CN218828403U - 一种超连续谱激光器 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种超连续谱激光器，包括：种子源模块、功率放大模块和光谱宽度调节模块；种子源模块用于输出脉冲种子光束，脉冲种子光束的光谱为第一光谱；功率放大模块与种子源模块连接，功率放大模块包括至少两个第一增益光纤，脉冲种子光束依次经过至少两个第一增益光纤放大形成放大脉冲光束；光谱宽度调节模块与功率放大模块连接，光谱宽度调节模块包括第二增益光纤，放大脉冲光束经过第二增益光纤形成输出脉冲光束；输出脉冲光束基于非线性效应和群速度色散的共同作用形成第二光谱；其中，第二光谱的宽度大于第一光谱的宽度，输出脉冲光束的波长为第二波长，第二波长大于第一波长。采用本实施例可产生超连续谱脉冲光束。

Description

一种超连续谱激光器

技术领域

本实用新型涉及激光器件技术领域，尤其涉及一种超连续谱激光器。

背景技术

激光光源由于具有高亮度、很好的方向性和单色性，使其在基础科学研究及工业技术领域成为不可替代的光源。然而在许多实际应用中，还要求光源具有很宽的光谱宽度，此时普通激光光源难以满足要求。超连续谱激光光源不仅具有激光光源的高亮度和好的方向性，而且具有如白炽灯泡、热辐射源等传统光源具有的宽光谱特性，这些特性使得超连续谱激光光源具有广阔的应用前景。

超连续谱激光光源具有的光谱范围宽、相干性好等优点，使其在光通信领域尤其是波分复用技术、光谱学、光频率计量学、光学相干层析、光器件性能检测以及军事领域都有广泛的应用。因此，对超连续谱激光光源的研制具有重要的理论和现实意义。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种超连续谱激光器，实现超连续谱脉冲光束的输出。

本实用新型实施例提供了一种超连续谱激光器，包括：种子源模块、功率放大模块和光谱宽度调节模块；

所述种子源模块用于输出脉冲种子光束，所述脉冲种子光束的光谱为第一光谱，所述脉冲种子光束的功率为第一功率，所述脉冲种子光束的波长为第一波长；

所述功率放大模块与所述种子源模块连接，所述功率放大模块包括至少两个第一增益光纤，所述脉冲种子光束依次经过至少两个所述第一增益光纤放大形成放大脉冲光束；所述放大脉冲光束的功率为第二功率；其中，所述第二功率大于所述第一功率；

所述光谱宽度调节模块与所述功率放大模块连接，所述光谱宽度调节模块包括第二增益光纤，所述放大脉冲光束经过所述第二增益光纤形成输出脉冲光束；所述输出脉冲光束基于非线性效应和群速度色散的共同作用形成第二光谱；其中，所述第二光谱的宽度大于所述第一光谱的宽度，所述输出脉冲光束的波长为第二波长，所述第二波长大于所述第一波长。

可选的，所述功率放大模块包括第一放大单元和第二放大单元，

所述第一放大单元包括第一甲增益光纤，所述第二放大单元包括第一乙增益光纤，所述脉冲种子光束经过所述第一甲增益光纤形成第一放大脉冲光束，所述第一放大脉冲光束经过所述第一乙增益光纤形成第二放大脉冲光束，所述第二放大脉冲光束的功率大于所述第一放大脉冲光束的功率。

可选的，所述第一放大单元包括预放大子单元、一级放大子单元和光隔离器；所述第一甲增益光纤包括第一甲光纤和第一乙光纤；

所述预放大子单元包括第一泵浦光源、第一波分复用器和所述第一甲光纤，所述第一波分复用器的信号输入端与所述种子源模块连接，所述第一泵浦光源的输出端与所述第一波分复用器的泵浦源输入端连接，所述第一波分复用器的输出端与所述第一甲光纤的第一端连接；

所述一级放大子单元包括第二泵浦源、第二波分复用器和所述第一乙光纤，所述第二泵浦源的输出端与所述第二波分复用器的泵浦源输入端连接，所述第二波分复用器的输出端与所述第一乙光纤的第一端连接；

所述光隔离器的输入端与所述第一甲光纤的第二端连接，所述光隔离器的输出端与所述第二波分复用器的信号输入端连接，所述第一乙光纤的第二端与所述第二放大单元连接。

可选的，所述第一放大单元包括预放大子单元、一级放大子单元、环行器、反射镜和光隔离器；所述第一甲增益光纤包括第一甲光纤和第一乙光纤；

所述预放大子单元包括第一泵浦光源、第一波分复用器和所述第一甲光纤，所述第一泵浦光源的输出端与所述第一波分复用器的泵浦源输入端连接，所述第一波分复用器的输出端与所述第一甲光纤的第一端连接，所述第一甲光纤的第二端与所述反射镜连接；

