一种多波段非线性光纤放大系统技术方案

本发明专利技术公开了一种多波段非线性光纤放大系统，其特征在于：包括有用于发射锁模光纤激光的种子光源100，所述种子光源100的输出端连接有用于对光脉冲进行滤波并获取负啁啾脉冲的负啁啾脉冲选择器200，所述负啁啾脉冲选择器200输出端连接有用于预防大负啁啾脉冲的基频光预防大器300，所述基频光预放大器300输出端连接有用于放大功率以及放大非线性频率转换参量的非线性光纤放大器400，所述多模增益光纤非线性放大器400输出端为该系统的输出端。本发明专利技术通过激光基频波长的调谐以及传输模式的选择，可以实现参量激光波长的调谐，在进行基频激光功率放大的同时，实现激光频率的转换，获得参量激光输出。

【技术实现步骤摘要】
一种多波段非线性光纤放大系统本专利技术涉及一种多波段非线性光纤放大系统。近两年，激光技术发展迅速，在高平均功率和大单脉冲能量两个技术指标上都取得了突破性的进展。特别是1.06 μ m波段附近，即掺镱粒子增益介质，已获得IO4W平均功率以及IO6W峰值功率的激光输出。已有的文献报道和激光器产品中，连续波光纤光源大多采用高功率连续波激光振荡器结构；脉冲波的光纤光源是由脉冲光源和功率放大器两部分组成；如果是超短脉冲光源，还需加入脉冲展宽器和脉冲压缩器，实现啁啾脉冲放大与脉冲压缩。显而易见，采用此种原理和结构搭建的光纤光源的输出光谱为单一频段，输出波长范围对应于增益光纤的增益谱区。一般地，要实现高能量多波长的激光输出，或者是激光频率的变换，需要借助于非线性晶体或者光子晶体光纤。频率转换的效率与相位匹配的满足程度有直接关系，即当基频光在某处激发的倍频光/参量光与已经产生的、传播到此处的倍频光/参量光干涉相长时，才能实现较高的转换效率。但是，无论是采用非线性晶体和光子晶体光纤，都需要将光纤激光器的输出端与非线性器件进行光路调整、参数匹配、以及耦合封装等等，工序复杂，成本较高。本专利技术克服了上述技术的不足，提供了一种多波段非线性光纤放大系统，通过激光基频波长的调谐以及传输模式的选择，可以实现参量激光波长的调谐，在进行基频激光功率放大的同时，实现激光频率的转换，获得参量激光输出。为实现上述目的，本专利技术采用了下列技术方案:一种多波段非线性光纤放大系统，包括有用于发射锁模光纤激光的种子光源100，所述种子光源100的输出端连接有用于对光脉冲进行滤波并获取负啁啾脉冲的负啁啾脉冲选择器200，所述负啁啾脉冲选择器200输出端连接有用于预防大负啁啾脉冲的基频光预防大器300，所述基频光预放大器300输出端连接有用于放大功率以及放大非线性频率转换参量的非线性光纤放大器400，所述多模增益光纤非线性放大器400输出端为该系统的输出端。所述的种子光源100包括第一波分复用器102，所述第一波分复用器102复合输出端顺次连接有第一增益光纤103、第一分束器104、偏振控制器105、偏振分束器106和第一光隔离器107，所述第一波分复用器102 —输入端连接有第一泵浦原101，所述第一波分复用器102另一输入端与第一光隔离器107输出端连接,所述第一分束器104另一输出端为种子光源100的输出端。所述负啁啾脉冲选择器200包括光纤环形器202，所述光纤环形器202输入端连接有第二分束器201，所述第二分束器201的输入端与种子光源100的输出端连接，所述第二分束器201另一输出端为监测端口，所述光纤环形器202 —输出端连接有光纤光栅203,所述光纤环形器202另一输出端作为负啁啾脉冲选择器200的输出端。所述基频光预放大器300包括第二波分复用器302，所述第二波分复用器302的输入端与负啁啾脉冲选择器200的输出端连接，所述第二波分复用器302输入端连接有第二泵浦源301，所述第二波分复用器302输出端连接有第二增益光纤303，所述第二增益光纤303作为基频光预放大器300的输出端。所述非线性光纤放大器400包括泵浦合束器404，所述泵浦合束器404输入端连接有第二光隔离器403，所述第二光隔离器403的输入端与基频光预防大器300的输出端连接，所述浦合束器404还连接有第三泵浦源401，所述泵浦合束器404的输出端连接有第三增益光纤405，所述第三增益光纤405输出端作为非线性光纤放大器400的输出端。所述第三增益光纤405为保偏双包层增益光纤、非保偏双包层增益光纤、螺旋手性结构增益光纤或光子晶体增益光纤。所述第三泵浦源401至少为两个，所述所有第三泵浦源401与泵浦合束器的不同输出端连接。本专利技术的有益效果是:1、本专利技术使激光在光纤增益介质中能量放大同时实现激光频率的转换，获得多个波长的激光输出。2、本专利技术通过基频波长的调谐以及传输模式的选择，可获得参量激光波长的调谐输出。3、本专利技术将激光放大器和频率转换器的功能合二为一，不仅简化了多波长激光器的结构，而且大幅降低了激光器的制造成本。4、本专利技术可用于多色激光同步输出，光学显微成像，相干反斯托克斯拉曼成像，医学检测等多个应用领域。附图说明图1为本专利技术的多波长非线性放大系统结构示意图；图2为本专利技术的多波长非线性放大系统基频光放大器和非线性放大器示意图。图3为本专利技术实施例一结构示意图。下面结合附图与本专利技术的实施方式作进一步详细的描述:如图1所示，一种多波段非线性光纤放大系统，其特征在于:包括有用于发射锁模光纤激光的种子光源100，所述种子光源100的输出端连接有用于对光脉冲进行滤波并获取负啁啾脉冲的负啁啾脉冲选择器200，所述负啁啾脉冲选择器200输出端连接有用于预防大负啁啾脉冲的基频光预防大器300，所述基频光预防大器300输出端连接有用于放大功率以及放大非线性频率转换参量的非线性光纤放大器400，所述多模增益光纤非线性放大器400输出端为该系统的输出端。如上所述，本专利技术提出的的多波长非线性光纤放大系统，即在进行基频激光(O1)功率放大的同时，实现激光频率的转换，获得参量激光(ω 2)输出。如图1所示，多波长非线性光纤放大器由种子光源100、负啁啾脉冲选择器件200、基频光预放大器300和非线性光纤放大器400，四部分组成。所述的多波长非线性光纤放大器内部光路均为光纤和光纤耦合器件相连接，确保了全光纤结构，提高系统稳定性。所述的种子光源100为光纤脉冲激光器，其输出的脉冲经过器件200获取负啁啾脉冲，所述负啁啾脉冲选择器件200并不局限于特定的光学元件，可为符合激光工作波长要求的光纤啁啾光栅、光子晶体光纤，或者是针对振荡器输出具有特殊啁啾分布的脉冲的滤波器件。如图2所示，所述的基频光预放大器300，可为单模光纤放大器或者双包层放大器，目的将负啁啾脉冲选择器件200输出的平均功率为毫瓦量级的脉冲放大至数百毫瓦，待放大激光注入基频光预放大器300后，通过第二波分复用器302或泵浦合束器将待放大激光与第二泵浦源301合束，共同进入第二增益光纤303中，进行预放大。此光纤放大器的作用是将负啁啾激光的单脉冲能量进行初步提升，以满足后续多模光纤放大器对注入光的能量需求。如图2所示，所述的非线性光纤放大器400为多模光纤放大器，预放大后的激光经过第二光隔离器403进行单向隔离，再经过泵浦合束器404进入多模放大器中。所述的泵浦合束器可为(2+1) X 1、(6+1) X I或者(η+1)Χ1。合束后的第三泵浦源401与预放大的激光一同注入第三增益光纤405中，可将基频光(ω i)的平均功率从数百毫瓦放大到数十瓦或更高，超过非线性混频的阈值。光纤纤芯可传输多个激光模式，实现不同波长在不同模式中传输，并保持相同的群速度，实现多波长脉冲的同时放大输出。实施例一:如图3所示，所述的种子光源100包括第一波分复用器102，所述第一波分复用器102复合输出端顺次连接有第一增益光纤103、第一分束器104、偏振控制器105、偏振分束器106和第一光隔离器107，所述第一波分复用器102 —输入端连接有第一泵浦原101，所述第一波分复用器102另一输入端与第一光隔离器107输出端连接,所述第一分束器104本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多波段非线性光纤放大系统，其特征在于：包括有用于发射锁模光纤激光的种子光源（100），所述种子光源（100）的输出端连接有用于对光脉冲进行滤波并获取负啁啾脉冲的负啁啾脉冲选择器（200），所述负啁啾脉冲选择器（200）输出端连接有用于预防大负啁啾脉冲的基频光预防大器（300），所述基频光预放大器（300）输出端连接有用于放大功率以及放大非线性频率转换参量的非线性光纤放大器（400），所述多模增益光纤非线性放大器（400）输出端为该系统的输出端。

