[發(fā)明專利]一種利用級(jí)聯(lián)光纖整形超連續(xù)譜的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010777040.2
• 申請(qǐng)日: 2020-08-05
• 公開（公告）號(hào): CN111934164A
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊華;榮繼芳;陳書圓;黃穎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖南大學(xué)
• 主分類號(hào): H01S3/00
• 分類號(hào): H01S3/00;H01S3/30
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明提供了一種通過級(jí)聯(lián)兩段分別擁有兩個(gè)雙零色散點(diǎn)的單模光子晶體光纖的方式獲得超寬帶超平坦的超連續(xù)譜的方法。將一個(gè)短脈沖激光光源，通過耦合系統(tǒng)注入一定長(zhǎng)度的級(jí)聯(lián)光纖，并用頻譜分析儀接收輸出的信號(hào)，其中光源的中心波長(zhǎng)位于級(jí)聯(lián)光纖第一級(jí)的反常色散區(qū)，光纖的第一級(jí)為一個(gè)寬零色散頻率間距的光子晶體光纖，以極大的拓寬頻譜；然后級(jí)聯(lián)第二級(jí)光纖，通過調(diào)節(jié)它的第二個(gè)零色散頻率(低頻零色散點(diǎn))的位置，使其位于第一段級(jí)聯(lián)光纖中產(chǎn)生的第一個(gè)基階孤子在其光纖輸出端時(shí)的頻譜范圍，以明顯的改善光譜的平坦性。同時(shí)，調(diào)節(jié)泵浦功率和第二級(jí)光纖長(zhǎng)度也可以對(duì)光譜的平坦性進(jìn)行調(diào)節(jié)。本方法可以通過改變光纖的孔徑大小和孔間距來調(diào)節(jié)零色散頻率位置，針對(duì)性的整形超連續(xù)譜，實(shí)現(xiàn)有選擇的整形不同頻率范圍內(nèi)的超連續(xù)譜，最終獲得超寬帶超平坦的超連續(xù)譜。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種利用級(jí)聯(lián)光纖整形光譜的方法，特別涉及一種整形超寬帶的超連續(xù)譜的方法。

背景技術(shù)

超連續(xù)譜光源在實(shí)際生活中具有高度的實(shí)用性，如光學(xué)相干成像、頻率測(cè)度、材料光譜學(xué)、群速度和波形的測(cè)量、全光通信中的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換以及密集波分復(fù)用等領(lǐng)域。對(duì)于短脈沖激光光源(如：飛秒，亞皮秒)的展寬原理為：脈沖在反常色散區(qū)傳播時(shí)會(huì)受到非線性效應(yīng)和群速度色散的擾動(dòng)，并分裂成許多不同群速度的基態(tài)孤子，同時(shí)會(huì)在正常色散區(qū)產(chǎn)生相位匹配的色散波，孤子在受激拉曼散射的作用下不斷紅移，從而形成了超連續(xù)譜。在此過程中，紅移的孤子與色散波會(huì)在四波混頻效應(yīng)下相互作用，將能量轉(zhuǎn)移形成俘獲波，拓寬藍(lán)端的頻譜。然而超連續(xù)譜的譜寬和平坦性難以同時(shí)滿足，使得超連續(xù)譜在實(shí)際應(yīng)用中受到限制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在采用一種級(jí)聯(lián)光纖中整形超連續(xù)光譜的方法，通過對(duì)第一級(jí)光纖中和第二極光纖中的零色散點(diǎn)的控制，獲得超寬帶超平坦的超連續(xù)譜光源。本發(fā)明通過以下方案實(shí)現(xiàn)：

一種級(jí)聯(lián)光纖中整形超連續(xù)譜的方法，將兩個(gè)擁有雙零色散點(diǎn)的單模光子晶體光纖，通過空氣孔塌縮技術(shù)和光纖拉錐技術(shù)分別增大和減小光子晶體光纖模場(chǎng)直徑，消除場(chǎng)模失配后進(jìn)行低損耗熔接為一根級(jí)聯(lián)光纖，將短脈沖激光光源(飛秒，亞皮秒)通過耦合系統(tǒng)注入一定長(zhǎng)度的級(jí)聯(lián)光纖，并用頻譜分析儀接收輸出信號(hào)。其中短脈沖激光光源作用于級(jí)聯(lián)光子晶體光纖第一級(jí)的反常色散區(qū)，級(jí)聯(lián)光纖的第一級(jí)為寬零色散點(diǎn)間距的光子晶體光纖，通過藍(lán)移俘獲波和紅移孤子極大的拓寬了光譜；通過調(diào)節(jié)第二級(jí)光纖的第二個(gè)零色散頻率(低頻零色散點(diǎn))的位置，實(shí)現(xiàn)有選擇性的整形特定頻率范圍內(nèi)的超連續(xù)譜，從而改善光譜的整體平坦性，而輸出的譜寬不變，獲得超寬帶超平坦的超連續(xù)譜。此外，通過對(duì)光源入射功率、第二級(jí)光纖長(zhǎng)度的控制與利用，也可以對(duì)輸出光譜的平坦性起到調(diào)節(jié)的作用。

所采用短脈沖激光光源的頻率可以通過調(diào)節(jié)光源的水冷溫度來實(shí)現(xiàn)，調(diào)節(jié)范圍可以從GHz到THz；短脈沖激光光源的脈寬在飛秒和亞皮秒量級(jí)，總的輸出功率為不大于4000W為最佳；其輸出波長(zhǎng)為可見波段、通信波段和中紅外波段。

與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下的優(yōu)點(diǎn)：

1.本發(fā)明采用的短脈沖激光光源在反常色散區(qū)泵浦，在受激拉曼散射、自相位調(diào)制和群速度色散的影響下，誘導(dǎo)了高階孤子分裂成一系列持續(xù)紅移的基階孤子并產(chǎn)生相位匹配的色散波。大零色散點(diǎn)間距的第一級(jí)光纖能夠增加孤子的紅移量從而向更低頻處輻射出紅移色散波來拓寬紅端的頻譜；而且相應(yīng)的藍(lán)移俘獲波能產(chǎn)生更豐富的頻譜成分來拓寬藍(lán)端的頻譜；當(dāng)光源進(jìn)入第二級(jí)光纖時(shí)，通過調(diào)節(jié)第二個(gè)零色散頻率的位置，使得第一級(jí)光纖中分裂出來的第二個(gè)基階孤子，在第二級(jí)光纖中由于非線性系數(shù)增加或者在泵浦位置的群色散值減少，發(fā)生了孤子階躍并在第二級(jí)光纖中形成高階孤子，該高階孤子在第二級(jí)光纖中發(fā)生分裂，分裂產(chǎn)生的基階孤子和色散波能夠明顯的填補(bǔ)第一級(jí)光纖輸出端的光譜的空缺，從而明顯的改善輸出光譜的平坦性。因此，能夠根據(jù)實(shí)際需要來調(diào)節(jié)光纖的空氣孔徑和孔間距以實(shí)現(xiàn)對(duì)光譜平坦性及譜寬的有效控制。

2.本發(fā)明方法在產(chǎn)生超寬帶超平坦的超連續(xù)譜的同時(shí)，可以通過調(diào)節(jié)第二級(jí)光纖的第二個(gè)零色散頻率的位置來有效的改善指定頻率范圍的功率。