[发明专利]一种超连续谱产生装置

说明书

本发明公开了一种超连续谱产生装置，它由高峰值功率耗散孤子共振锁模激光器和光子晶体光纤组成。高峰值功率耗散孤子共振锁模激光器由2个泵浦光源、2个合束器、2根增益光纤、滤波器、偏振无关隔离器、偏振控制器组成，第一泵浦源、第一合束器的泵浦输入臂、第一增益光纤、第一耦合器的输入臂a和输出臂b、滤波器、第二耦合器的输入臂b1和输出臂a1、偏振无关隔离器、第一合束器的信号输入臂连接形成单向环，第二耦合器的输出臂c1与光子晶体光纤连接；第一耦合器的输出臂c与第二合束器、第二增益光纤、偏振控制器和第一耦合器的输出臂d连接形成非线性放大环形镜。本发明无需放大器可将功率提升到数千瓦量级，能量损耗小，光纤长度小。

技术领域

本发明涉及一种超连续谱的产生装置，特别涉及一种不需要放大器可以直接产生光谱稳定超连续谱的产生装置。

背景技术

超连续谱光源同时具有光谱宽、亮度高和空间相干性好等优点，因此在光学测量、分子光谱学、生物医学成像及光学生物组织蚀除等方面有着广泛的应用，是光源领域的研究热点之一。目前，超连续谱主要通过将脉冲激光输入到光子晶体光纤中进行非线性展宽的方式获得。由于超连续谱在光子晶体中非线性展宽的程度和脉冲峰值功率直接相关，为了得到光谱范围广且稳定性好的超连续谱光源，需要有高峰值功率且峰值功率稳定的脉冲激光器作泵浦源。脉冲光纤激光器输出的脉冲激光性能是由其锁模机制决定的。按照腔内脉冲演化方式分类，主要有传统孤子锁模、色散管理孤子锁模和耗散孤子锁模三种。耗散孤子共振(Dissipative Soliton Resonance，简称DSR)锁模属于耗散孤子锁模的一种。在耗散孤子共振状态下，随着光纤色散和泵浦功率的提高，脉冲时域可以极大展宽，产生超大能量的矩形脉冲，不仅峰值功率高且达到峰值以后维持不变，所以DSR激光器有利于产生光谱稳定的超连续谱。

但是现有的利用DSR激光器作为泵浦源搭建的超连续谱产生装置存在如下问题：

需要先对DSR激光器经过单级或者多级放大器进行功率放大，使得输出的激光脉冲峰值功率达到数千瓦量级，再泵浦光子晶体光纤。如2018年1月22日发表在OPTICSEXPRESS(即光学快报)上的“Ultraviolet-enhanced supercontinuum generation with amode-locked Yb-doped fiber laser operating in dissipative-soliton-resonanceregion”(作者：王楠；26卷2期)(利用掺镱锁模光纤激光器泵浦产生宽带超连续谱，称为背景技术1)中公布的超连续谱产生装置，该超连续谱产生装置由泵浦放大种子脉冲激光器、放大器和光子晶体光纤组成。其中种子脉冲激光器利用等效可饱和吸收体中的非线性环形镜实现DSR锁模。放大器采用掺镱的主震荡放大器(master oscillator power amplifier，简称MOPA)。将重频4.5GHz，中心波长在1035nm，峰值功率830W的DSR脉冲激光通过一级放大之后输入到七芯光子晶体光纤中，得到光谱覆盖350nm～2400nm，功率6.86W的超连续谱激光输出。放大器搭建过程涉及多种器件之间以及器件和光纤之间的熔接，较为繁琐且成本很高；且采用泵浦放大种子脉冲激光器的方式对泵浦光源的利用率有限，常见的光-光效率仅为60％左右，电-光效率仅为50％左右，存在较大的能量损耗；根据所需放大值，还需改变放大器中的器件和光纤参数，使其与放大功率相匹配，否则在放大产生高峰值功率脉冲的过程容易造成放大器中的光隔离器和光纤等的击穿或烧毁，而修改放大器也是一项繁琐的工作，对激光器的使用者专业要求较高，难以普遍推广。

因此，如何解决超连续谱产生装置的上述缺点是本领域研究人员极为关注的技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对已有超连续谱产生装置的不足之处提出一种不需要放大器直接产生光谱稳定的超连续谱的装置。

本发明所采用的技术方案是：本发明由高峰值功率耗散孤子共振锁模激光器和光子晶体光纤组成，高峰值功率耗散孤子共振锁模激光器的输出连接光子晶体光纤。