[發明專利]一種光譜可控、輸出功率可調諧的非相干超連續譜光源

有效

• 申請號: 201710863092.X
• 申請日: 2017-09-22
• 公開（公告）號: CN108512020B
• 公開（公告）日: 2019-06-25
• 發明（設計）人: 宋銳;韓凱;李志鴻;陳勝平;張斌;侯靜;許曉軍
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067;H01S3/094;H01S3/10
• 代理公司: 北京知舟專利事務所(普通合伙) 11550
• 代理人: 潘聰聰

本發明屬于光纖激光技術領域，尤其涉及一種光譜可控、輸出功率可調諧的非相干超連續譜光源。包括：隨機脈沖光纖激光器，單模光纖，雙包層摻鐿/拉錐摻鐿光纖放大器，高非線性中紅外軟玻璃光纖；本發明通過選擇不同的超連續譜產生模塊可以實現近紅外一個波段或中紅外一個波段、可見光?近紅外兩個波段或近紅外?中紅外兩個波段、可見光?中紅外三個波段等三種模式非相干超連續譜輸出，并且通過組合控制單模光纖的長度、雙包層摻鐿/拉錐摻鐿光纖放大器中泵浦源輸出功率和高非線性中紅外軟玻璃光纖的長度不僅可以實現輸出光譜范圍和形狀的控制，而且還可以在輸出光譜范圍和形狀固定的情況下實現超連續譜輸出功率的可調諧。

技術領域

本發明屬于光纖激光技術領域，尤其涉及一種光譜可控、輸出功率可調諧的非相干超連續譜光源，可滿足光譜分析、食品檢測、光通信、生物醫學成像等方面的特殊應用需求。

背景技術

超連續譜是由脈沖激光在非線性介質中傳輸時在多種非線性效應共同作用下導致光譜大范圍展寬的結果，目前非線性介質主要有光子晶體光纖、高非線性光纖和光纖放大器等。由于受非線性介質材料和泵浦脈沖激光波長的限制，目前超連續譜光源主要集中在可見光至中紅外波段。

目前關于非相干超連續譜光源的報道比較少，而關于相干超連續譜光源的報道有很多，大部分是由相干的脈沖激光進行泵浦，產生的超連續譜也是相干的，且輸出超連續譜的光譜范圍要么覆蓋可見光、近紅外和中紅外三個波段中的某一兩個波段，要么覆蓋整個可見光至中紅外三個波段，并且輸出超連續譜的光譜范圍和形狀是在泵浦源輸出最大功率時實現的，所以單純調節泵浦源輸出功率無法使輸出光譜的范圍和形狀控制在有特定需求的波段，并且在輸出光譜范圍和形狀固定的情況下無法實現超連續譜輸出功率的調諧。而在超連續譜光源的實際應用中，不同方面對超連續譜光源的光譜范圍和形狀以及輸出功率有不同的需求。比如在傅立葉變換光譜分析儀應用方面，只需要近紅外一個波段的超連續譜光源；在分子指紋研究方面，只需要中紅外一個波段的超連續譜光源；在人體皮膚吸收和反射系數測量以及食品檢測方面，需要可見光至近紅外兩個波段的超連續譜光源，在光通信方面，需要近紅外至中紅外兩個波段的超連續譜光源，而在光學頻率梳和生物醫學成像等方面，需要可見光至中紅外三個波段的超連續譜光源；在某些應用比如光電探測器和相機損傷閾值測量方面，還需要在超連續譜光源輸出光譜范圍和形狀固定的前提下，輸出功率可調諧。目前公開報道的超連續譜光源要么無法滿足某些方面的特殊應用需求，要么超連續譜光源的某些波段沒有被利用，只利用了其中一兩個波段，導致資源和成本的浪費。

因此，現有可見光至中紅外波段超連續譜光源無法實現輸出光譜范圍和形狀的控制，并且在輸出光譜范圍和形狀固定的情況下超連續譜的輸出功率不可調諧，極大限制了超連續譜光源的應用范圍。

發明內容

本發明的目的在于提出一種在可見光至中紅外波段輸出光譜可控、輸出功率可調諧的非相干超連續譜光源，旨在滿足某些應用方向對超連續譜光源輸出光譜和功率的特定需求。該超連續譜光源既可以輸出近紅外一個波段或中紅外一個波段的超連續譜，又可以輸出可見光至近紅外兩個波段以及近紅外至中紅外兩個波段的超連續譜，還可以輸出可見光至中紅外三個波段的超連續譜，并且在輸出光譜范圍和形狀固定的情況下，還可以實現超連續譜輸出功率的可調諧。

本發明是這樣實現的，一種光譜可控、輸出功率可調諧的非相干超連續譜光源，包括：

隨機脈沖光纖激光器1，用于泵浦單模光纖2產生多級斯托克斯光；

單模光纖2，其輸入端連接所述隨機脈沖光纖激光器1的輸出端，其輸出端連接超連續譜產生模塊的輸入端，單模光纖2在隨機脈沖光纖激光器1輸出的隨機脈沖激光泵浦下產生多級斯托克斯光；

所述隨機脈沖光纖激光器1和單模光纖2作為整個系統的輸入模塊，脈沖光纖激光器1輸出的隨機脈沖激光及其泵浦單模光纖2產生的多級斯托克斯光一起作為后續超連續譜產生模塊的輸入信號；