扩展至3.6μm，实现2～3.6μm超连续谱激光输出；
[0009]有源氟化物光纤，与掺锗光纤连接，包括二色镜DM、976nm激光的第五泵浦源和掺Er的ZBLAN光纤，所述二色镜DM对2.8～3.6μm波段的激光高透，同时对976nm波段的激光高反；以2.8～3.6μm波段的激光作为信号光，第五泵浦源作为泵浦光，通过聚焦透镜L3耦合进入掺Er的ZBLAN光纤，对2.8μm～3.6μm波段的激光进行放大，同时在拉曼孤子自频移的作用下将长波的截止波长扩展至4μm，实现2～4μm高功率超连续谱激光输出；
[0010]无源氟化物光纤，与有源氟化物光纤连接，所述无源氟化物光纤为InF3光纤，在拉曼孤子自频移的作用下，长波截止波长继续扩展到5μm，最终实现3～5μm高功率超连续谱激光输出。
[0011]进一步地，所述总泵浦源包括顺次连接的：1.55μm种子源、第一隔离器、第一合束
器、第一掺镱铒光纤EYDF、第二隔离器、第二合束器、第二掺镱铒光纤EYDF、第三隔离器、单模光纤、第三合束器、第一掺铥光纤TDF、第四隔离器、第四合束器、第二掺铥光纤TDF、第五隔离器；
[0012]第一合束器的另一输入端连接976nm激光的第一泵浦源，第二合束器的另一输入端连接976nm激光的第二泵浦源，第三合束器的另一输入端连接793nm激光的第三泵浦源，第四合束器的另一输入端连接793nm激光的第四泵浦源。
[0013]进一步地，所述有源氟化物光纤还包括第一准直透镜L1、第二准直透镜L2，第一准直透镜L1设置于第五泵浦源与二色镜DM之间，第二准直透镜L2设置于有源氟化物光纤和二色镜DM之间。
[0014]本专利技术的有益效果是：
[0015]在本专利技术的一示例性实施例中，采用锗酸盐光纤(掺锗光纤)级联稀土掺杂的ZBLAN(掺Er的ZBLAN光纤)进行功率放大后继续抽运InF3光纤的方式，引入二色镜DM，滤出所需波段作为信号光，同时利用掺杂氟化物光纤的放大和非线性拓展特性，将信号光进行放大展宽后再进行拓展，提升了2～4μm波段的功率；继续抽运红外透过窗口更远的光纤(即InF3光纤)，将放大后的信号光再次拓展，即获得高功率3～5μm超连续激光，大幅提升该波段的功率密度，改善现有输出功率小等问题。
附图说明
[0016]图1为本专利技术一示例性实施例中提供的一种高功率中红外超连续谱激光器的连接示意图；
[0017]图2为本专利技术一示例性实施例中提供的掺锗光纤与有源氟化物光纤的连接示意图；
[0018]图3为本专利技术一示例性实施例中提供的有源氟化物光纤与无源氟化物光纤的连接示意图；
[0019]图4为本专利技术一示例性实施例中提供的总泵浦源与掺锗光纤的连接示意图。
具体实施方式
[0020]下面结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
[0021]在本专利技术的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系为基于附图所述的方向或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，属于“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0022]在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，属于“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本
专利技术中的具体含义。
[0023]此外，下面所描述的本专利技术不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
[0024]参见图1，图1示出了本专利技术一示例性实施例中提供的一种高功率中红外超连续谱激光器，包括：
[0025]总泵浦源，通过种子源经过多级放大器和非线性光纤进行功率放大和展宽，实现2～2.7μm超连续输出；
[0026]掺锗光纤，与总泵浦源连接，将长波的截止波长扩展至3.6μm，实现2～3.6μm超连续谱激光输出；
[0027]有源氟化物光纤，如图2所示，与掺锗光纤连接，包括二色镜DM、976nm激光的第五泵浦源和掺Er的ZBLAN光纤，所述二色镜DM对2.8～3.6μm波段的激光高透，同时对976nm波段的激光高反；以2.8～3.6μm波段的激光作为信号光，第五泵浦源作为泵浦光，通过聚焦透镜L3耦合进入掺Er的ZBLAN光纤，对2.8μm～3.6μm波段的激光进行放大，同时在拉曼孤子自频移的作用下将长波的截止波长扩展至4μm，实现2～4μm高功率超连续谱激光输出；
[0028]无源氟化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高功率中红外超连续谱激光器，其特征在于：包括：总泵浦源，通过种子源经过多级放大器和非线性光纤进行功率放大和展宽，实现2～2.7μm超连续输出；掺锗光纤，与总泵浦源连接，将长波的截止波长扩展至3.6μm，实现2～3.6μm超连续谱激光输出；有源氟化物光纤，与掺锗光纤连接，包括二色镜DM、976nm激光的第五泵浦源和掺Er的ZBLAN光纤，所述二色镜DM对2.8～3.6μm波段的激光高透，同时对976nm波段的激光高反；以2.8～3.6μm波段的激光作为信号光，第五泵浦源作为泵浦光，通过聚焦透镜L3耦合进入掺Er的ZBLAN光纤，对2.8μm～3.6μm波段的激光进行放大，同时在拉曼孤子自频移的作用下将长波的截止波长扩展至4μm，实现2～4μm高功率超连续谱激光输出；无源氟化物光纤，与有源氟化物光纤连接，所述无源氟化物光纤为InF3光纤，在拉曼孤子自频移的作用下，长波截止波长继续扩展到5μm，最终实现...

【专利技术属性】
技术研发人员：李剑峰，雷浩，谢昆林，王森宇，赵鑫生，罗鸿禹，
申请(专利权)人：成都光博创科技有限公司，
类型：发明
国别省市：