[發明專利]一種高能量超連續譜激光器

有效

• 申請號: 202110842979.7
• 申請日: 2021-07-26
• 公開（公告）號: CN113794092B
• 公開（公告）日: 2023-09-12
• 發明（設計）人: 葛文琦;?；?/a>;肖紅;柯常軍;張鴻博;樊仲維
• 申請（專利權）人: 中國科學院空天信息創新研究院
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067;H01S3/108
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 李愛英;付雷杰

本公開的高能量超連續譜激光器，包括可見光源1、半波片2、透鏡組3、反射鏡4和條形非線性晶體5；可見光源1發射單一波長的可見脈沖激光；半波片2為激光偏振調節器件，將入射的可見脈沖激光的偏振方向調節至垂直偏振；透鏡組3縮放經半波片2調節為垂直偏振的可見脈沖激光的光束口徑與所述條形非線性晶體5的口徑相匹配，并透射到反射鏡4；反射鏡4將入射的可見脈沖激光進行反射，使可見脈沖激光垂直入射到條形非線性晶體5；條形非線性晶體5用于折線型傳輸垂直入射的可見脈沖激光和展寬可見脈沖激光的光譜，形成高能量超連續譜激光。極大的擴展激光的光譜范圍，實現超連續譜激光輸出，提高超連續譜激光的轉化效率。

技術領域

本發明屬于激光技術領域，具體涉及一種高能量超連續譜激光器，利用激光在條形非線性晶體內折線型傳輸，實現可見光超連續譜激光的高能量輸出。

背景技術

激光技術已在基礎科學研究、臨床醫學、信息通訊、工業技術等眾多領域得到廣泛應用，是尖端領域的探索和發展的有力工具。隨著激光應用領域的發展，單一波長的激光已不能滿足應用需求。超連續譜激光器或白光光源，不同于單一波長的激光器，因其寬光譜性能，在光譜檢測、生物醫學成像、高精密光學頻率測量、納米材料檢測及波分復用光通信系統等方面有著重要的應用。而在高光譜遙感和遠程測距方面，則要求超連續譜激光具備高峰值功率和高單脈沖能量?？梢姽獠ǘ蔚奶卣髯V線豐富，是高光譜遙感、生物醫學應用、材料檢測的常用波段。目前，比較成熟的超連續譜激光器由紅外激光器作為激發光源，最短波長在400nm左右，可見波段功率占比不高。這極大限制了超連續譜激光器在可見波段的應用。因此，可見光波段的高峰值功率超連續譜激光產生技術就具有重要科學意義。

超連續譜激光產生技術是一種非線性光學技術，高效率產生寬帶超連續譜激光的介質要求具有高的非線性系數和適當的色散條件。目前，常用的高效率產生超連續譜激光方案，主要有下述幾種，同時也存在一些問題。

(1)利用非線性光子晶體光纖得到超連續譜激光的方案[Wanjun?Bi,etal.Micro-joule?level?visible?supercontinuum?generation?in?seven-core?photoniccrystal?fiberspumped?by?a?515nm?laser,Optics.Letters.2019,44,5041-5044]，是目前獲得超連續譜激光的主流方案。通過改變光纖結構，設計光纖的零色散點，達到擴展超連續光譜范圍和提高轉化效率的目的。其缺點在于，由于光纖纖芯截面積大小的限制，光纖能夠承載的激光峰值功率和單脈沖能量有限，從原理上不能獲得較高單脈沖能量和高峰值功率的超連續譜激光，限制了其應用。

(2)利用塊狀非線性晶體獲得超連續譜激光輸出的方案[Haochuan?Wang,etal.Cross-polarized,multi-octave?supercontinuum?generation,Optics.Letters.2017,42:2595-2598]。產生高效率的超連續譜激光需要激發激光波長在介質的零色散點附近，由于材料色散特性的限制(例如BBO晶體的零色散波長為1.4微米)，目前此類超連續譜激光能量集中在紅外波段，而非可見光波段。同時利用紅外激光器作為超連續譜激光的激發光源，雖然也可以覆蓋可見波段，但轉化率低，可見光波段功率占比低。

發明內容

本發明克服了現有技術的不足之一，提供了一種高能量超連續譜激光器，通過采用條形非線性晶體，極大的擴展激光的光譜范圍，獲得高單脈沖能量和高峰值功率的超連續譜激光，實現超連續譜激光輸出，提高超連續譜激光的轉化效率。

根據本公開的一方面，本發明提供一種高能量超連續譜激光器，所述激光器包括：可見光源1、半波片2、透鏡組3、反射鏡4和條形非線性晶體5；

其中，所述可見光源1，用于發射單一波長的可見脈沖激光；

所述半波片2為激光偏振調節器件，用于將入射的可見脈沖激光的偏振方向調節至垂直偏振；