CN101825826A - 一种产生超连续谱的装置 - Google Patents

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本发明适用于光纤领域，提供了一种产生超连续谱的装置，所述装置包括：用于提供泵浦光的连续波光纤激光器；与所述连续波光纤激光器的输出尾纤熔接的，用于将所述连续波光纤激光器提供的泵浦光进行非线性转化，以形成超连续谱的高非线性光子晶体光纤；与所述高非线性光子晶体光纤熔接的，用于将形成的超连续谱进行光谱平坦化及扩展的高非线性正常色散光纤。本发明的产生超连续谱的装置，通过高非线性正常色散光纤，可使在泵浦波长处具有高光谱强度峰的超连续谱实现平坦化，同时光谱向长波方向进一步扩展，进而得到高平坦宽带超连续谱输出。

Description

一种产生超连续谱的装置
技术领域
本发明属于光纤领域，尤其涉及一种产生超连续谱的装置。
背景技术
目前，衡量超连续光谱源质量有两个重要指标，一个是光谱范围，另一个为光谱平坦度。当前连续波泵浦产生超连续谱的研究大多都集中在超连续谱光谱范围扩展方面，而对于如何得到高平坦的超连续光谱方面的研究却很少，比如通过增加双零色散光子晶体光纤的长度可以适当提高泵浦光向长波方向的转化，但输出的光谱平坦度仍没有得到明显改善，可见现有技术中在实现超连续光源光谱平坦化的问题上没有得到好的解决。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种产生超连续谱的装置，旨在解决实现超连续谱光源光谱平坦化的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种产生超连续谱的装置，所述装置包括：用于提供泵浦光的连续波光纤激光器；
与所述连续波光纤激光器的输出尾纤熔接的，用于将所述连续波光纤激光器提供的泵浦光进行非线性转化，以形成超连续谱的高非线性光子晶体光纤；
与所述高非线性光子晶体光纤熔接的，用于将形成的超连续谱进行光谱平坦化及扩展的高非线性正常色散光纤。
本发明实施例与现有技术相比，有益效果在于：通过高非线性正常色散光纤，可使在泵浦波长附近具有高光谱强度峰的超连续谱得到平坦化，且向长波方向进一步扩展，进而得到高平坦宽带超连续谱输出。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种产生超连续谱的装置的框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例中，通过高非线性正常色散光纤，可使在泵浦波长处具有高光谱强度峰的超连续谱实现平坦化，同时光谱向长波方向进一步扩展，进而得到高平坦宽带超连续谱输出。
请参阅图1，本发明实施例提供了一种产生超连续谱的装置，所述装置包括：
用于提供泵浦光的连续波光纤激光器101；
与所述连续波光纤激光器101的输出尾纤102熔接的，用于将所述连续波光纤激光器101提供的泵浦光进行非线性转化，以形成超连续谱的高非线性光子晶体光纤103；
与所述高非线性光子晶体光纤103熔接的，用于将形成的超连续谱进行光谱平坦化及扩展的高非线性正常色散光纤104。
在本发明的实施例中，所述高非线性正常色散光纤104具体为可使所述超连续谱光谱都位于所述高非线性正常色散光纤的正常色散区的高非线性光纤。
在本发明的实施例中，所述高非线性正常色散光纤104具体为可使所述超连续谱光谱都位于所述高非线性正常色散光纤的正常色散区范围内、尽量高的非线性系数和尽量低损耗的高非线性正常色散光纤。
也就是说，高非线性正常色散光纤104在参数选取上，首选得保证所述超连续谱光谱都位于其正常的色散区内，其次选取尽量高的非线性系数和尽量低损耗的高非线性正常色散光纤。
在本发明的实施例中，所述高非线性正常色散光纤104是根据泵浦光的波长、泵浦光的功率、高非线性光子晶体光纤103的色散系数、高非线性光子晶体光纤103的非线性系数、高非线性正常色散光纤104的色散系数和高非线性正常色散光纤104的非线性系数，通过模拟计算得出最优化的长度。
在本发明的实施例中，通过高非线性正常色散光纤104，可使高非线性光子晶体光纤103输出的超连续谱中剩余的大量泵浦光经历级联受激拉曼散射效应，逐级转化到长波超连续谱中，进而实现超连续谱的光谱平坦化及光谱扩展。
其工作原理是：高功率的连续波光纤激光器101输出的高功率单模连续波激光耦合到高非线性光子晶体光纤103中，泵浦光位于高非线性光子晶体光纤103中靠近零色散波长的反常色散区，因此，入射激光通过调制不稳定性(MI)过程产生一系列超短脉冲。部分超过拉曼阈值的脉冲演化为能量随机的一阶拉曼孤子，所述一阶拉曼孤子经过孤子拉曼自频移效应(SSFS)后，由于各个孤子能量是随机的，因此产生的拉曼孤子自频移位置也是随机的，进而形成孤子拉曼连续谱。当泵浦光的波长并未紧靠光纤零色散点或泵浦功率不高的情况下，输出超连续谱中会存在大量的剩余泵浦光，在泵浦区，即泵浦光波长附近存在一个很高的光谱强度峰。高非线性光子晶体光纤103输出的超连续谱耦合到高非线性正常色散光纤104中，由于超连续谱光谱都位于高非线性正常色散光纤104的正常色散区，受激拉曼散射效应起主要作用。随着泵浦功率的增大，泵浦波长附近大量的脉冲能量通过级联受激拉曼散射效应逐级转移到一级拉曼光、二级拉曼光，再到更高级的拉曼光中；在这个转移过程中，各级拉曼光的光谱峰值逐渐降低，光谱宽度逐渐扩大，光谱趋于平坦，同时向长波方向转化，进而实现超连续谱的光谱平坦化及扩展。
