CN106842762A - 一种级联超连续谱产生的装置 - Google Patents

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Abstract

一种级联超连续谱产生的装置,包括用于输出泵浦光的泵浦源，泵浦光出射光轴水平方向右侧依次设置有光纤隔离器、功率放大器、熔接点保护模块、高浓度掺锗石英光纤、光纤分束器、第一光谱仪、透镜耦合器、高非线性光纤、准直透镜、第二光谱仪和中红外分束镜；本发明采用超连续谱光源作为第二级泵浦源，构成两级泵浦源的级联泵浦，能够产生超宽带中红外超连续谱，并且结构简单，体积小、降低了制造工艺难度和生产成本，可应用于光谱测量、医疗以及军事等领域。

Description

一种级联超连续谱产生的装置
技术领域
本发明属于非线性光学与超短脉冲激光技术领域，具体涉及到一种级联超连续谱产生的装置。
背景技术
超连续谱是指超短脉冲在非线性介质中传输时，由于介质的色散以及多种复杂的非线性效应共同作用，导致新的频率成分产生从而使超短脉冲在光纤中传输时光谱被展宽的现象。超连续谱光源具有超宽频谱、高亮度和高相干等特性，并且中红外波段覆盖着众多的原子与分子的特征吸收谱线，同时覆盖了非常重要的大气透明窗口，因此在生物医学、光通信、环境监测、光谱测量以及军事等众多领域有着广泛的应用价值。光子晶体光纤和高非线性软玻璃光纤的出现，极大地促进了中红外超连续谱的研究进程。近年来，高非线性软玻璃光纤得到了迅速的发展，硫化物光纤更是由于其较高的非线性系数和良好的中红外透过率，成为中红外超连续谱产生的理想光学介质,但由于其零色散波长在2μm以上，其对泵浦光源的要求难以满足，通过采用两段光纤级联的方法来产生中红外超连续谱，既解决了泵浦光源的问题，同时可以获得较宽波段的中红外超连续谱。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服现有超连续谱产生装置不足,提供一种设计合理、结构简单、体积小、波长展宽范围大的一种级联超连续谱产生的装置。
解决上述技术问题采用的技术方案是：泵浦光出射光轴水平方向右侧依次设置有光纤隔离器、功率放大器、熔接点保护模块、高浓度掺锗石英光纤、光纤分束器、第一光谱仪、透镜耦合器、高非线性光纤、准直透镜、第二光谱仪和中红外分束镜；
所述的熔接点保护模块用于防止熔接点落上灰尘增大损耗；
所述的高浓度掺锗石英光纤用于产生第一段超连续谱光源；
所述的光纤分束器用于将第一段超连续谱的1％输出进入第一光谱仪进行检测，其余的超连续谱光源经过透镜耦合器作为第二级泵浦源；
所述的高非线性光纤用于产生第二段中红外超连续谱；
所述的准直透镜用于将高非线性光纤输出的宽带中红外超连续谱进行准直并输出；
所述的中红外分束镜用于将准直透镜输出的超连续谱光源分出1％输出进入第二光谱仪检测，其余超连续光谱源直接输出。
本发明的泵浦源为1.55μm波长的掺铒光纤激光器，激光器波长处于高浓度掺锗石英光纤的反常色散区且近零色散波长。
本发明的高浓度掺锗石英光纤的零色散波长为1.3μm。
本发明的高非线性光纤为微结构硫化物光纤。
本发明透镜耦合器为GaF2中红外NA匹配透镜。
由于本发明采用了在泵浦光出射光轴水平方向右侧依次设置有光纤隔离器、功率放大器、熔接点保护模块、高浓度掺锗石英光纤、光纤分束器、第一光谱仪、透镜耦合器、高非线性光纤、准直透镜、第二光谱仪和中红外分束镜，经过功率放大器输出的激光进入高浓度掺锗石英光纤产生第一段超连续谱光源，由于高浓度掺锗石英光纤非线性系数比普通石英光纤大很多，零色散波长为1.3μm，能够与普通石英光纤实现低损耗耦合，产生中红外超连续谱的波长展宽范围为1μm～4μm，并将其作为第二级泵浦光源，经过准直透镜准直的第二级泵浦光源进入高非线性光纤，由于采用高非线性光纤使得输出光谱得到极大的展宽，因此产生第二段中红外超连续谱，本发明采用超连续谱光源作为第二级泵浦源，构成两级泵浦源的级联泵浦，能够产生超宽带中红外超连续谱，并且结构简单，体积小、降低了制造工艺难度和生产成本，可应用于光谱测量、医疗以及军事等领域。
附图说明
图1是本发明一个实施例的结构示意图。
图2为本发明实施例中经高浓度掺锗石英光纤产生的第一段超连续谱光源。
图3为本发明实施例中经高非线性光纤产生的第二段宽带中红外超连续谱光源。
图中：1、泵浦源；2、光纤隔离器；3、功率放大器；4、熔接点保护模块；5、高浓度掺锗石英光纤；6、光纤分束器；7、第一光谱仪；8、透镜耦合器；9、高非线性光纤；10、准直透镜；11、第二光谱仪；12、中红外分束镜；3-1、半导体激光器；3-2、光纤合束器；3-3、增益光纤。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明，但本发明不限于这些实施例。
实施例1
在图1中，本发明一种级联超连续谱产生的装置,包括用于输出泵浦光的泵浦源1，本实施例的泵浦源1为1.55μm波长的掺铒光纤激光器，激光器波长处于高浓度掺锗石英光纤5的反常色散区且近零色散波长，能够与高浓度掺锗石英光纤5的零色散波长较好地匹配，从而产生超连续光谱。泵浦光1出射光轴水平方向右侧依次设置有光纤隔离器2、功率放大器3、熔接点保护模块4、高浓度掺锗石英光纤5、光纤分束器6、第一光谱仪7、透镜耦合器8、高非线性光纤9、准直透镜10、第二光谱仪11和中红外分束镜12；光纤隔离器2消除向后传输光产生的附加噪声同时可防止功率放大后的激光反射对前级系统造成损伤，经过光纤隔离器2的激光进入功率放大器3进行功率放大并输出，所述的功率放大器3包括半导体激光器3-1、光纤合束器3-2和增益光纤3-3，半导体激光器3-1的右侧依次设置有光纤合束器3-2和增益光纤3-3，增益光纤3-3是稀土掺杂的双包层光纤，经过功率放大器3输出的激光进入高浓度掺锗石英光纤5，所述的高浓度掺锗石英光纤5用于产生第一段超连续谱光源，其非线性系数比普通石英光纤大很多，零色散波长为1.3μm，能够与普通石英光纤实现低损耗耦合，产生中红外超连续谱的波长展宽范围为1μm～4μm，并将其作为泵浦光源，经过高浓度掺锗石英光纤5耦合的激光进入光纤分束器6，所述的光纤分束器6用于将第一段超连续谱的1％输出进入第一光谱仪7进行检测，图2为第一光谱仪7检测到的经高浓度掺锗石英光纤5产生的第一段超连续谱光源，其余的超连续谱光源经过透镜耦合器8作为第二级泵浦源，所述透镜耦合器8为GaF2中红外NA匹配透镜，使普通单模光纤与高非线性光纤9实现耦合；经透镜耦合器8的出射的泵浦源进入高非线性光纤9，所述的高非线性光纤9为微结构硫化物光纤，基于微结构硫化物光纤的高非线性系数以及良好的中红外透过率，用于产生第二段中红外超连续谱；经高非线性光纤9出射的激光进入准直透镜10，准直透镜10用于将高非线性光纤输出的宽带中红外超连续谱进行准直并输出；经准直透镜10输出的激光进入中红外分束镜11，所述的中红外分束11用于将准直透镜10输出的超连续谱光源分出1％输出进入第二光谱仪12检测，图3为第二光谱仪12检测到的经高非线性光纤9产生的第二段宽带中红外超连续谱光源，其余超连续光谱源直接输出，本实施例设置于增益光纤3-3和高浓度掺锗石光纤5之间的熔接点保护模块4用于防止增益光纤3-3和高浓度掺锗石光纤5熔接点落上灰尘增大损耗。
本发明的工作原理如下：
采用本发明实施例1的装置，泵浦源1输出的激光经过光纤隔离器2后传输到功率放大器3，经功率放大器3进行功率放大并输出，经过功率放大器3输出的激光经过进入高浓度掺锗石英光纤5产生第一段超连续谱光源，之后进入光纤分束器6将第一段超连续谱的1％输出进入第一光谱仪7进行检测，其余的超连续谱光源经过透镜耦合器8作为第二级泵浦源，第二级泵浦源进入高非线性光纤9产生第二段中红外超连续谱；之后进入准直透镜10进行准直并输出；经准直透镜10输出的激光进入中红外分束镜11，中红外分束11将准直透镜10输出的超连续谱光源分出1％输出进入第二光谱仪12检测，其余超连续光谱源直接输出。

