CN105811229A - 超连续谱激光产生装置 - Google Patents

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张昊宇
黄志华
赵磊
梁小宝
封建胜
徐振源
黎玥
周泰斗
王建军
景峰
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Abstract

本发明实施例提供一种超连续谱激光产生装置，所述装置包括：多个超连续谱激光器，与所述多个超连续谱激光器数量相同的多个单模光纤以及光纤合束器，所述多个超连续谱激光器输出端分别与所述多个单模光纤输入端耦合，所述多个单模光纤输出端分别与所述光纤合束器的输入端耦合。所述装置，将多个超连续谱激光器产生的激光，采用与所述多个超连续谱激光器数量相同的单模光纤进行传输，能够保证光束的质量，再将所述激光输入所述光纤合束器中实现激光的合束，最终通过少模光纤输出，能够实现高耦合效率，因此通过本发明实施例提供的超连续谱激光产生装置产生的超连续谱激光功率相对于光子晶体光纤中产生的激光具有更高的功率。

Description

超连续谱激光产生装置
技术领域
本发明涉及激光领域，具体而言，涉及一种超连续谱激光产生装置。
背景技术
超连续谱激光光源是一种新型激光光源，其具有良好的光束质量，同时可输出数千纳米带宽激光。但是由于超连续谱激光一般是在小纤芯直径的光子晶体光纤中产生，因此输出功率受限，一般仅有数十瓦量级，目前最高也仅能达到百瓦量级，功率提升受限于光子晶体光纤结构。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种超连续谱激光产生装置，以解决上述问题。
本发明实施例提供一种超连续谱激光产生装置，，所述装置包括：多个超连续谱激光器，与所述多个超连续谱激光器数量相同的多个单模光纤以及光纤合束器，所述多个超连续谱激光器输出端分别与所述多个单模光纤输入端耦合，所述多个单模光纤输出端分别与所述光纤合束器的输入端耦合。
进一步的，所述装置还包括：少模光纤，所述光纤合束器的输出端与所述少模光纤的输入端耦合。
进一步的，所述装置包括7个超连续谱激光器。
进一步的，所述光纤合束器为7＊1光纤合束器。
进一步的，所述单模光纤的包层外直径125μm。
进一步的，所述单模光纤包括第一尾纤和第二尾纤，所述第一尾纤的连接头与所述超连续谱激光器的输出端耦合，所述第二尾纤的连接头与所述光纤合束器的输入端耦合，所述第一尾纤与所述第二尾纤熔接。
进一步的，所述超连续谱激光器为用于产生白光激光光源的超连续谱激光器。
进一步的，所述超连续谱激光器为用于产生近红外超连续谱激光光源的超连续谱激光器。
进一步的，所述超连续谱激光器为用于产生基于石英光纤的超连续谱激光光源的超连续谱激光器。
进一步的，所述少模光纤为大模场少模光纤。
与现有技术相比，本发明实施例提供的一种超连续谱激光产生装置，将多个超连续谱激光器产生的激光，采用与所述多个超连续谱激光器数量相同的单模光纤进行传输，能够保证光束的质量，再将所述激光输入所述光纤合束器中实现激光的合束，最终通过少模光纤输出，能够实现高耦合效率，因此通过本发明实施例提供的超连续谱激光产生装置产生的超连续谱激光功率相对于光子晶体光纤中产生的激光具有更高的功率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1是本发明一实施例提供的一种超连续谱激光产生装置的方框示意图。
图2是本发明另一实施例提供的一种超连续谱激光产生装置的方框示意图。
图3为本发明一实施例提供的一种光纤合束器的输入端的侧视图。
主要元件符号说明：
超连续谱激光器110、单模光纤120、光纤合束器130、少模光纤140、第一尾纤121、第二尾纤122、第一尾纤121的连接头1211、所述第二尾纤122的连接头1221。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
图1示出了本发明一实施例提供的一种超连续谱激光产生装置，所述装置包括：多个超连续谱激光器110，与所述多个超连续谱激光器110数量相同的多个单模光纤120以及光纤合束器130，所述多个超连续谱激光器110输出端分别与所述多个单模光纤120输入端耦合，所述多个单模光纤120输出端分别与所述光纤合束器130的输入端耦合。
其中，超连续谱激光，是一种脉冲激光光源，具有相对于可调谐激光器更宽的光谱范围。超连续谱光源，是使用超短脉冲激光耦合进高非线性光纤(通常是光子晶体光纤PCF)，因为光纤的非线性效应、四波混频及光孤子效应，使得输出光的脉冲光谱展宽，谱宽从0.4～2.4um，从而实现超宽的光谱输出。
优选的，所述超连续谱激光器110可以为用于产生白光激光光源的超连续谱激光器110，所述超连续谱激光器110也可以是用于产生近红外超连续谱激光光源的超连续谱激光器110，所述超连续谱激光器110还可以是用于产生基于石英光纤的超连续谱激光光源的超连续谱激光器110。可以理解的是，所述超连续谱激光器110的实施方式有多种，还可以包括用于产生其它超宽谱激光光源的超连续谱激光器110，并不局限于所述实施方式。
