CN105762624A - 一种宽谱平坦的中红外超连续谱光源 - Google Patents

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刘鹏希
章婷婷
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Abstract

本发明公开了一种宽谱平坦的中红外超连续谱光源，包括：1550nm可调谐纳秒脉冲光源、975nm连续光源、793nm连续光源、1550nm光隔离器、1550/975nm波分复用器、合束器、掺铒光纤、铒镱共掺光纤、铥钬共掺光纤、掺铥光纤、氟化物光纤组成，并将之依次序连接。本发明优点在于通过调节输入脉冲的幅度、频率、包络使输出光谱平坦。

Description

一种宽谱平坦的中红外超连续谱光源
技术领域
本发明涉及激光光电子领域，特别是一种宽谱平坦的中红外超连续谱光源。
背景技术
光学领域中，当泵浦激光穿过特殊光波导时，一系列的非线性效应引起入射激光束的光谱展宽，输出的宽光谱激光束称超连续谱激光。近年来，各种新型超连续谱激光源的技术发展使之成为了一个光学研究的热点领域并且不断在新的领域中得到了广泛的应用。目前，超连续激光源已经运用于荧光显微成像、流式细胞仪、荧光寿命成像显微、荧光共振能量转移、光学相干层析、非接触检测、共焦显微生物医学分析、宽谱光探测与激光雷达、光通信，气体传感等领域。研制宽谱平坦的中红外超连续谱光源，符合科研及工业生产的发展需求。
目前的超连续谱光源主要分为两类：一类采用全光纤结构实现，另一类使用电调谐方法实现。前者使用全光纤脉冲激光器作为泵浦光源，后者使用电脉冲激励激光二极管发出脉冲激光。二者的区别在于全光纤结构更利于实现小型化，但是在光脉冲的稳定性和可调节性上弱于电脉冲方式。
通常获得超连续谱的方法是，使用高重频的纳秒或亚纳秒窄脉冲，泵浦一段单模光纤，产生较窄的超连续光谱，在使用掺铒光纤放大器和掺铥光纤放大器进行放大，再去泵浦氟化物、硫化物或碲化物光纤，产生超连续谱。
发明内容
为了获得更平坦的超连续谱光源，本发明对上述方法做出改进，提出了一种宽谱平坦的中红外超连续谱光源，通过调整激励脉冲的频率、幅度、形状等参数，可以调整输出的超连续谱的展宽范围、平均功率和平坦性。
本发明的技术解决方案如下：
一种宽谱平坦的中红外超连续谱光源包括1550nm可调谐纳秒脉冲光源1、975nm连续光源一11、975nm连续光源二12、793nm连续光源13、1550nm光隔离器2、1550/975nm波分复用器3、第一合束器5、第二合束器8、掺铒光纤4、铒镱共掺光纤6、铥钬共掺光纤7、掺铥光纤9、氟化物光纤10，其中：
所述的1550nm可调谐脉冲光源1与1550nm光隔离器2相连，1550nm光隔离器2和975nm连续光源一11分别连接1550/975nm波分复用器3的两个输入端，其输出连接掺铒光纤4，掺铒光纤4和975nm连续光源二12分别连接第一合束器5的两个输入端，第一合束器5的输出端连接铒镱共掺光纤6，再连接铥钬共掺光纤7，铥钬共掺光纤7和793nm连续光源13分别连接第二合束器8的两个输入端，第二合束器8的输出端连接掺铥光纤9和氟化物光纤10；各部件之间以纤芯对齐的方式熔接在一起。
所述的1550nm可调谐脉冲光源1为输出脉宽1-10ns，平均功率1-10mW，重复频率1-100MHz的可调谐光脉冲光源。
所述的第一合束器5为(1+1)×1合束器。
所述的第二合束器8为(1+2)×1合束器。
本发明优点在于通过调节输入脉冲的幅度、频率、包络使输出光谱平坦。
附图说明
图1是本发明一种宽谱平坦的中红外超连续谱光源的结构示意图。
图2是本发明的泵浦光脉冲示意图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明做详细说明，但本发明的保护范围不限于下述实施例。
图1是本发明一种宽谱平坦的中红外超连续谱光源的结构示意图。本实施例中1550nm可调谐纳秒脉冲光源1为可调谐电脉冲激励的DFB激光二极管，其输出平均功率0-10mW可调，重复频率1-100MHz可调，脉宽1-10ns可调。1550nm光隔离器2为非保偏光隔离器，隔离度大于40dB。1550/975nm波分复用器3、975nm连续光源一11和掺铒光纤4构成第一级掺铒光纤放大器，掺铒光纤4为Thorlab公司的M12光纤，长为3.5m，在975nm处的吸收系数约为13dB/m，975nm连续光源一11的最大输出功率为500mW。第一合束器5、975nm连续光源一11和铒镱共掺光纤6构成第二级放大器，铒镱共掺光纤6为Coractive公司的DCF-EY-10/128，长为5.5m，在975nm处的吸收系数为2dB/m，975nm连续光源一11最大输出功率为8W，第一合束器5为(1+1)×1合束器。此时已经可以观测到光谱展宽现象。铥钬共掺光纤7为Coractive公司的TH512，长度为1m。第二合束器8、793nm连续光源13和掺铥光纤9构成第三级放大，掺铥光纤9为Coractive公司的DCF-TM-10/128，长度为7m，793nm连续光源13最大功率为12W，第二合束器8为(2+1)×1合束器。最后接入氟化物光纤10，氟化物光纤10为Coreactive公司的ZSF-9/125-N-0.20。
图2为1550nm可调谐纳秒脉冲光源1的输出示例，相对于全光纤结构的实现方式，采用电脉冲激励的方式可以自由调节脉冲光源的频率、幅度和脉宽，通过调节以上参数，可以实现宽谱平坦的中红外超连续谱光源。

Claims (4)

1.一种宽谱平坦的中红外超连续谱光源，包括1550nm可调谐纳秒脉冲光源(1)、975nm连续光源一(11)、975nm连续光源二(12)、793nm连续光源(13)、1550nm光隔离器(2)、1550/975nm波分复用器(3)、第一合束器(5)、第二合束器(8)、掺铒光纤(4)、铒镱共掺光纤(6)、铥钬共掺光纤(7)、掺铥光纤(9)、氟化物光纤(10)，其特征在于：
所述的1550nm可调谐脉冲光源(1)与1550nm光隔离器(2)相连，1550nm光隔离器(2)和975nm连续光源一(11)分别连接1550/975nm波分复用器(3)的两个输入端，其输出连接掺铒光纤(4)，掺铒光纤(4)和975nm连续光源二(12)分别连接第一合束器(5)的两个输入端，第一合束器(5)的输出端连接铒镱共掺光纤(6)，再连接铥钬共掺光纤(7)，铥钬共掺光纤(7)和793nm连续光源(13)分别连接第二合束器(8)的两个输入端，第二合束器(8)的输出端连接掺铥光纤(9)和氟化物光纤(10)；各部件之间以纤芯对齐的方式熔接在一起。
2.根据权利要求1所述的一种宽谱平坦的中红外超连续谱光源，其特征在于，1550nm可调谐脉冲光源(1)为输出波长1550nm，输出脉宽1-10ns，平均功率1-10mW，重复频率1-100MHz的可调谐光脉冲光源。
3.根据权利要求1所述的一种宽谱平坦的中红外超连续谱光源，其特征在于，所述的第一合束器(5)为(1+1)×1合束器。
4.根据权利要求1所述的一种宽谱平坦的中红外超连续谱光源，其特征在于，所述的第二合束器(8)为(1+2)×1合束器。
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