所述一级放大子单元包括第二泵浦源、第二波分复用器和所述第一乙光纤，所述第二泵浦源的输出端与所述第二波分复用器的泵浦源输入端连接，所述第二波分复用器的输出端与所述第一乙光纤的第一端连接；

所述环行器的第一端与所述种子源模块的输出端连接，所述环行器的第二端与所述第一波分复用器的信号输入端连接，所述环行器的第三端与所述光隔离器的输入端连接，所述光隔离器的输出端与所述第二波分复用器的信号输入端连接，所述第一乙光纤的第二端与所述第二放大单元连接。

可选的，所述第一放大单元包括预放大子单元、一级放大子单元、环行器、分光器、反射镜和光隔离器；所述第一甲增益光纤包括第一甲光纤和第一乙光纤；

所述预放大子单元包括第三泵浦光源、第一波分复用器和所述第一甲光纤，所述第三泵浦光源的输出端与所述分光器的输入端连接，所述分光器的第一输出端与所述第一波分复用器的泵浦源输入端连接，所述第一波分复用器的输出端与所述第一甲光纤的第一端连接，所述第一甲光纤的第二端与所述反射镜连接；

所述一级放大子单元包括第三泵浦光源、第二波分复用器和所述第一乙光纤，所述第三泵浦光源的输出端与所述分光器的输入端连接，所述分光器的第二输出端与所述第二波分复用器的泵浦源输入端连接，所述第二波分复用器的输出端与所述第一乙光纤的第一端连接；

所述环行器的第一端与所述种子源模块的输出端连接，所述环行器的第二端与所述第一波分复用器的信号输入端连接，所述环行器的第三端与所述光隔离器的输入端连接，所述光隔离器的输出端与所述第二波分复用器的信号输入端连接，所述第一乙光纤的第二端与所述第二放大单元连接。

可选的，所述第二放大单元还包括第四泵浦源、合束器和模式剥离器；

所述合束器的信号输入端与所述第一放大单元连接，所述第四泵浦源的输出端与所述合束器的泵浦源输入端连接，所述合束器的输出端与所述第二增益光纤的第一端连接，所述第二增益光纤的第二端与所述模式剥离器的输入端连接，所述模式剥离器的输出端与所述光谱宽度调节模块连接。

可选的，所述第二放大单元还包括第一模式剥离器、合束器、第四泵浦源和第二模式剥离器；

所述第一模式剥离器的信号输入端与所述第一放大单元连接，所述第一模式剥离器的输出端与所述第二增益光纤的第一端连接，所述第二增益光纤的第二端与所述合束器的信号输入端连接，所述合束器的输出端与所述第四泵浦源的输出端连接，所述合束器的信号输出端与所述第二模式剥离器的信号输入端连接，所述第二模式剥离器的信号输出端与所述光谱宽度调节模块连接。

可选的，所述激光器还包括第一光隔离器、第二光隔离器和第三光隔离器；

所述第一光隔离器位于所述脉冲种子光束的传输路径上，所述第二光隔离器位于所述第一放大脉冲光束的传输路径上，所述第三光隔离器位于所述第二放大脉冲光束的传输路径上。

可选的，所述超连续谱激光器还包括第三模式剥离器；

所述第三模式剥离器位于所述输出脉冲光束的传输路径上。

可选的，所述超连续谱激光器还包括带通滤波器，

所述带通滤波器与所述光谱宽度调节模块连接。

本实用新型实施例提供的一种超连续谱激光器，包括：种子源模块、功率放大模块和光谱宽度调节模块，种子源模块用于输出脉冲种子光束，脉冲种子光束的光谱为第一光谱；功率放大模块与种子源模块连接，功率放大模块包括至少两个第一增益光纤，脉冲种子光束依次经过至少两个第一增益光纤放大形成放大脉冲光束；光谱宽度调节模块与功率放大模块连接，光谱宽度调节模块包括第二增益光纤，放大脉冲光束经过第二增益光纤形成输出脉冲光束；输出脉冲光束基于非线性效应和群速度色散的共同作用形成第二光谱；其中，第二光谱的宽度大于第一光谱的宽度，输出脉冲光束的波长为第二波长，第二波长大于第一波长。采用本实施例可产生将脉冲光束的光谱展宽，输出超连续谱脉冲光束，适用于更多的场合。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的一种超连续谱激光器的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的另一种超连续谱激光器的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的另一种超连续谱激光器的结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的另一种超连续谱激光器的结构示意图；

图5是本实用信息实施例提供的一种第二光谱的示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将结合本实用新型实施例中的附图，通过具体实施方式，完整地描述本实用新型的技术方案。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下获得的所有其他实施例，均落入本实用新型的保护范围之内。

