[发明专利]一种平坦光谱输出的超连续谱激光器

摘要

本发明公开了一种平坦光谱输出的超连续谱激光器，该超连续谱激光器由控制器、泵浦源模组、环形激光器模组及超连续谱产生及监测模组组成。控制器发出指令启动三个脉冲发生器、三个半导体激光器、宽谱段光谱仪。三波长超短飞秒级激光脉冲由PCF进行光谱展宽，再经宽谱段光谱仪进行平坦度分析，其结果送入控制器进行分析。本发明的有益效果是，在激光器中采用了一种反馈式调幅多波长激光泵浦的方式，结合宽光谱光谱监测，自适应地调节多波长泵浦激光的强度，通过叠加实现高输出光谱平坦度及稳定性的超连续谱激光输出，实现输出平坦性超连续谱激光器，满足精确化宽光谱定量分析的需求。

主权项

1.一种平坦光谱输出的超连续谱激光器，该超连续谱激光器由控制器(1)、泵浦源模组(2)、环形激光器模组(22)及超连续谱产生及监测模组(32)组成，其特征在于：所述的泵浦源模组(2)用于产生环形激光器组件(22)的多波长脉冲种子激光，它包含功率调节器(3)、第一脉冲发生器(4)、第一整形放大器(5)、第一激光管驱动电路(42)、第二脉冲发生器(9)、第二整形放大器(10)、第二激光管驱动电路(43)、第三脉冲发生器(14)、第三整形放大器(15)、第三激光管驱动电路(44)、三合一光纤(19)、第一偏振控制器(20)及光隔离器(21)；其中第一激光管驱动电路(42)由第一场效应管驱动电路(8)、第一场效应管(7)和第一激光二极管(6)及其放电回路组成；类似地，第二激光管驱动电路(43)由第二场效应管驱动电路(13)、第二场效应管(12)和第二激光二极管(11)及其放电回路组成；第三激光管驱动电路(44)由第三场效应管驱动电路(16)、第三场效应管(17)和第三激光二极管(18)及其放电回路组成；功率调节器(3)用于对第一整形放大器(5)、第二整形放大器(10)、第三整形放大器(15)进行放大倍数的调节；功率调节器(3)为三路并行控制第一整形放大器(5)、第二整形放大器(10)、第三整形放大器(15)；第一脉冲发生器(4)、第一整形放大器(5)、第一激光管驱动电路(42)三者依次串联；第二脉冲发生器(9)、第二整形放大器(10)、第二激光管驱动电路(43)依次串联；第三脉冲发生器(14)、第三整形放大器(15)、第三激光管驱动电路(44)依次串联；第一激光管驱动电路(42)、第二激光管驱动电路(43)、第三激光管驱动电路(44)三者与三合一光纤(19)输入端连接；三合一光纤(19)、第一偏振控制器(20)及光隔离器(21)三者依次串联；所述的环形激光器模组(22)包含第一半导体激光器(39)、第二半导体激光器(40)、第三半导体激光器(41)、四合一光耦合器(38)、环形腔(45)、第一负GVD光纤(23)、第一波分复用器(24)、掺镱光纤放大器(28)、第二波分复用器(29)、第二负GVD光纤(30)、第二偏振控制器(31)、第三偏振控制器(27)、法拉第光隔离器(26)及第四偏振控制器(25)，用于对泵浦源模组(2)传送过来的多波长脉冲种子激光进行功率放大及脉冲锁模压缩；第一半导体激光器(39)、第二半导体激光器(40)、第三半导体激光器(41)三者与四合一光耦合器(38)连接；第三偏振控制器(27)、法拉第光隔离器(26)及第四偏振控制器(25)三者依次串联；第一负GVD光纤(23)、第一波分复用器(24)、掺镱光纤放大器(28)、第二波分复用器(29)、第二负GVD光纤(30)、第二偏振控制器(31)依次串联；第一半导体激光器(39)、第二半导体激光器(40)、第三半导体激光器(41)三者发射出的连续泵浦激光束经过四合一光耦合器(38)两等分后以两个方向进入环形腔，其中一路沿顺时针方向先后通过第三偏振控制器(27)、法拉第光隔离器(26)、第四偏振控制器(25)、第一波分复用器(24)，从顺时针方向泵浦掺镱光纤放大器(28)；而另一路沿逆时针方向通过第二波分复用器(29)后从逆时针方向泵浦掺镱光纤放大器(28)；所述的超连续谱产生及监测模组(32)包含PCF耦合器(33)、PCF(34)、一进二出光纤(35)、输出接口(36)以及宽谱段光谱仪(37)；PCF耦合器(33)、PCF(34)、中红外一进二出光纤(35)、输出接口(36)依次串联；一进二出光纤(35)的二个输出端，一个接输出接口(36)，一个接宽谱段光谱仪(37)；超连续谱产生及监测模组(32)用于产生超连续谱脉冲激光，同时对其光谱特性进行实时监测，并将监测结果反馈给控制器(1)；所述的控制器(1)含有执行控制与数据分析的硬件电路及软件系统，用于控制第一半导体激光器(39)、第二半导体激光器(40)、第三半导体激光器(41)、第一脉冲发生器(4)、第二脉冲发生器(9)、第三脉冲发生器(14)、功率调节器(3)及宽谱段光谱仪(37)，并接收宽谱段光谱仪(37)的输出光谱信号进行光谱数据分析；控制器发出指令启动第一脉冲发生器、第二脉冲发生器、第三脉冲发生器、第一半导体激光器、第二半导体激光器、第三半导体激光器、宽谱段光谱仪；三个脉冲发生器分别经三个整形放大器进行脉冲整形，进行功率放大后形成三种波长的脉冲种子激光进入环形激光器模组；其中波长的选择依据为，首先根据PCF的零色散波长λ₀，求出其对应的频率f₀；设定频率差Δf，设定频率f₁＝f₀+Δf，求出其对应的波长λ₁；类似地，设定频率f₂＝f₀‑Δf，求出其对应的波长λ₂；环形激光模组的三个半导体激光器发出的连续激光经分束后以两个方向进入环形腔，基于非线性双折射光纤中的自锁模机制对三种波长的脉冲种子激光进行时域压缩和功率放大，产生的三波长超短飞秒级激光脉冲进入超连续谱产生及监测模组；三波长超短飞秒级激光脉冲由PCF进行光谱展宽，再经宽谱段光谱仪进行平坦度分析，其结果送入控制器进行分析。