[發明專利]高階色散補償啁啾光譜展寬系統

有效

• 申請號: 201710264222.8
• 申請日: 2017-04-21
• 公開（公告）號: CN107024816B
• 公開（公告）日: 2020-03-10
• 發明（設計）人: 郭政儒;郝強;曾和平
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: G02F1/35
• 分類號: G02F1/35
• 代理公司: 上海德昭知識產權代理有限公司 31204
• 代理人: 郁旦蓉

本發明提供一種高階色散補償啁啾光譜展寬系統，包括：脈沖振蕩器、光纖預放大器、光纖主放大器以及高階色散補償及光譜展寬器，其中，高階色散補償及光譜展寬器對光纖主放大器輸出的第二次放大的脈沖進行高階色散補償和光譜拓展，獲得飛秒激光脈沖，包含按照光路順序依次設置的第一準直透鏡、二分之一波片、第一反射鏡、第一衍射光柵、第一衍射棱鏡、第二衍射棱鏡、第二衍射光柵、直角鏡、第二反射鏡、高功率空間隔離器、耦合透鏡、光子晶體光纖、第二準直透鏡。本發明提供的高階色散補償啁啾光譜展寬系統可實現高效高質的光參量轉換以及超寬帶飛秒脈沖激光輸出。

技術領域

本發明涉及超短脈沖激光和非線性光學領域，具體涉及一種高階色散補償啁啾光譜展寬系統。

背景技術

近年來，隨著光纖器件和增益光纖制作水平的不斷提升，基于雙包層摻雜光纖的脈沖放大系統迅速發展，單模光纖輸出連續光功率可達10KW量級，基于光纖結構的飛秒啁啾脈沖放大系統已經獲得了單脈沖能量5.7mJ，脈沖寬度200fs，脈沖平均功率230W的激光輸出。在高功率超短脈沖放大系統中，增益窄化效應和高階色散失配是限制激光脈沖寬度進一步窄化的主要原因。其中，光纖自身的高階色散，啁啾脈沖形狀畸變，殘余的三階色散直接影響飛秒脈沖的質量。在啁啾脈沖放大系統中，通常采用光纖展寬器、光柵展寬器、啁啾光纖光柵展寬器等。其中光柵展寬器的設計復雜，價格昂貴，體積較大，難以滿足科研和工業生產的需要。而光纖展寬器的價格便宜，但是光纖本身的三階色散與光柵壓縮器的相同，導致殘余三階色散無法得到補償。雖然，已經有多家公司成功設計了三階色散補償的單模光纖，但是過小的纖芯直徑限制了這種光纖的應用。啁啾光纖光柵作為結合了光柵展寬器和光纖展寬器的優勢，是一種具有廣闊發展前景的展寬器件，但是現階段面臨制作難度大，反射率與反射帶寬無法同時兼顧的技術問題。

針對三階色散失配的問題，多種三階色散壓縮器被設計出來，用于補償展寬器引入的三階色散。其中最具代表性的就是啁啾鏡和棱鏡-光柵(棱柵)。相比使用棱鏡作為壓縮器，啁啾鏡的使用更為簡單，但是色散補償量依舊有限。而結合了光柵和棱鏡的棱柵既能夠補償由展寬器引入的二階色散，還能夠通過更換棱鏡的參數調節三階色散，達到補償高階色散的目的。

光纖中的光譜展寬是基于光纖本身的非線性效應。利用高功率的窄帶脈沖光源激發光纖中諸如自相位調制、光孤子、四波混頻以及受激拉曼散射等效應共同作用，可以獲得十倍百倍于泵浦光源譜寬的超連續譜。超連續譜的展寬程度取決于泵浦激光波長、功率、以及光子晶體光纖長度。采用皮秒脈沖光源激發高非線性的光子晶體光纖是獲得超連續譜的有效手段。但是，皮秒光源較寬的脈沖寬度導致所需泵浦功率增加，容易造成光子晶體光纖的端面損傷，對其端面處理要求較為苛刻；采用皮秒光源會極大地削弱超連續譜與泵浦光源的相干性，甚至使其完全退化；另一方面，皮秒光源二階三階色散量大，啁啾參數復雜，這些特性同樣會傳遞到超連續譜光脈沖中，甚至惡化。

發明內容

本發明是為了解決上述問題而進行的，目的在于提供一種高階色散補償啁啾光譜展寬系統。