图1是本实用新型实施例提供的一种超连续谱激光器的结构示意图，图2是本实用新型实施例提供的另一种超连续谱激光器的结构示意图，图3是本实用新型实施例提供的另一种超连续谱激光器的结构示意图，图4是本实用新型实施例提供的另一种超连续谱激光器的结构示意图，图5是本实用信息实施例提供的一种第二光谱的示意图，参考图1至图5所示，本实用新型实施例提供了一种超连续谱激光器10，该超连续谱激光器10包括：种子源模块100、功率放大模块200和光谱宽度调节模块300；种子源模块100用于输出脉冲种子光束，脉冲种子光束的光谱为第一光谱，脉冲种子光束的功率为第一功率，脉冲种子光束的波长为第一波长；功率放大模块200与种子源模块100连接，功率放大模块200包括至少两个第一增益光纤210，脉冲种子光束依次经过至少两个第一增益光纤210放大形成放大脉冲光束；放大脉冲光束的功率为第二功率；其中，第二功率大于第一功率；光谱宽度调节模块300与功率放大模块200连接，光谱宽度调节模块300包括第二增益光纤310，放大脉冲光束经过第二增益光纤310形成输出脉冲光束；输出脉冲光束基于非线性效应和群速度色散的共同作用形成第二光谱；其中，第二光谱的宽度大于第一光谱的宽度，输出脉冲光束的波长为第二波长，第二波长大于所述第一波长。

其中，激光器是一种能发射激光的装置，超连续谱激光器10是将输入的脉冲激光进行光谱展宽，得到宽光谱的脉冲激光光束，即将输入的脉冲激光进行自相位调制、交叉相位调制、受激拉曼散射和四波混频等非线性效应与光纤群速度色散的共同作用，将输出的脉冲光束的光谱在原有光谱上得到极大的展宽。

具体的，超连续谱激光器10包括种子源模块100、功率放大模块200和光谱宽度调节模块300，并且种子源模块100、功率放大模块200和光谱宽度调节模块300依次连接，实现光束的传输。其中种子源模块100用于输出脉冲种子光束，输出的脉冲种子光束具有很好的方向性和单色性等，脉冲种子光束形成的光谱为第一光谱。脉冲种子光束依次经过功率放大模块200和光谱宽度调节模块300后输出的脉冲光束基于非线性效应和群速度色散的共同作用形成第二光谱，即第二光谱的宽度大于第一光谱，即超连续谱激光器10可以输出连续谱脉冲光束，在具有高亮度和较好的方向性的同时，还具有宽光谱的特性，适合更多的应用场景。

具体的，功率放大模块200包括至少两个第一增益光纤210，脉冲种子光束依次经过功率放大模块200中包括的多个第一增益光纤210，实现对脉冲种子光束的功率进行放大，光束功率越大，在光纤中的非线性效应越强。示例性的，多个第一增益光纤210可以是掺稀土元素的光纤，稀土元素粒子为增益介质，在吸收泵浦光时可以实现脉冲种子光束的放大。进一步的，第一增益光纤210还可以是高非线性光子晶体光纤等，本实用新型实施例对第一增益光纤210的种类不进行具体的限定。

具体的，脉冲种子光束经过功率放大模块200后形成放大脉冲光束，具体的，脉冲种子光束的功率为第一功率，放大脉冲光束的功率为第二功率；其中，第二功率大于第一功率，即通过功率放大模块200实现对种子源模块100输出脉冲种子光束进行功率的放大，从而有利于提升光束传输时的非线性效应。

进一步的，功率放大模块200包括第二增益光纤310，传输的放大脉冲光束经过第二增益光纤310形成输出脉冲光束，输出脉冲光束是超连续谱激光器10在对脉冲种子光束基于非线性效应和群速度色散的共同作用，并且输出脉冲光束的光谱为第二光谱，参考图5所示。其中，第一光谱的宽度小于第二光谱的宽度，从图5中可以看出第二光谱的宽度范围为L1，并且1920nm≤L1≤2400nm，本实用新型实施例对第二光谱的宽度范围不进行具体的限定。并且在光谱宽度变宽的情况下，输出脉冲光束的波长为第二波长，脉冲种子光束的波长为第一波长，第二波长大于所述第一波长，示例性的，脉冲种子光束的波长1550nm，而输出脉冲光束的波长为2000nm。进一步的，第二增益光纤310也可以是掺稀土元素的光纤，示例性的，第二增益光纤310可以是掺铥增益光纤，例如SM-GDF-10/130的掺铒增益光纤。进一步的，第二增益光纤310还可以是高非线性光子晶体光纤等，本实用新型实施例对第而增益光纤310的种类同样不进行具体的限定。超连续谱激光器10输出宽谱的脉冲光束，在具有高亮度和较好的方向性的同时，还具有宽光谱的特性，适合更多的应用场景。

综上，本实用新型实施例提供一种超连续谱激光器，还超连续谱激光器包括种子源模块、功率放大模块和光谱宽度调节模块，并且种子源模块、功率放大模块和光谱宽度调节模块依次连接，实现光束的传输。超连续谱激光器可以输出连续谱脉冲光束，在具有高亮度和较好的方向性的同时，还具有宽光谱的特性，适合更多的应用场景。

