[發明專利]基于自相似放大技術的多階可調諧拉曼放大方法

在審

• 申請號: 201811548740.3
• 申請日: 2018-12-18
• 公開（公告）號: CN109494564A
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發明（設計）人: 袁帥;周鋒全;徐暉;王莉榮;聶源;王瑾;曾和平
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: H01S3/30
• 分類號: H01S3/30;H01S3/10;H01S3/13
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 徐穎

本發明涉及一種基于自相似放大技術的多階可調諧拉曼放大方法，激光信號經過多級預放部分多級放大后依次進入脈沖時序選擇模塊和脈沖壓縮模塊，從拉曼輸出模塊輸出，拉曼輸出模塊經過反饋模塊將輸出能量分為兩路，其中一路接入光譜儀，將產生高階拉曼時的輸出臨界功率所對應的重復頻率作為反饋信號送回脈沖時序選擇模塊，實現對注入脈沖重復頻率的調制；另外一路光接入到自相關儀，選擇最佳的光柵間距反饋給脈沖壓縮模塊，實現拉曼光譜展寬；最終拉曼輸出模塊獲得飛秒量級的拉曼脈沖輸出。實現了用單一波長的泵浦光，單一增益光纖獲得可調諧波長的多階拉曼脈沖激光器，其脈沖寬度可達到飛秒量級。

技術領域

本發明涉及一種超快激光脈沖放大技術，特別涉及一種基于自相似放大技術的多階可調諧拉曼放大方法。

背景技術

光纖激光器由于其結構緊湊，效率高，光束質量好等特點，成為當今激光技術研究的熱點。其在納米制造、物質檢測、基礎科研、工業加工、醫療衛生等諸多領域都有很廣泛的應用。目前而言摻鐿光纖激光器是激光系統的主流，而利用放大過程中非線性效應可以獲得對應于信號光的多階拉曼脈沖輸出，進而實現多種波段的拉曼激光。拉曼光纖激光器在長距離傳輸、寬波段、高功率以及信噪比等領域，都優于其他傳統的摻稀土光纖激光器。因此拉曼光纖激光器是一種可以同時實現高功率和寬波段輸出的光纖激光器。

而目前光纖拉曼激光器的實驗結構有如下幾種：多波長泵浦的寬帶拉曼光纖激光器、寬帶高增益色散補償拉曼光纖激光器、混合拉曼光纖激光器。然而，這些結構所得到的拉曼脈沖的寬度都比較寬(數十皮秒的量級)，無法實現飛秒量級的脈沖輸出。然而在物質檢測、生物醫療等領域，對拉曼激光的脈沖寬度有一定的要求，需要達到飛秒量級。同時現有的拉曼激光器輸出大多都是單一波長的拉曼激光。而往往在激光物質檢測檢測、激光醫療領域常用的多波長泵浦的拉曼激光器則需要多種波長的泵浦光，這種激光器所需的波分復用器制作很難，而且器件的損傷閾值只有幾瓦。混合拉曼激光器避免了在傳統的拉曼光纖激光器中需要承受高功率的波分復用器，其結合了傳統的摻稀土激光器和拉曼放大器，在實驗中獲得了千瓦量級的拉曼激光輸出，但是這樣的結構勢必比較龐大，且成本高昂。

發明內容

本發明是針對光纖拉曼激光器存在的問題，提出了一種基于自相似放大技術的多階可調諧拉曼放大方法，實現了用單一波長的泵浦光，單一增益光纖獲得可調諧波長的多階拉曼脈沖激光器，其脈沖寬度可達到飛秒量級。

本發明的技術方案為：一種基于自相似放大技術的多階可調諧拉曼放大方法，激光信號經過多級預放部分多級放大后依次進入脈沖時序選擇模塊和脈沖壓縮模塊，從拉曼輸出模塊輸出，拉曼輸出模塊經過反饋模塊將輸出能量分為兩路，其中一路接入光譜儀，將產生高階拉曼時的輸出臨界功率所對應的重復頻率作為反饋信號送回脈沖時序選擇模塊，實現對注入脈沖重復頻率的調制；另外一路光接入到自相關儀，選擇最佳的光柵間距反饋給脈沖壓縮模塊，實現拉曼光譜展寬；最終拉曼輸出模塊獲得飛秒量級的拉曼脈沖輸出。

所述拉曼輸出模塊經過反饋模塊將輸出能量分為兩路，其中一路接入光譜儀中，改變重復頻率，觀察光譜儀中光譜成分的變化，獲得產生高階拉曼時的臨界功率曲線，選擇最低臨界功率對應的重復頻率反饋作用于脈沖時序選擇模塊中的驅動電源上，驅動電源輸出的頻率信號作用在壓電換能器上，壓電換能器輸出作用于聲光介質上，改變聲光介質的折射率，最終實現對注入脈沖重復頻率的調制。

所述脈沖時序選擇模塊輸出的激光源進入脈沖壓縮模塊，首先通過二分之一波片后，從方形反射鏡的上方通過，然后依次通過第一光柵，棱鏡對和第二光柵后，到達一片0度反射鏡，棱鏡對中其中一個棱鏡放置在第一電控式一維調整架上，第二光柵和0度反射鏡放置在第二電控式一維調整架上，在反射鏡上反射后，再依次通過棱柵對，最后通過方形反射鏡輸出激光；反饋模塊中自相關儀根據拉曼輸出模塊輸出光譜及脈沖寬度，通過調節兩臺電控式一維調整架，對輸出光譜和脈沖寬度進行觀察，使得在相同的輸出功率的情況，分析光譜中的拉曼成分，越多越好，同時滿足輸出脈沖不能有明顯分裂，通過兩臺電控式一維調整架結合調節獲得最優的棱柵對的位置。