其中，单模光纤120，是指中心玻璃芯很细(芯径一般为9或10μm)，只能传一种模式的光纤。单模光纤120与多模光纤相比较，芯径细很多，仅为8～10μm。因只传一个模式，无模间色散，总色散小，带宽宽。通过对光纤折射率分布的适当设计，并选用纯度很高的材料制备比纤芯大7倍的包层，可在此波段同时实现最低损耗与最小色散。
因此，可以理解的是，将超连续谱激光器110产生的激光通过色散较小，带宽较宽的单模光纤120进行传输，能够保证激光光束的质量。
优选的，所述单模光纤120可以选用包层外直径为125μm的单模光纤120。可以理解的是，包层外直径为125μm的单模光纤120是最常见的单模光纤120，不仅具备单模光纤120的无模间色散，总色散小，带宽宽的优点，并且容易获得，使得本发明实施例提供超连续谱激光产生装置更容易被工业制造出来，降低了制造难度，成本也相对降低。
进一步的，所述单模光纤120也可以选用包层外直径为80μm的单模光纤120。当然，可以理解的是，单模光纤120包层外直径的选择可以有多种，并不局限于所述实施方式。
当多个超连续谱激光器110分别产生超连续谱激光后，将所述超连续谱激光分别输入与所述多个超连续谱激光器110数量相同的单模光纤120的输入端，通过单模光纤120传输后，将所述激光输入所述光纤合束器130中实现激光的合束。
优选的，所述装置设置7个超连续谱激光器110，所述光纤合束器130为7＊1光纤合束器130。由于7＊1光纤合束器130的横截面积接近圆形结构，容易熔接，因此光纤合束器130插入损耗非常低。
进一步的，所述装置还包括：少模光纤140，所述光纤合束器130的输出端与所述少模光纤140的输入端耦合。
当多个超连续谱激光器110分别产生超连续谱激光后，将所述超连续谱激光分别输入与所述多个超连续谱激光器110数量相同的单模光纤120的输入端，通过单模光纤120传输后，将所述激光输入所述光纤合束器130中实现激光的合束。最后将合束后激光通过少模光纤140输出。其中，少模光纤140(few－modefiber，FMF)，是指是一种纤芯面积足够大、足以利用几个独立的空间模式传输并行数据流的光纤。理想情况下，少模光纤140的容量与模式的数量成正比。
优选的，所述少模光纤140可以为大模场少模光纤140。但是，可以理解的是，少模光纤140的选择可以有多种，并不局限于所述实施方式。
本发明实施例提供的一种超连续谱激光产生装置，将多个超连续谱激光器110产生的激光，采用与所述多个超连续谱激光器110数量相同的单模光纤120进行传输，能够保证光束的质量，再将所述激光输入所述光纤合束器130中实现激光的合束，最终通过少模光纤140输出，能够实现高耦合效率，因此通过本发明实施例提供的超连续谱激光产生装置产生的超连续谱激光功率相对于光子晶体光纤中产生的激光具有更高的功率。
图2示出了本发明另一实施例提供的一种超连续谱激光产生装置，所述装置包括：多个超连续谱激光器110，与所述多个超连续谱激光器110数量相同的多个单模光纤120，光纤合束器130以及少模光纤140，所述多个单模光纤120分别包括第一尾纤121和第二尾纤122，所述第一尾纤121的连接头1211分别与所述超连续谱激光器110的输出端耦合，所述第二尾纤122的连接头1221分别与所述光纤合束器130的输入端耦合，所述第一尾纤121与所述第二尾纤122在点A处熔接，所述光纤合束器130的输出端与所述少模光纤140的输入端耦合。
可以理解的是，通过这种连接方式，在使用时，只需要分别将所述第一尾纤121的连接头1211插入所述超连续谱激光器110对应的端口，然后在光纤合束器130的输入端插入第二尾纤122的连接头1221，这样在使用单模光纤120时更加灵活和方便。
其中，如图3所示，图3为本发明一实施例提供的一种光纤合束器130的输入端环形连接端口的侧视图，当多个第二尾纤122的连接头1221需要插入光纤合束器130的输入端时，光纤合束器130的输入端为7＊1的紧排练结构，多个第二尾纤122的连接头1221可以分别成环形的插入光纤合束器130的输入端的环形连接端口，但是可以理解的是，连接的实施方式并不局限于上述实施方式。
其中，超连续谱激光，是一种脉冲激光光源，具有相对于可调谐激光器更宽的光谱范围。超连续谱光源，是使用超短脉冲激光耦合进高非线性光纤(通常是光子晶体光纤PCF)，因为光纤的非线性效应、四波混频及光孤子效应，使得输出光的脉冲光谱展宽，谱宽从0.4～2.4um，从而实现超宽的光谱输出。
优选的，所述超连续谱激光器110可以为用于产生白光激光光源的超连续谱激光器110，所述超连续谱激光器110也可以是用于产生近红外超连续谱激光光源的超连续谱激光器110，所述超连续谱激光器110还可以是用于产生基于石英光纤的超连续谱激光光源的超连续谱激光器110。可以理解的是，所述超连续谱激光器110的实施方式有多种，还可以包括用于产生其它超宽谱激光光源的超连续谱激光器110，并不局限于所述实施方式。