继续参考图1至图4所示，功率放大模块200包括第一放大单元220和第二放大单元230，第一放大单元220包括第一甲增益光纤221，第二放大单元230包括第一乙增益光纤231，脉冲种子光束经过第一甲增益光纤221形成第一放大脉冲光束，第一放大脉冲光束经过第一乙增益光纤231形成第二放大脉冲光束，第二放大脉冲光束的功率大于第一放大脉冲光束的功率。

其中，参考图1至图4所示，功率放大模块200包括第一放大单元220和第二放大单元230，通过设置多个放大单元实现对脉冲种子光束的逐步功率扩大，保证功率放大模块200的功率放大的效果。

具体的，参考图1至图4所示，第一放大单元220包括至少一个第一甲增益光纤221，第二放大单元230包括至少一个第一乙增益光纤231，在功率放大模块200中，脉冲种子光束经过第一甲增益光纤221形成第一放大脉冲光束，第一放大脉冲光束再经过第一乙增益光纤231形成第二放大脉冲光束，并且通过第一乙增益光纤231后的脉冲光束的功率进一步增加，即非线性也增强。示例性的，第一放大单元220可以为单包层放大器，例如第一甲增益光纤221可以是掺铒增益光纤，例如EDFL-1480-HP的掺铒增益光纤。第二放大单元230可以是双包层放大器，例如第一乙增益光纤231可以是铒镱共掺光纤，例如IXF-2CF-EY-0-12-130-L3的铒镱共掺光纤。本实用新型实施例对第一甲增益光纤221和第一乙增益光纤231的具体种类和型号不进行限定，功率放大模块200在采用单包层放大器和双包层放大器结合的情况，更稳定的将脉冲种子光束的功率进行放大，非线性度进行提升，进一步保证光谱宽度调节模块300实现光谱展宽。

继续参考图1所示，第一放大单元220包括预放大子单元220A、一级放大子单元220B和光隔离器240；第一甲增益光纤221包括第一甲光纤221A和第一乙光纤221B；预放大子单元220A包括第一泵浦光源220A1、第一波分复用器220A2和第一甲光纤221A，第一波分复用器220A2的信号输入端与种子源模块100连接，第一泵浦光源220A1的输出端与第一波分复用器220A2的泵浦源输入端连接，第一波分复用器220A2的输出端与第一甲光纤221A的第一端连接；一级放大子单元220B包括第二泵浦源220B1、第二波分复用器220B2和第一乙光纤221B，第二泵浦源220B1的输出端与第二波分复用器220B2的泵浦源输入端连接，第二波分复用器220B2的输出端与第一乙光纤221B的第一端连接；光隔离器240的输入端与第一甲光纤221A的第二端连接，光隔离器240的输出端与第二波分复用器220B2的信号输入端连接，第一乙光纤221B的第二端与第二放大单元230连接。

进一步的，参考图1所示，在第一放大单元220中还包括预放大子单元220A和一级放大子单元220B，并且预放大子单元220A和一级放大子单元220B通过光隔离器240连接，保证光束的传输，实现对传输光束的功率进行放大。进一步的，第一放大单元220包括至少一个第一甲增益光纤221，其中第一甲增益光纤221包括第一甲光纤221A和第一乙光纤221B，第一甲光纤221A位于预放大子单元220A中，第一乙光纤221B位于一级放大子单元220B中。

具体的，在预防大子单元220A中还包括第一泵浦光源220A1、第一波分复用器220A2，第一泵浦光源220A1用于出射泵浦光，通过第一波分复用器220A2的信号输入端将欲放大的脉冲种子光束传输至第一甲光纤221A中，再第一波分复用器220A2的泵浦源输入端将泵浦光均耦合至第一甲光纤221A中，实现对脉冲种子光束的耦合和放大，即完成对脉冲种子光束的预防大。

进一步的，预防大后的脉冲种子光束经过一级放大子单元220B形成第一放大脉冲光束的。在一级放大子单元220B中还包括第二泵浦源220B1和第二波分复用器220B2，第二泵浦光源220B1用于出射泵浦光，通过第二波分复用器220B2的信号输入端将再次放大的脉冲种子光束传输至第一乙光纤221B中，再第二波分复用器220B2的泵浦源输入端将泵浦光均耦合至第一乙光纤221B中，实现再次对脉冲种子光束的耦合和放大，即完成对脉冲种子光束的一级防大。

进一步的，第一放大单元220还包括光隔离器240，其中光隔离器240为光纤隔离器，在激光器与光纤间接入光隔离器，能有效地抑制线路中从光纤远端端面、光纤连接器界面等处产生的反射光返回激光器、从而保证激光器工作状态的稳定，降低系统因反射光引起的噪声。即是用于防止光路中由于各种原因产生的后向传输光对光源以及光路系统产生的不良影响。即在第一放大单元220中增加光隔离器240，进一步保证功率放大模块200的功率放大情况。

