[发明专利]一种高斜率效率、高功率的中红外超连续谱光源

权利要求书

1.一种高斜率效率、高功率的中红外超连续谱光源，其特征在于所述光源由掺杂光纤(1)、 第一信号源(2)、第二信号源(3)、抽运源(4)、光耦合组件(5)、包层模式滤除器(6)构 成，包层模式滤除器(6)位于掺杂光纤(1)中；第一信号源(2)、第二信号源(3)和抽运 源(4)分别发射第一信号光、第二信号光、抽运光，第一信号光、第二信号光、抽运光经光 耦合组件(5)耦合进入掺杂光纤(1)中，经包层模式滤除器(6)输出超连续谱；

掺杂光纤(1)为掺杂有稀土离子的双包层软玻璃光纤；掺杂光纤(1)掺杂的稀土离子 要求在抽运波长下有三个可参与辐射跃迁的能级，能级由低到高分别为第一能级、第二能级、 第三能级，并且第三能级与第二能级之间、第二能级与第一能级之间的跃迁均能够以辐射跃 迁的形式实现；第三能级与第二能级之间的辐射跃迁对应的波长为第一波长λ₁，第二能级与 第一能级之间的辐射跃迁对应的波长为第二波长λ₂，第一能级到第三能级的吸收跃迁波长为 第三波长λ₃，并满足1/λ₁≥1/λ₂+1/λ₃；掺杂光纤(1)靠近抽运源(4)的一端为第一端， 另一端为第二端；

第一信号源(2)为单模脉冲光纤激光器或带尾纤的电调制单模脉冲激光二极管，工作波 长即第一信号光与λ₁相同，第一信号源(2)位于掺杂光纤(1)的一端，第一信号源(2) 发射第一信号光，经光耦合组件(5)准直、聚焦，在掺杂光纤(1)中的纤芯中以全反射的 形式传输并放大；

第二信号源(3)为单模脉冲光纤激光器或带尾纤的电调制单模脉冲激光二极管，工作波 长即第二信号光与λ₂相同，第二信号源(3)与第一信号源(2)位于掺杂光纤(1)的同一 端，第二信号源(3)发射第二信号光，经光耦合组件(5)准直、聚焦，在掺杂光纤(1)中 的纤芯中以全反射的形式传输并放大；

抽运源(4)为连续波多模激光器或带尾纤的连续波多模激光二极管，工作波长即抽运光 与λ₃相同；抽运源(4)位于掺杂光纤(1)靠近第一信号源(2)与第二信号源(3)所在的 那一端或位于掺杂光纤(1)的另一端，抽运源(4)发射的抽运光，经光耦合组件(5)准直、 聚焦，在掺杂光纤(1)中的内包层中以全反射的形式传输，并在经过掺杂光纤(1)纤芯时 被吸收；

光耦合组件(5)由第一准直透镜(51)、第二准直透镜(52)、第三准直透镜(53)、第 一二色镜(54)、第二二色镜(55)、第一耦合透镜(56)、第二耦合透镜(57)组成；光耦合 组件(5)接收第一信号光、第二信号光、抽运光的一端为输入端，出射第一信号光、第二信 号光、抽运光的一端为输出端；第一信号源(2)、第二信号源(3)以及抽运源(4)均位于 光耦合组件(5)的输入端，光耦合组件(5)的输出端与掺杂光纤(1)正对；第一准直透镜 (51)正对第一信号源(2)的输出尾纤放置，并使第一信号源(2)的输出尾纤端面位于第 一准直透镜(51)的焦点处；第二准直透镜(52)正对第二信号源(3)的输出尾纤放置，并 使第二信号源(3)的输出尾纤端面位于第二准直透镜(52)的焦点处；第三准直透镜(53) 正对抽运源(4)的输出尾纤放置，并使抽运源(4)的输出尾纤端面位于第三准直透镜(53) 的焦点处；第一准直透镜(51)将第一信号源(2)输出的第一信号光准直；第二准直透镜(52) 将第二信号源(3)输出的第二信号光准直；第三准直透镜(53)将抽运源(4)输出的抽运 光准直；第一准直透镜(51)与第二准直透镜(52)相互垂直放置，经第一准直透镜(51) 准直的第一信号光光束与经第二准直透镜(52)准直的第二信号光光束垂直；第一二色镜(54) 在光路中与准直后的第一信号光光束和第二信号光光束光路均成45°角放置，第一二色镜(54) 将准直后的第一信号光和第二信号光合并成一束光；第三准直透镜(53)与第二准直透镜(52) 垂直放置，经第三准直透镜(53)准直的抽运光光束与经第一二色镜(54)合束的第一信号 光和第二信号光光束垂直；第二二色镜(55)在光路中与准直后的抽运光光束和经第一二色 镜(54)合束的第一信号光和第二信号光光束均成45°角放置，第二二色镜(55)将准直后的 抽运光与经第一二色镜(54)合束之后的第一信号光和第二信号光合并成一束光；第一耦合 透镜(56)正对第二准直透镜(52)，并与第二准直透镜(52)平行放置，并使掺杂光纤(1) 靠近第一信号源(2)和第二信号源(3)一端的光纤端面位于第一耦合透镜(56)的焦点处； 第一耦合透镜(56)将合束后的上述三个波长的光耦合进掺杂光纤(1)中；第二耦合透镜(57) 正对掺杂光纤(1)远离第一信号源(2)和第二信号源(3)的一端，并使掺杂光纤(1)远 离第一信号源(2)和第二信号源(3)一端的光纤端面位于第二耦合透镜(57)的焦点处； 第二耦合透镜(57)将产生的超连续谱准直输出；

包层模式滤除器(6)是在掺杂光纤(1)的第二端，将一段掺杂光纤(1)剥除涂覆层和 外包层，并涂以折射率匹配膏制成，折射率匹配膏对抽运光的折射率低于掺杂光纤(1)的内 包层对抽运光的折射率；包层模式滤除器(6)使掺杂光纤(1)第二端未吸收完全的抽运光 泄漏出掺杂光纤(1)，保证输出的超连续谱中不含抽运光成分。