其中，第一尾纤121和第二尾纤122为单模光纤。单模光纤，是指中心玻璃芯很细(芯径一般为9或10μm)，只能传一种模式的光纤。单模光纤与多模光纤相比较，芯径细很多，仅为8～10μm。因只传一个模式，无模间色散，总色散小，带宽宽。，通过对光纤折射率分布的适当设计，并选用纯度很高的材料制备比纤芯大7倍的包层，可在此波段同时实现最低损耗与最小色散。
因此，可以理解的是，将超连续谱激光器110产生的激光通过色散较小，带宽较宽的单模光纤进行传输，能够保证激光光束的质量。
优选的，所述第一尾纤121和第二尾纤122可以选用包层外直径为125μm的单模光纤。可以理解的是，包层外直径为125μm的单模光纤120是最常见的单模光纤，不仅具备单模光纤的无模间色散，总色散小，带宽宽的优点，并且容易获得，使得本发明实施例提供超连续谱激光产生装置更容易被工业制造出来，降低了制造难度，成本也相对降低。
进一步的，所述第一尾纤121和第二尾纤122也可以选用包层外直径为80μm的单模光纤。当然，可以理解的是，第一尾纤121和第二尾纤122包层外直径的选择可以有多种，并不局限于所述实施方式。
当多个超连续谱激光器110分别产生超连续谱激光后，将所述超连续谱激光分别输入与所述多个超连续谱激光器110数量相同的第一尾纤121，并通过第一尾纤121传输入所述第二尾纤122，再通过第二尾纤122输入所述光纤合束器130，在所述光纤合束器130中实现激光的合束。
光纤合束器130，是指将特定波长的光合并在一起的器件，光纤合束器130主要根据光纤的芯径不同，分为偏振光束合束器和泵浦光合束器。偏振光束合束器，由偏振保持光纤构成，它将正交的偏振重合在一起。其中，N＊1光纤合束器是N条泵浦用光纤合束到1条光纤的光纤合束器130。
优选的，所述装置设置7个超连续谱激光器110，所述光纤合束器130为7＊1光纤合束器130。由于7＊1光纤合束器130的横截面积接近圆形结构，容易熔接，因此光纤合束器130插入损耗非常低。
最后将合束后激光通过少模光纤140输出。其中，少模光纤140(few－modefiber，FMF)，是指是一种纤芯面积足够大、足以利用几个独立的空间模式传输并行数据流的光纤。理想情况下，少模光纤140的容量与模式的数量成正比。
优选的，所述少模光纤140可以为大模场少模光纤140。但是，可以理解的是，少模光纤140的选择可以有多种，并不局限于所述实施方式。
本发明实施例提供的一种超连续谱激光产生装置，将多个超连续谱激光器110产生的激光，采用与所述多个超连续谱激光器110数量相同的单模光纤120进行传输，所述多个单模光纤120分别包括第一尾纤121和第二尾纤122，能够保证光束的质量，再将所述激光输入所述光纤合束器130中实现激光的合束，最终通过少模光纤140输出，能够实现高耦合效率，因此通过本发明实施例提供的超连续谱激光产生装置产生的超连续谱激光功率相对于光子晶体光纤中产生的激光具有更高的功率。
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种超连续谱激光产生装置，其特征在于，所述装置包括：多个超连续谱激光器，与所述多个超连续谱激光器数量相同的多个单模光纤以及光纤合束器，
所述多个超连续谱激光器输出端分别与所述多个单模光纤输入端耦合，所述多个单模光纤输出端分别与所述光纤合束器的输入端耦合。
2.所述权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：少模光纤，所述光纤合束器的输出端与所述少模光纤的输入端耦合。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置包括7个超连续谱激光器。
4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述光纤合束器为7＊1光纤合束器。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述单模光纤的包层外直径125μm。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述单模光纤包括第一尾纤和第二尾纤，所述第一尾纤的连接头与所述超连续谱激光器的输出端耦合，所述第二尾纤的连接头与所述光纤合束器的输入端耦合，所述第一尾纤与所述第二尾纤熔接。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述超连续谱激光器为用于产生白光激光光源的超连续谱激光器。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述超连续谱激光器为用于产生近红外超连续谱激光光源的超连续谱激光器。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述超连续谱激光器为用于产生基于石英光纤的超连续谱激光光源的超连续谱激光器。
10.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述少模光纤为大模场少模光纤。
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