继续参考图2所示，第一放大单元220包括预放大子单元220A、一级放大子单元220B、环行器250、反射镜260和光隔离器240；第一甲增益光纤221包括第一甲光纤221A和第一乙光纤221B；预放大子单元220A包括第一泵浦光源220A1、第一波分复用器220A2和第一甲光纤221A，第一泵浦光源220A1的输出端与第一波分复用器220A2的泵浦源输入端连接，第一波分复用器220A2的输出端与第一甲光纤221A的第一端连接，第一甲光纤221A的第二端与反射镜260连接；一级放大子单元220B包括第二泵浦源220B1、第二波分复用器220B2和第一乙光纤221B，第二泵浦源220B1的输出端与第二波分复用器220B2的泵浦源输入端连接，第二波分复用器220B2的输出端与第一乙光纤221B的第一端连接；环行器250的第一端与种子源模块100的输出端连接，环行器250的第二端与第一波分复用器220A2的信号输入端连接，环行器250的第三端与光隔离器240的输入端连接，光隔离器240的输出端与第二波分复用器220B2的信号输入端连接，第一乙光纤221B的第二端与第二放大单元220B连接。

进一步的，参考图2所示，第一放大单元220包括预放大子单元220A和一级放大子单元220B，保证光束的传输，实现对传输光束的功率进行放大。具体的，预放大子单元220A和一级放大子单元220B通过环行器250和光隔离器240连接，环行器250的第一端与种子源模块100的输出端连接，环行器250的第二端与第一波分复用器220A2的信号输入端连接，即环行器250的第二端与预放大子单元220A连接，环行器250的第三端与光隔离器240的输入端连接，即环行器250的第三端通过光隔离器240与一级放大子单元220B连接。示例性的，参考图2所述，环行器250将种子源模块100输出的脉冲种子光束传输至预放大子单元220A，预放大子单元220A将光束进行功率预防大后再通过环行器250将光束传输至一级放大子单元220B，通过一级放大子单元220B再次将光束进行功率放大，进而形成第一放大脉冲光束。

具体的，第一放大单元220包括至少一个第一甲增益光纤221，其中第一甲增益光纤221包括第一甲光纤221A和第一乙光纤221B，第一甲光纤221A位于预放大子单元220A中，第一乙光纤221B位于一级放大子单元220B中。

具体的，在预防大子单元220A中还包括第一泵浦光源220A1、第一波分复用器220A2，第一泵浦光源220A1用于出射泵浦光，通过第一波分复用器220A2的信号输入端将欲放大的脉冲种子光束传输至第一甲光纤221A中，再第一波分复用器220A2的泵浦源输入端将泵浦光均耦合至第一甲光纤221A中，实现对脉冲种子光束的耦合和放大，即完成对脉冲种子光束的预防大。并且放大后的光束经过反射镜260再次进入第一甲光纤221A中，进一步进行功率放大，并将功率二次放大后的光束通过环行器250进入一级放大子单元220B。、

进一步的，预防大后的脉冲种子光束经过一级放大子单元220B形成第一放大脉冲光束的。在一级放大子单元220B中还包括第二泵浦源220B1和第二波分复用器220B2，第二泵浦光源220B1用于出射泵浦光，通过第二波分复用器220B2的信号输入端将再次放大的脉冲种子光束传输至第一乙光纤221B中，再第二波分复用器220B2的泵浦源输入端将泵浦光均耦合至第一乙光纤221B中，实现再次对脉冲种子光束的耦合和放大，即完成对脉冲种子光束的一级防大。

本实施例采用在第一放大单元220增添环行器250，可以节省超连续谱激光器10的空间，并且提升对脉冲种子光束的功率放大效果。

继续参考图3和图4所示，第一放大单元包括预放大子单元220A、一级放大子单元220B、环行器250、分光器270、反射镜260和光隔离器240；第一甲增益光纤221包括第一甲光纤221A和第一乙光纤221B；预放大子单元220A包括第三泵浦光源220C1、第一波分复用器220A2和第一甲光纤221A，第三泵浦光源220C1的输出端与分光器2710的输入端连接，分光器270的第一输出端与第一波分复用器220A2的泵浦源输入端连接，第一波分复用器220A2的输出端与第一甲光纤221A的第一端连接，第一甲光纤221A的第二端与反射镜260连接；一级放大子单元220B包括第三泵浦光源220C1、第二波分复用器220B2和第一乙光纤221B，第三泵浦光源220C1的输出端与分光器270的输入端连接，分光器270的第二输出端与第二波分复用器220B2的泵浦源输入端连接，第二波分复用器220B2的输出端与第一乙光纤221B的第一端连接；环行器250的第一端与种子源模块100的输出端连接，环行器250的第二端与第一波分复用器220A2的信号输入端连接，环行器250的第三端与光隔离器240的输入端连接，光隔离器240的输出端与第二波分复用器220B2的信号输入端连接，第一乙光纤221B的第二端与第二放大单元220B连接。

