[發明專利]一種超連續光譜產生裝置

在審

• 申請號: 201611198686.5
• 申請日: 2016-12-22
• 公開（公告）號: CN106785865A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 李倩;盧鵬
• 申請（專利權）人: 北京大學深圳研究生院
• 主分類號: H01S3/10
• 分類號: H01S3/10
• 代理公司: 深圳鼎合誠知識產權代理有限公司44281
• 代理人: 郭燕

技術領域

本申請涉及光學領域，具體涉及一種超連續光譜產生裝置。

背景技術

超連續(Supercontinuum，SC)譜的產生指的是當高功率的超短光脈沖在通過非線性光學介質(如固體、液體氣體和半導體等)的過程中，由于介質中的各種非線性效應作用，傳輸脈沖的光譜中會產生許多新的頻率成分，使得輸出脈沖光譜寬度遠大于入射脈沖的譜寬。SC譜范圍可從可見光一直延續到紫外和紅外區域。其頻率譜展寬機理來自非線性光學介質中的自聚集、自相位調制、交叉相位調制、四波混頻和受激拉曼散射等非線性效應的共同作用。光纖技術的迅速發展促進了SC譜技術的發展與完善，其應用不斷擴大至頻率計量，超短脈沖的產生、光學相干斷層掃描、激光度量學及光通信系統等。連續光泵浦的超連續譜有著高能量輸入和高頻譜展寬的特點，但一般難以實現能量穩定分布和好的光譜相干性。

發明內容

根據本發明的一方面，提供一種超連續光譜產生裝置，其包括泵浦源、觸發源、耦合器、光譜展寬器件。泵浦源和觸發源分別連接至耦合器，耦合器連接至光譜展寬器件。泵浦源用于產生連續泵浦光并傳送至耦合器；觸發源用于產生飛秒級別的種子源光并傳送至耦合器；耦合器用于按照設定的功率比例接收連續泵浦光和種子源光并輸出混合光至光譜展寬器件；光譜展寬器件用于對耦合器輸出的混合光進行光譜展寬，從而產生超連續光譜。

本發明結合了連續波泵浦和相干飛秒種子源的優點，例如利用一個很微弱的相干飛秒激光脈沖作為種子源，即可產生高質量的、展寬范圍更大的超連續光譜，且顯著提高了光譜相干性、信噪比，提高了長波長波段孤子峰值功率的分布。同時，微弱飛秒種子源光相對容易獲得，降低了裝置的制造成本。

附圖說明

圖1為實施例一的超連續光譜產生裝置示意圖；

圖2為現有技術的超連續光譜產生裝置頻譜輸入示意圖；

圖3為現有技術的超連續光譜產生裝置頻譜輸出示意圖；

圖4為現有技術的超連續光譜產生裝置輸出能量統計圖；

圖5為實施例一的超連續光譜產生裝置頻譜輸入示意圖；

圖6為實施例一的超連續光譜產生裝置頻譜輸出示意圖；

圖7為實施例一的超連續光譜產生裝置輸出能量統計圖。

具體實施方式

下面通過具體實施方式結合附圖對本申請作進一步詳細說明。

實施例一：

如圖1所示為本實施例的超連續光譜產生裝置，其包括連續光泵浦源1、飛秒種子源2、光隔離器3、光纖耦合器4、光譜展寬器件5、輸出端6。

本實施例中，優選地，連續光泵浦源1通過光隔離器3連接至光纖耦合器4的輸入端，在本發明其它的實施方式中，可以不用設置光隔離器3。飛秒種子源2也連接至光纖耦合器4的輸入端，光纖耦合器4的輸出端連接至光譜展寬器件5的輸入端；本實施例的光譜展寬器件5采用高非線性系數光纖，例如HNL-DSF光纖、光子晶體光纖PCF等，高非線性系數光纖能夠使光譜迅速得到增寬。在一種實施方式中，為了在實際的光通信應用的波段上(例如1500nm)有較好效果，光譜展寬器件為一段高非線性色散移位光纖，連續泵浦光和種子源光混合后經高非線性色散移位光纖進行光譜展寬，形成超連續光譜。在一具體實施例中，高非線性色散移位光纖的二、三階色散系數分別為-0.17ps²/km和0.0393ps³/km，非線性系數為15/W/km，損耗為10dB/km，長度為400m。高非線性系數光纖5的輸出端連接至輸出模塊6。

超連續光譜的產生過程如下，連續光泵浦源1產生連續泵浦光并經由光隔離器3傳送至光纖耦合器4的輸入端，例如連續光泵浦源1通過激勵粒子反轉產生連續激光，連續泵浦光的中心波長可以設計為1486nm，光功率為6W。光隔離器3的設置主要用于阻止從光耦合器4反射回連續光泵浦源1的小部分光燒毀連續光泵浦源1。飛秒種子源2產生飛秒級別的種子源光并傳送至光纖耦合器4；光纖耦合器4按照設定的功率比例接收連續泵浦光和種子源光并混合后輸出合光至高非線性系數光纖5，高非線性系數光纖5對光纖耦合器4輸出的混合光進行光譜展寬，在光譜展寬的過程中種子源對泵浦光形成觸發控制，從而產生超連續光譜并經由輸出模塊6進行光處理(例如反射/透射到預定方向)，從而從輸出模塊6輸出符合發射方向的超連續光譜。