[发明专利]全光纤结构的可见光增强超连续谱激光系统

说明书

技术领域

本发明涉及激光领域，具体涉及一种全光纤结构的可见光增强超连续谱激光 系统。

背景技术

激光脉冲在高非线性介质中传输时，会发生各种非线性效应，使频谱展宽 至几百纳米甚至更宽，这种极端的频谱展宽现象称为超连续谱的产生。超连续 谱光源和其它光源相比，具有连续谱带宽、稳定可靠、相干性好等诸多优点。 超连续谱激光在生物医学、光计量学、光通信、相干测量、光学显示以及光谱 分析等许多方面都有非常重要的应用价值。可见光波段的超连续谱更是在激光 显示、生物光谱分析、光电对抗等领域有着难以估量的价值。相对于其它固体 或液体非线性介质，高非线性光纤作为非线性介质，以其轻便稳定的物理特性， 更适合于用在具有实用价值的超连续谱产生系统中。目前国内外已有多家研究 机构使用高非线性光纤作为超连续谱发生介质，在激光激励下产生超连续谱， 但由于受非线性光纤零色散点的限制，在使用红外激光作为泵浦源的情况下， 一般产生的超连续谱覆盖的波段大多集中在近红外波段，只有少量光谱进入可 见光波段，这就限制了超连续谱在可见光范围的应用。而且作为泵浦的激光向 非线性光纤的耦合也是限制超连续谱平均功率的一个重要因素，现有的大功率 激光耦合装置均采用透镜组做空间耦合，透镜组设计复杂，体积庞大，耦合效 率也难以提高，这种耦合方法还对环境要求苛刻，难以实现工程可靠性的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种全光纤结构的可见光增强超连续谱激光系统， 其解决了背景技术中大功率激光耦合装置体积庞大、耦合效率低、光谱范围受 限等技术问题。

本发明的技术方案是：

一种全光纤结构的可见光增强超连续谱激光的系统，包括光纤锁模激光器 1，与光纤锁模激光器1的输出经光纤连接的单模光纤放大器2，与单模光纤放 大器2的输出经光纤连接的光隔离器3，与光隔离器3的输出经光纤连接的双包 层光纤放大器4，该系统还包括非线性光子晶体光纤6，双包层光纤放大器4的 输出端与非线性光子晶体光纤6的输入端通过拉维光纤5相连接。

上述拉锥光纤5与双包层光纤放大器4的输出端与非线性光子晶体光纤6 的输入端的连接为熔接。

上述非线性光子晶体光纤6为两个或两个以上。

上述非线性光子晶体光纤6之间的连接为熔接。

本发明具有结构简单，体积小，耦合效率高，工程可靠，能覆盖可见光波 段等优点。

附图说明：

图1为本发明全光纤结构的可见光增强超连续谱激光系统的结构示意图。

附图标记：

1-光纤锁模激光器、2-单模光纤放大器、3-光隔离器、4-双包层光纤 放大器、5-拉锥光纤、6-非线性光子晶体光纤。

具体实施方式：

参见图1，

一种全光纤结构的可见光增强超连续谱激光的系统，包括光纤锁模激光器 1，与光纤锁模激光器1的输出经光纤连接的单模光纤放大器2，与单模光纤放 大器2的输出经光纤连接的光隔离器3，与光隔离器3的输出经光纤连接的双包 层光纤放大器4，该系统还包括非线性光子晶体光纤6，双包层光纤放大器4的 输出端与非线性光子晶体光纤6的输入端通过拉维光纤5相熔接。非线性光子 晶体光纤6为两个或两个以上，其相互之间为熔接，并且沿零色散波长逐级降 低。

工作原理如下：

该系统的种子光源采用自制的“8”字型腔锁模光纤激光器，该激光器输出 nJ级单脉冲能量，光谱宽度1.5nm，脉冲宽度约500ps；通过光纤锁模激光器1 产生的短脉冲激光经光纤输入单模掺镱光纤放大器2进行能量放大；在由波分 复用器耦合的976nm半导体激光的泵浦下，种子激光单脉冲能量放大至几十nJ； 接着对单模光纤放大器2放大的信号通过光隔离器3再经光纤熔接耦合入双包 层掺镱光纤的纤芯；该双包层光纤被双包层光纤放大器中的合束器连接到6根 100um芯径光纤，这六根光纤均连接着976nm半导体激光器的输出端，为双包层 掺镱光纤提供泵浦光。这样的合束器连同半导体激光器、双包层掺镱光纤构成 又一级光纤放大器，在数十瓦976nm激光泵浦功率下，将前一级过来的脉冲激 光能量放大至uJ量级。再经熔融拉锥形成的拉锥光纤5作为模式匹配光纤，其 一端的模场参数与双包层光纤匹配，另一端的模场参数同非线性光子晶体光纤6 匹配，将双包层光纤输出端、不同的零色散值的非线性光纤输入端分别与拉锥 光纤熔接，就完成了放大激光向非线性光纤的低损耗耦合，在非线性光纤6中 激发超连续谱逐渐过渡到可见光波段。使用类似的熔融拉锥光纤作为模匹配过 渡光纤，或是直接用熔接的方法，可将两个或多个零色散波长渐减的非线性光 纤依次熔接，就完成了非线性光纤的级联，这种零色散值渐减级联光纤会在激 光脉冲传输过程中把超连续谱能量向短波转移，实现可见光波段的增强。