【技术特征摘要】
1.一种多波段非线性光纤放大系统，其特征在于:包括有用于发射锁模光纤激光的种子光源(100)，所述种子光源(100)的输出端连接有用于对光脉冲进行滤波并获取负啁啾脉冲的负啁啾脉冲选择器(200)，所述负啁啾脉冲选择器(200)输出端连接有用于预防大负啁啾脉冲的基频光预防大器(300)，所述基频光预放大器(300)输出端连接有用于放大功率以及放大非线性频率转换参量的非线性光纤放大器(400)，所述多模增益光纤非线性放大器(400)输出端为该系统的输出端。2.根据权利要求1所述的一种多波段非线性光纤放大系统，其特征在于所述的种子光源(100)包括第一波分复用器(102)，所述第一波分复用器(102)复合输出端顺次连接有第一增益光纤(103)、第一分束器(104)、偏振控制器(105)、偏振分束器(106)和第一光隔离器(107)，所述第一波分复用器(102)—输入端连接有第一泵浦原(101)，所述第一波分复用器(102)另一输入端与第一光隔离器(107)输出端连接,所述第一分束器(104)另一输出端为种子光源(100)的输出端。3.根据权利要求2所述的一种多波段非线性光纤放大系统，其特征在于所述负啁啾脉冲选择器(200)包括光纤环形器(202)，所述光纤环形器(202)输入端连接有第二分束器(201)，所述第二分束器(201)的输入端与种子光源(100)的输出端连接，所述第二分束器(201)另一输出端为监测端口，所述光纤环形器(202 ) 一输出端连接有光纤...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁崇智，曾和平，郝强，
申请(专利权)人：广东汉唐量子光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：