进一步的，参考图3和图4所示，第一放大单元220包括预放大子单元220A和一级放大子单元220B，保证光束的传输，实现对传输光束的功率进行放大。具体的，预放大子单元220A和一级放大子单元220B通过环行器250和光隔离器240连接，通过在第一放大单元220增添环行器250，可以节省超连续谱激光器10的空间，并且提升对脉冲种子光束的功率放大效果。具体的，环行器250的第一端与种子源模块100的输出端连接，环行器250的第二端与第一波分复用器220A2的信号输入端连接，即环行器250的第二端与预放大子单元220A连接，环行器250的第三端与光隔离器240的输入端连接，即环行器250的第三端通过光隔离器240与一级放大子单元220B连接。示例性的，参考图3和图4所述，环行器250将种子源模块100输出的脉冲种子光束传输至预放大子单元220A，预放大子单元220A将光束进行功率预防大后再通过环行器250将光束传输至一级放大子单元220B，通过一级放大子单元220B再次将光束进行功率放大，进而形成第一放大脉冲光束。

具体的，第一放大单元220包括至少一个第一甲增益光纤221，其中第一甲增益光纤221包括第一甲光纤221A和第一乙光纤221B，第一甲光纤221A位于预放大子单元220A中，第一乙光纤221B位于一级放大子单元220B中。

具体的，在预防大子单元220A中还包括第三泵浦光源220C1、第一波分复用器220A2，第三泵浦光源220C1用于出射泵浦光，出射的泵浦光通过分光器270将泵浦光传输至第一波分复用器220A2。第一波分复用器220A2的信号输入端将欲放大的脉冲种子光束传输至第一甲光纤221A中，再第一波分复用器220A2的泵浦源输入端将泵浦光均耦合至第一甲光纤221A中，实现对脉冲种子光束的耦合和放大，即完成对脉冲种子光束的预防大。并且放大后的光束经过反射镜260再次进入第一甲光纤221A中，进一步进行功率放大，并将功率二次放大后的光束通过环行器250进入一级放大子单元220B。

进一步的，预防大后的脉冲种子光束经过一级放大子单元220B形成第一放大脉冲光束的。在一级放大子单元220B中还包括第三泵浦光源220C1和第二波分复用器220B2，第三泵浦光源220C1用于出射泵浦光，出射的泵浦光通过分光器270将泵浦光传输至第二波分复用器220B2。具体的，参考图3和图4所示，在预防大子单元220A和一级放大子单元220B中共同采用同一泵浦源，即第三泵浦光源220C1，第三泵浦光源220C1发出的泵浦光通过分光器270将泵浦光分成两束，分别从分光器270的第一输出端和第二输出端输出，传输至第一波分复用器220A2和第二波分复用器220B2。示例性的，分光器270采用不同的功率比进行分束，在980nm波长的泵浦源通过20/90的分光器270传输至980/1550nm的第一波分复用器220A2和第二波分复用器220B2，本实用新型实施例对具体数值不进行限定。第二波分复用器220B2的信号输入端将再次放大的脉冲种子光束传输至第一乙光纤221B中，再第二波分复用器220B2的泵浦源输入端将泵浦光均耦合至第一乙光纤221B中，实现再次对脉冲种子光束的耦合和放大，即完成对脉冲种子光束的一级防大。

综上，预放大子单元220A和一级放大子单元220B的设置方式具有多样化。

继续参考图1至图3所示，第二放大单元230还包括第四泵浦源230A1、合束器232和模式剥离器233；合束器232的信号输入端与第一放大单元220连接，第四泵浦源230A1的输出端与合束器232的泵浦源输入端连接，合束器232的输出端与第二增益光纤231的第一端连接，第二增益光纤231的第二端与模式剥离器233的输入端连接，模式剥离器233的输出端与光谱宽度调节模块300连接。

其中，参考图1至图3所示，在第二放大单元230中包括第四泵浦源230A1、合束器232和模式剥离器233，第四泵浦源230A1用于出射泵浦光，通过合束器232将欲再次放大的第一放大脉冲光束传输至第二增益光纤231中，同时合束器232将泵浦光传输至第二增益光纤231中。进一步的，第二增益光纤231为双包层的增益光纤，即放大后的脉冲种子光束在双包层增益光纤的纤芯传输，泵浦光在双包层增益光纤的内包层传输，由此便可以使用多模激光二极管阵列作为泵浦源，泵浦光将以斜入射的方式注入到掺杂光纤的内包层，并以折线的方式反复穿越纤芯，从而导致泵浦光被纤芯中的铒镱离子吸收，实现高功率的激光输出，实现形成的第二放大脉冲光束的功率进一步增强。并且，形成的第二放大脉冲光束的经过模式剥离器233，实现滤除多余的泵浦光，保证光束的传输效果。

