[發明專利]1000-1100nm波長可調諧飛秒激光系統

在審

• 申請號: 201910581676.7
• 申請日: 2019-06-30
• 公開（公告）號: CN110445000A
• 公開（公告）日: 2019-11-12
• 發明（設計）人: 劉博文;王紅蕊;宋寰宇;畢根毓;宋有建;胡明列
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067;H01S3/10;H01S3/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 曹玉平

本發明公開了一種1000?1100nm波長可調諧飛秒激光系統，主要是使用1.5μm波段飛秒激光源泵浦一段光子晶體光纖令該1.5μm的飛秒激光源產生孤子頻移，同時在1?1.1μ處獲得色散波，后用光柵濾波器截取該色散波的1?1.1μm波段進行自相似放大以及脈沖壓縮，得到<100fs的近變換極限脈沖輸出。本發明通過光譜濾波技術實現脈沖中心波長可調諧，滿足飛秒脈沖自相似放大對種子源的要求。利用自相似放大技術進行放大，該光譜可調的種子光脈沖在放大的過程中不但展寬光譜，而且在自相似演化過程中形成線性啁啾，放大輸出脈沖壓縮后，脈沖寬度可<100fs，脈沖質量為近變換極限。最終實現1?1.1μm可調諧高功率、高質量飛秒激光輸出。

技術領域

本發明涉及一種基于色散波和自相似放大的飛秒激光放大與脈沖壓縮。

背景技術

1-1.1μm可調諧飛秒激光源在生物學、物理學等領域都具有廣闊的應用，如生物光子學、光學參量振蕩和放大技術、光譜學等。在生物光子學領域，近紅外線可以對藥物和基因運送過程進行時間和空間控制而不傷害健康組織，各種近紅外線響應性的藥物和基因遞送技術正被加以開發，以應對外周疾病(尤其是癌癥)，但是當前的研究大多是對于第一光譜窗口(700-1000nm)的研究，對于第二光譜窗口(1000-1100nm)的研究亟待開發。在光學參量振蕩和放大技術領域，運用可調諧泵浦光源能夠拓展光學參量振蕩的輸出覆蓋波長。在光譜學領域，1-1.1μm可調諧飛秒激光源可應用于多維光譜學，使用該超快脈沖進行多維光學或紅外光譜分析，用不同的頻率探測各種動態分子過程，以區分不均勻和均勻的線增寬以及識別測量的光譜躍遷之間的耦合。

在現有實驗研究中，目前能夠獲得1-1.1μm可調諧飛秒激光源的方法有以下幾種：一是通過產生超連續譜(supercontineumm)來獲得1-1.1μm可調諧飛秒激光源，即使用1μm的激光源來產生超連續譜以獲得1-1.1μm可調諧飛秒激光源，但是通過這種方法產生的飛秒激光源功率和能量較低，功率不穩定，脈沖寬度較寬，光譜不平坦，并且脈沖的相位復雜，導致后續經過壓縮后脈沖質量差。二是通過產生色散波來獲得，即使用1.5μm的激光源來產生超連續譜，選取其1-1.1μm處的色散波作為可調諧飛秒激光源，通過這種方法產生的飛秒激光源功率譜十分平坦，但功率和能量依然較低，脈沖具有較寬的光譜。三是利用自相位調制(self-phase modulation，SPM)展寬光譜后，進行光譜濾波效應實現調諧。

上述三種方法無法滿足我們對于理想啁啾脈沖種子源的需求，為了解決上述問題，亟需實現一種具有中心波長可調諧(1-1.1μm)、高功率、脈沖寬度小于100fs，脈沖質量近變換極限的飛秒激光脈沖源。

發明內容

針對上述現有技術中難以獲得具有較高能量和平均功率的可調諧飛秒激光脈沖的問題，本發明提出了一種1000-1100nm波長可調諧飛秒激光系統，基于色散波和自相似放大技術來獲得高功率、高質量可調諧飛秒激光脈沖。

為了解決上述技術問題，本發明提出的一種1000-1100nm波長可調諧飛秒激光系統，主要是使用1.5μm波段飛秒激光源泵浦一段光子晶體光纖，使得該1.5μm的飛秒激光源產生孤子頻移，同時在1-1.1μm處獲得色散波，后用光譜濾波器截取該色散波的1-1.1μm波段進行自相似放大以及脈沖壓縮，得到<100fs的近變換極限脈沖輸出。