[發明專利]基于多孤子同步掃描的多點輸出CARS激發源裝置及產生方法

有效

• 申請號: 201710713151.5
• 申請日: 2017-08-18
• 公開（公告）號: CN107589613B
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 江俊峰;劉鐵根;黃燦;劉琨;張永寧;王雙;張學智
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G02F1/35
• 分類號: G02F1/35;G01N21/65
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 李素蘭

1.一種基于多孤子同步掃描的多點輸出CARS激發源生成裝置，其特征在于，該裝置包括飛秒光纖激光器(1)、液晶延遲器(2)、偏振分光棱鏡(3)、第一、第二耦合鏡(41)(42)、光子晶體光纖(5)、第一、第二折射率漸變多模光纖(61)(62)、第一、第二單模光纖(71)(72)、濾波部分、光纖1×3分束器(11)、第一、第二、第三光纖延遲線(121)(122)(123)、第一、第二、第三合束器(131)(132)(133)、電控系統(14)和第一、第二、第三輸出端口(151)(152)(153)；所述濾波部分由第一、第二光纖環行器(81)(82)、第一、第二啁啾光纖光柵(91)(92)以及長周期光纖光柵(10)構成，其中：

飛秒光纖激光器(1)產生的飛秒脈沖，經液晶延遲器(2)和偏振分束棱鏡(3)后被分束為功率可調的兩束飛秒脈沖；其中，一束所述飛秒脈沖由第一耦合鏡(41)耦合到光子晶體光纖(5)中傳輸，在光子晶體光纖(5)中產生3個光孤子即基階孤子、二階孤子以及三階孤子，所述基階孤子、二階孤子以及三階孤子依次經第一折射率漸變多模光纖(61)和第一單模光纖(71)進行啁啾譜壓縮，壓縮后的各個光孤子通過濾波部分被透射濾出，均作為斯托克斯光脈沖；另一束所述飛秒脈沖經第二耦合鏡(42)耦合到第二折射率漸變多模光纖(62)與第二單模光纖(72)中進行啁啾譜壓縮，再經光纖1×3分束器(11)分束成3個光路，作為泵浦光脈沖；殘余泵浦光脈沖與3個光孤子從第一光纖環行器(81)的入射端輸入，其中基階孤子被第一啁啾光纖光柵(91)反射到第一光纖環行器(81)的輸出端；殘余泵浦光脈沖與二階孤子、三階孤子從第二光纖環行器(82)的入射端輸入，其中二階孤子被第二啁啾光纖光柵(92)反射到第二光纖環行器(82)的輸出端；剩下的三階孤子與殘余泵浦光脈沖，用長周期光纖光柵(10)反射濾掉殘余泵浦光脈沖，透射濾出三階孤子；

第一、第二、第三光纖延遲線(121)(122)(123)分別設置于泵浦光脈沖經光纖1×3分數器11輸出的每個光路上，調控泵浦光脈沖與光孤子時間同步；電控系統(14)同時調控第一、第二、第三光纖延遲線(121)(122)(123)的延遲量，濾出的基階孤子、二階孤子和三階孤子與三束泵浦光脈沖分別在第一、第二、第三合束器(131)(132)(133)處合束，并且分別由第一、第二、第三輸出端(151)、(152)、(153)輸出，實現多孤子多點輸出。

2.如權利要求1所述的一種基于多孤子同步掃描的多點輸出CARS激發源裝置，其特征在于，所述液晶延遲器(2)上的外加電壓V發生改變；隨著液晶延遲器(2)外加電壓V的改變，飛秒脈沖的相位延遲發生改變，其偏振態變成隨外加電壓變化的橢圓偏振態，再經過偏振分光棱鏡(3)后，飛秒脈沖的偏振態變為線偏振態。

3.如權利要求1所述的一種基于多孤子同步掃描的多點輸出CARS激發源裝置，其特征在于，所述電控系統(14)通過調控液晶延遲器的外加電壓V來調節飛秒脈沖進入到光子晶體光纖(5)中的功率；飛秒脈沖進入到光子晶體光纖(5)中的功率變化會導致各階光孤子中心波長λ₁、λ₂和λ₃的移動，從而實現多孤子的光譜同步掃描。

4.如權利要求1所述的一種基于多孤子同步掃描的多點輸出CARS激發源裝置，其特征在于，所述功率可調是調節飛秒脈沖進入到光子晶體光纖中的功率；飛秒脈沖進入到光子晶體光纖中的功率變化會導致各階光孤子中心波長λ₁、λ₂和λ₃的移動，從而實現多孤子的光譜同步掃描。

5.一種基于多孤子同步掃描的多點輸出CARS激發源產生方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

由光纖激光器產生飛秒脈沖，經液晶延遲器和偏振分光棱鏡后實現功率可調并分束，一束經光子晶體光纖產生多個光孤子，再依次經第一折射率漸變多模光纖和第一單模光纖進行啁啾譜壓縮，壓縮后的各個光孤子通過濾波部分被依次濾出；另一束飛秒脈沖作為泵浦光，耦合進第二折射率漸變多模光纖與第二單模光纖中進行啁啾譜壓縮后經光纖分束器分束，形成多個泵浦光，再電控調節多個光纖延遲線同時實現泵浦光與各個光孤子的脈沖同步，最后分別合束輸出，構成多點輸出的CARS激發源。