[发明专利]基于多孤子同步扫描的多点输出CARS激发源装置及产生方法

权利要求书

1.一种基于多孤子同步扫描的多点输出CARS激发源生成装置，其特征在于，该装置包括飞秒光纤激光器(1)、液晶延迟器(2)、偏振分光棱镜(3)、第一、第二耦合镜(41)(42)、光子晶体光纤(5)、第一、第二折射率渐变多模光纤(61)(62)、第一、第二单模光纤(71)(72)、滤波部分、光纤1×3分束器(11)、第一、第二、第三光纤延迟线(121)(122)(123)、第一、第二、第三合束器(131)(132)(133)、电控系统(14)和第一、第二、第三输出端口(151)(152)(153)；所述滤波部分由第一、第二光纤环行器(81)(82)、第一、第二啁啾光纤光栅(91)(92)以及长周期光纤光栅(10)构成，其中：

飞秒光纤激光器(1)产生的飞秒脉冲，经液晶延迟器(2)和偏振分束棱镜(3)后被分束为功率可调的两束飞秒脉冲；其中，一束所述飞秒脉冲由第一耦合镜(41)耦合到光子晶体光纤(5)中传输，在光子晶体光纤(5)中产生3个光孤子即基阶孤子、二阶孤子以及三阶孤子，所述基阶孤子、二阶孤子以及三阶孤子依次经第一折射率渐变多模光纤(61)和第一单模光纤(71)进行啁啾谱压缩，压缩后的各个光孤子通过滤波部分被透射滤出，均作为斯托克斯光脉冲；另一束所述飞秒脉冲经第二耦合镜(42)耦合到第二折射率渐变多模光纤(62)与第二单模光纤(72)中进行啁啾谱压缩，再经光纤1×3分束器(11)分束成3个光路，作为泵浦光脉冲；残余泵浦光脉冲与3个光孤子从第一光纤环行器(81)的入射端输入，其中基阶孤子被第一啁啾光纤光栅(91)反射到第一光纤环行器(81)的输出端；残余泵浦光脉冲与二阶孤子、三阶孤子从第二光纤环行器(82)的入射端输入，其中二阶孤子被第二啁啾光纤光栅(92)反射到第二光纤环行器(82)的输出端；剩下的三阶孤子与残余泵浦光脉冲，用长周期光纤光栅(10)反射滤掉残余泵浦光脉冲，透射滤出三阶孤子；

第一、第二、第三光纤延迟线(121)(122)(123)分别设置于泵浦光脉冲经光纤1×3分数器11输出的每个光路上，调控泵浦光脉冲与光孤子时间同步；电控系统(14)同时调控第一、第二、第三光纤延迟线(121)(122)(123)的延迟量，滤出的基阶孤子、二阶孤子和三阶孤子与三束泵浦光脉冲分别在第一、第二、第三合束器(131)(132)(133)处合束，并且分别由第一、第二、第三输出端(151)、(152)、(153)输出，实现多孤子多点输出。

2.如权利要求1所述的一种基于多孤子同步扫描的多点输出CARS激发源装置，其特征在于，所述液晶延迟器(2)上的外加电压V发生改变；随着液晶延迟器(2)外加电压V的改变，飞秒脉冲的相位延迟发生改变，其偏振态变成随外加电压变化的椭圆偏振态，再经过偏振分光棱镜(3)后，飞秒脉冲的偏振态变为线偏振态。

3.如权利要求1所述的一种基于多孤子同步扫描的多点输出CARS激发源装置，其特征在于，所述电控系统(14)通过调控液晶延迟器的外加电压V来调节飞秒脉冲进入到光子晶体光纤(5)中的功率；飞秒脉冲进入到光子晶体光纤(5)中的功率变化会导致各阶光孤子中心波长λ₁、λ₂和λ₃的移动，从而实现多孤子的光谱同步扫描。

4.如权利要求1所述的一种基于多孤子同步扫描的多点输出CARS激发源装置，其特征在于，所述功率可调是调节飞秒脉冲进入到光子晶体光纤中的功率；飞秒脉冲进入到光子晶体光纤中的功率变化会导致各阶光孤子中心波长λ₁、λ₂和λ₃的移动，从而实现多孤子的光谱同步扫描。

5.一种基于多孤子同步扫描的多点输出CARS激发源产生方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

由光纤激光器产生飞秒脉冲，经液晶延迟器和偏振分光棱镜后实现功率可调并分束，一束经光子晶体光纤产生多个光孤子，再依次经第一折射率渐变多模光纤和第一单模光纤进行啁啾谱压缩，压缩后的各个光孤子通过滤波部分被依次滤出；另一束飞秒脉冲作为泵浦光，耦合进第二折射率渐变多模光纤与第二单模光纤中进行啁啾谱压缩后经光纤分束器分束，形成多个泵浦光，再电控调节多个光纤延迟线同时实现泵浦光与各个光孤子的脉冲同步，最后分别合束输出，构成多点输出的CARS激发源。