[发明专利]一种高斜率效率、高功率的中红外超连续谱光源

摘要

本发明公开了一种高斜率效率、高功率的中红外超连续谱光源，目的是解决斜率效率低、功率低的问题。本发明由掺杂光纤、两个信号源、抽运源、光耦合组件、包层模式滤除器构成。掺杂光纤为掺杂有稀土离子的双包层软玻璃光纤；两个信号源均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；抽运源为连续波多模激光器或带尾纤的连续波多模激光二极管；光耦合组件由第一准直透镜、第二准直透镜、第三准直透镜、第一二色镜、第二二色镜、第一耦合透镜、第二耦合透镜组成。包层模式滤除器是剥除涂覆层和外包层，并涂以折射率匹配膏的一段掺杂光纤。本发明能量转换效率高、产热少，可输出高斜率效率、高功率中红外超连续谱。

主权项

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。