本发明的实施例主要是利用高非线性正常色散光纤104对连续波泵浦超连续谱进行光谱平坦化及扩展。
本发明的实施例中，通过高非线性光子晶体光纤103尾端和高非线性正常色散光纤104进行模场匹配熔接，可降低光纤熔接损耗。
在本发明的实施例中，所述高非线性正常色散光纤104的输出端107研磨有8度角，可避免光纤端面反射。
在本发明的实施例中，所述连续波光纤激光器可以具体为输出功率20W和中心波长位于1071.5nm的掺Yb随机偏振单模光纤激光器。
所述高非线性光子晶体光纤103具体可以为光纤长度为200m、零色散波长为1030nm、在泵浦波长处的非线性系数为和模场直径分别为11(W·km)-1和3.9μm的高非线性光子晶体光纤。
所述高非线性正常色散光纤104具体可以为零色散波长和单模截止波长分别位于1840nm和1520nm、模场直径和数值孔径分别为3.6μm和0.35的高非线性正常色散光纤。
在本发明的实施例中，所述连续波光纤激光器的尾纤与所述高非线性光子晶体光纤的熔接点105的熔接损耗可以为0.55dB。
在本发明的实施例中，所述高非线性光子晶体光纤与所述高非线性正常色散光纤的熔接点106的损耗可以为0.3dB。
通过本发明的实施例，高非线性光子晶体光纤作为超连续谱产生的增益介质，泵浦光在其中实现非线性转化，可形成功率为10.3W，3dB谱宽为62nm的超连续谱输出。
高非线性正常色散光纤104用来对高非线性光子晶体光纤中输出的超连续谱进行光谱平坦化及扩展，得到输出功率为8W，3dB谱宽为340nm的超连续谱输出，且超连续谱长波限向长波方向扩展了60nm。
在本发明的实施例中，在泵浦波长处具有高光谱强度峰的超连续谱通过这段高非线性正常色散光纤104后，光谱将会得到平坦化，且向长波方向进一步扩展，进而得到高平坦宽带超连续谱输出。
本发明的产生超连续谱光谱源的装置，通过高非线性正常色散光纤，可使在泵浦波长处具有高光谱强度峰的超连续谱得到平坦化，同时光谱向长波方向进一步扩展，进而得到高平坦宽带超连续谱输出。
平坦化的超连续谱具有高平坦、宽范围、高光谱功率密度的优点，在光学相干层析摄影技术的测量精度、化学传感、生物医学成像等方面也具有广阔的应用潜力。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种产生超连续谱的装置，其特征在于，所述装置包括：
用于提供泵浦光的连续波光纤激光器；
与所述连续波光纤激光器的输出尾纤熔接的，用于将所述连续波光纤激光器提供的泵浦光进行非线性转化，以形成超连续谱的高非线性光子晶体光纤；
与所述高非线性光子晶体光纤熔接的，用于将形成的超连续谱进行光谱平坦化及扩展的高非线性正常色散光纤。
2.如权利要求1所述的产生超连续谱的装置，其特征在于，所述高非线性正常色散光纤具体为可使所述超连续谱光谱都位于所述高非线性正常色散光纤正常色散区的高非线性光纤。
3.如权利要求1所述的产生超连续谱的装置，其特征在于，所述高非线性正常色散光纤是根据泵浦光的波长、泵浦光的功率、高非线性光子晶体光纤的色散系数、高非线性光子晶体光纤的非线性系数、高非线性正常色散光纤的色散系数和高非线性正常色散光纤的非线性系数，通过模拟计算得出优化长度。
4.如权利要求1所述的产生超连续谱的装置，其特征在于，所述高非线性光子晶体光纤的尾端和高非线性正常色散光纤模场匹配熔接。
5.如权利要求1所述的产生超连续谱的装置，其特征在于，
所述连续波光纤激光器具体为输出功率20W和中心波长位于1071.5nm的掺Yb随机偏振单模光纤激光器。
6.如权利要求5所述的产生超连续谱的装置，其特征在于，所述高非线性光子晶体光纤具体为光纤长度为200m、零色散波长为1030nm、在泵浦波长处的非线性系数为和模场直径分别为11(W·km)-1和3.9μm的高非线性光子晶体光纤。
7.如权利要求6所述的产生超连续谱的装置，其特征在于，所述高非线性正常色散光纤具体为零色散波长和单模截止波长分别位于1840nm和1520nm、模场直径和数值孔径分别为3.6μm和0.35的高非线性正常色散光纤。
8.如权利要求1至7中任一项所述的产生超连续谱的装置，其特征在于，所述高非线性正常色散光纤的输出端面呈8度角。
9.如权利要求1至7中任一项所述所述的产生超连续谱的装置，其特征在于，所述连续波光纤激光器的输出尾纤与所述高非线性光子晶体光纤的熔接点的熔接损耗为0.55dB。
10.如权利要求9所述的产生超连续谱的装置，其特征在于，
所述高非线性光子晶体光纤与所述高非线性正常色散光纤的熔接点的熔接损耗为0.3dB。
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