继续参考图4所示，第二放大单元230还包括第一模式剥离器233A、合束器232、第四泵浦源230A1和第二模式剥离器233B；第一模式剥离器233A的信号输入端与第一放大单元220连接，第一模式剥离器233A的输出端与第二增益光纤231的第一端连接，第二增益光纤231的第二端与合束器232的信号输入端连接，合束器232的输出端与第四泵浦源230A1的输出端连接，合束器232的信号输出端与第二模式剥离器233B的信号输入端连接，第二模式剥离器233B的信号输出端与光谱宽度调节模块300连接。

其中，参考图4所示，在第二放大单元230中包括第一模式剥离器233A、合束器232、第四泵浦源230A1和第二模式剥离器233B，第一模式剥离器233A滤除多余光束后，将欲再次放大的第一放大脉冲光束传输至第二增益光纤231中。同时，第四泵浦源230A1用于出射泵浦光，通过合束器232将泵浦光反向耦合至第二增益光纤231，实现对第一放大脉冲光束的再次放大。并且放大后的光束在经过第二模式剥离器233B，实现滤除多余的泵浦光，保证光束的传输效果。

综上，在第二放大单元230中，各个器件的设置方式同样具有多样性。

继续参考图1至图4所示，激光器10还包括第一光隔离器410、第二光隔离器420和第三光隔离器430；第一光隔离器410位于脉冲种子光束的传输路径上，第二光隔离器420位于第一放大脉冲光束的传输路径上，第三光隔离器430位于第二放大脉冲光束的传输路径上。

具体的，参考图1至图4所示，在超连续谱激光器10中设置多个光隔离器，即为光纤隔离器，在激光器与光纤间接入光隔离器，能有效地抑制线路中从光纤远端端面、光纤连接器界面等处产生的反射光返回激光器、从而保证激光器工作状态的稳定，降低系统因反射光引起的噪声。即是用于防止光路中由于各种原因产生的后向传输光对光源以及光路系统产生的不良影响。参考图1至图4所示，在脉冲种子光束的传输路径上增加第一光隔离器410，在第一放大脉冲光束的传输路径上增加第二光隔离器420，同时在第二放大脉冲光束的传输路径上增加第三光隔离器430，保证光束传输的稳定性，提升超连续谱激光器10的稳定性。

继续参考图1至图4所示，超连续谱激光器10还包括第三模式剥离器440；第三模式剥离器440位于输出脉冲光束的传输路径上。

具体的，参考图1至图4所示，超连续谱激光器10还包括第三模式剥离器440，即进一步，过滤多余的光束，保证输出稳定的输出脉冲光束，提升超连续谱激光器10工作的稳定性和准确性。

继续参考图1至图4所示，超连续谱激光器10还包括带通滤波器500，带通滤波器500与光谱宽度调节模块300连接。

示例性的，参考图1至图4所示，超连续谱激光器10可配合各种带通滤波器500产生不同波长的脉冲光纤激光器。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种超连续谱激光器，其特征在于，包括：种子源模块、功率放大模块和光谱宽度调节模块；

所述种子源模块用于输出脉冲种子光束，所述脉冲种子光束的光谱为第一光谱，所述脉冲种子光束的功率为第一功率，所述脉冲种子光束的波长为第一波长；

所述功率放大模块与所述种子源模块连接，所述功率放大模块包括至少两个第一增益光纤，所述脉冲种子光束依次经过至少两个所述第一增益光纤放大形成放大脉冲光束；所述放大脉冲光束的功率为第二功率；其中，所述第二功率大于所述第一功率；

所述光谱宽度调节模块与所述功率放大模块连接，所述光谱宽度调节模块包括第二增益光纤，所述放大脉冲光束经过所述第二增益光纤形成输出脉冲光束；所述输出脉冲光束基于非线性效应和群速度色散的共同作用形成第二光谱；其中，所述第二光谱的宽度大于所述第一光谱的宽度，所述输出脉冲光束的波长为第二波长，所述第二波长大于所述第一波长。

2.根据权利要求1所述的超连续谱激光器，其特征在于，所述功率放大模块包括第一放大单元和第二放大单元，

所述第一放大单元包括第一甲增益光纤，所述第二放大单元包括第一乙增益光纤，所述脉冲种子光束经过所述第一甲增益光纤形成第一放大脉冲光束，所述第一放大脉冲光束经过所述第一乙增益光纤形成第二放大脉冲光束，所述第二放大脉冲光束的功率大于所述第一放大脉冲光束的功率。

3.根据权利要求2所述的超连续谱激光器，其特征在于，所述第一放大单元包括预放大子单元、一级放大子单元和光隔离器；所述第一甲增益光纤包括第一甲光纤和第一乙光纤；

所述预放大子单元包括第一泵浦光源、第一波分复用器和所述第一甲光纤，所述第一波分复用器的信号输入端与所述种子源模块连接，所述第一泵浦光源的输出端与所述第一波分复用器的泵浦源输入端连接，所述第一波分复用器的输出端与所述第一甲光纤的第一端连接；