Claims (5)

1.一种级联超连续谱产生的装置,包括用于输出泵浦光的泵浦源，其特征在于：泵浦光出射光轴水平方向右侧依次设置有光纤隔离器、功率放大器、熔接点保护模块、高浓度掺锗石英光纤、光纤分束器、第一光谱仪、透镜耦合器、高非线性光纤、准直透镜、第二光谱仪和中红外分束镜；
所述的熔接点保护模块用于防止熔接点落上灰尘增大损耗；
所述的高浓度掺锗石英光纤用于产生第一段超连续谱光源；
所述的光纤分束器用于将第一段超连续谱的1％输出进入第一光谱仪进行检测，其余的超连续谱光源经过透镜耦合器作为第二级泵浦源；
所述的高非线性光纤用于产生第二段中红外超连续谱；
所述的准直透镜用于将高非线性光纤输出的宽带中红外超连续谱进行准直并输出；
所述的中红外分束镜用于将准直透镜输出的超连续谱光源分出1％输出进入第二光谱仪检测，其余超连续光谱源直接输出。
2.根据权利要求1所述的一种级联超连续谱产生的装置，其特征在于：所述的泵浦源为1.55μm波长的掺铒光纤激光器，激光器波长处于高浓度掺锗石英光纤的反常色散区且近零色散波长。
3.根据权利要求1所述的一种级联超连续谱产生的装置，其特征在于：所述的高浓度掺锗石英光纤的零色散波长为1.3μm。
4.根据权利要求1所述的一种级联超连续谱产生的装置，其特征在于：所述的高非线性光纤为微结构硫化物光纤。
5.根据权利要求1所述的一种级联超连续谱产生的装置，其特征在于：所述透镜耦合器为GaF2中红外NA匹配透镜。
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