所述一级放大子单元包括第二泵浦源、第二波分复用器和所述第一乙光纤，所述第二泵浦源的输出端与所述第二波分复用器的泵浦源输入端连接，所述第二波分复用器的输出端与所述第一乙光纤的第一端连接；

所述光隔离器的输入端与所述第一甲光纤的第二端连接，所述光隔离器的输出端与所述第二波分复用器的信号输入端连接，所述第一乙光纤的第二端与所述第二放大单元连接。

4.根据权利要求2所述的超连续谱激光器，其特征在于，所述第一放大单元包括预放大子单元、一级放大子单元、环行器、反射镜和光隔离器；所述第一甲增益光纤包括第一甲光纤和第一乙光纤；

所述预放大子单元包括第一泵浦光源、第一波分复用器和所述第一甲光纤，所述第一泵浦光源的输出端与所述第一波分复用器的泵浦源输入端连接，所述第一波分复用器的输出端与所述第一甲光纤的第一端连接，所述第一甲光纤的第二端与所述反射镜连接；

所述一级放大子单元包括第二泵浦源、第二波分复用器和所述第一乙光纤，所述第二泵浦源的输出端与所述第二波分复用器的泵浦源输入端连接，所述第二波分复用器的输出端与所述第一乙光纤的第一端连接；

所述环行器的第一端与所述种子源模块的输出端连接，所述环行器的第二端与所述第一波分复用器的信号输入端连接，所述环行器的第三端与所述光隔离器的输入端连接，所述光隔离器的输出端与所述第二波分复用器的信号输入端连接，所述第一乙光纤的第二端与所述第二放大单元连接。

5.根据权利要求2所述的超连续谱激光器，其特征在于，所述第一放大单元包括预放大子单元、一级放大子单元、环行器、分光器、反射镜和光隔离器；所述第一甲增益光纤包括第一甲光纤和第一乙光纤；

所述预放大子单元包括第三泵浦光源、第一波分复用器和所述第一甲光纤，所述第三泵浦光源的输出端与所述分光器的输入端连接，所述分光器的第一输出端与所述第一波分复用器的泵浦源输入端连接，所述第一波分复用器的输出端与所述第一甲光纤的第一端连接，所述第一甲光纤的第二端与所述反射镜连接；

所述一级放大子单元包括第三泵浦光源、第二波分复用器和所述第一乙光纤，所述第三泵浦光源的输出端与所述分光器的输入端连接，所述分光器的第二输出端与所述第二波分复用器的泵浦源输入端连接，所述第二波分复用器的输出端与所述第一乙光纤的第一端连接；

所述环行器的第一端与所述种子源模块的输出端连接，所述环行器的第二端与所述第一波分复用器的信号输入端连接，所述环行器的第三端与所述光隔离器的输入端连接，所述光隔离器的输出端与所述第二波分复用器的信号输入端连接，所述第一乙光纤的第二端与所述第二放大单元连接。

6.根据权利要求2所述的超连续谱激光器，其特征在于，所述第二放大单元还包括第四泵浦源、合束器和模式剥离器；

所述合束器的信号输入端与所述第一放大单元连接，所述第四泵浦源的输出端与所述合束器的泵浦源输入端连接，所述合束器的输出端与所述第二增益光纤的第一端连接，所述第二增益光纤的第二端与所述模式剥离器的输入端连接，所述模式剥离器的输出端与所述光谱宽度调节模块连接。

7.根据权利要求2所述的超连续谱激光器，其特征在于，所述第二放大单元还包括第一模式剥离器、合束器、第四泵浦源和第二模式剥离器；

所述第一模式剥离器的信号输入端与所述第一放大单元连接，所述第一模式剥离器的输出端与所述第二增益光纤的第一端连接，所述第二增益光纤的第二端与所述合束器的信号输入端连接，所述合束器的输出端与所述第四泵浦源的输出端连接，所述合束器的信号输出端与所述第二模式剥离器的信号输入端连接，所述第二模式剥离器的信号输出端与所述光谱宽度调节模块连接。

8.根据权利要求2所述的超连续谱激光器，其特征在于，所述激光器还包括第一光隔离器、第二光隔离器和第三光隔离器；

所述第一光隔离器位于所述脉冲种子光束的传输路径上，所述第二光隔离器位于所述第一放大脉冲光束的传输路径上，所述第三光隔离器位于所述第二放大脉冲光束的传输路径上。

9.根据权利要求1所述的超连续谱激光器，其特征在于，所述超连续谱激光器还包括第三模式剥离器；

所述第三模式剥离器位于所述输出脉冲光束的传输路径上。

10.根据权利要求1所述的超连续谱激光器，其特征在于，所述超连续谱激光器还包括带通滤波器，

所述带通滤波器与所述光谱宽度调节模块连接。

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