CN107706704B - 1.7μm波段皮秒双脉冲光纤光源 - Google Patents

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Abstract

1.7μm波段的皮秒双脉冲光纤光源，属于生物医学光源领域，为解决现有技术为了解决现有技术装配复杂、环境稳定性较差、实现双脉冲难的问题，1550nm波段激光器、强度调制器、掺铒光纤放大器、高非线性光纤、1.7μm波段滤波器依次光纤连接；任意波形发生器的电端口连接微波放大器，微波放大器连接强度调制器；直流偏压控制器连接强度调制器；1.7μm波段滤波器的末端为光源输出端；本发明在生物治疗、中红外激光器等领域具有广泛的应用前景。

Description

1.7μm波段皮秒双脉冲光纤光源
技术领域
本发明涉及生物特殊波段可调谐光源，具体涉及一种1.7μm波段的皮秒双脉冲光纤光源，属于生物医学光源领域。
背景技术
1.7μm波段处于1.45μm和1.9μm两个水吸收峰间的波谷，同时处于脂肪和胶原的高吸收峰。由于生物组织含有大量水分子，基于1.7μm波段光源的探测成像仪器吸收损耗低，成像深度大。为此1.7μm波段光源在光学相干层析成像(OCT)、多光子荧光显微成像(MFLM)、激光手术等领域有着重要应用。除了生物医学方面的研究，由于1.7μm波段覆盖了某些聚合分子的共振波段(1720nm),可以被用作激光加工和激光成型等方面。1.7μm波段高功率激光器也可用作4μm波段泵浦源，产生中红外激光输出。另外为解决现有的通信波段日趋饱和，需要探索新的技术手段来满足日益增加的通信容量，更长波段(如1.7μm波段)的推进就成为了必要。为此1.7μm波段(1650-1750nm)的激光光源受到大量的关注，国内外已有大量学者对其进行研究。现有1.7μm波段的脉冲光源多采用传统的锁模、孤子自频移等方法，存在装配复杂、环境稳定性较差、实现双脉冲难等问题。
中国专利申请号为201610305758.5，名称为“一种高功率可调谐1.7μm锁模光纤激光器”，该光源结构如图1所示，所述高功率种子源部分包括腔体部分和空间部分，其中：腔体部分包括半导体光泵浦1、光纤合束器2、色散补偿光纤3、第一光纤准直器4、双包层增益光纤12；空间光路部分包括第一1/4波片5、第一1/2波片6、偏振分束棱镜7、双折射滤波片8、第一光隔离器9、第二1/4波片10；所述孤子自频移部分包括宽带平面高反镜13、第二光隔离器14、第二1/2波片15、透镜16和孤子自频移装置17；所述高功率种子源部分为按顺序熔接在一起的半导体光泵浦1、光纤合束器2、色散补偿光纤3和第一光纤准直器4；所述光纤合束器2的另一输出端与双包层Er:Yb共掺增益光纤12、第二光纤准直器11顺序熔接；在第一光纤准直器4和第二光纤准直器11设置空间光路部分，所述空间光路依次为第一1/4波片5、第一1/2波片6、偏振分束棱镜7、双折射滤波片8、第一光隔离器9、第二1/4波片10；所述孤子自频移部分是光路中依次放置的第二光隔离器14、第二1/2波片15、透镜16和孤子自频移装置17。高功率种子源部分为所设计的1550nm波段可调谐锁模光纤激光器，高功率1550nm激光进入孤子自频谱装置完成1550nm波段到1.7μm波段的转换，可实现自启锁模激光输出和高功率调谐输出。
然而，该光纤激光器存在以下缺陷：1)采用了较多的空间光元件(如偏振分束棱镜、1/4波片、1/2波片等)，腔内存在有空间光耦合到单模光纤结构，所以该装置装配复杂及环境稳定性较差；2)采用孤子自频移的方法，只能产生单个脉冲,实现双脉冲难。
发明内容
本发明为了解决现有技术存在装配复杂、环境稳定性较差、实现双脉冲难的问题，提出了一种适合全光纤、稳定性好的1.7μm波段皮秒双脉冲光纤光源。
本发明采取以下技术方案：
1.7μm波段皮秒双脉冲光纤光源，其特征是，
1550nm波段激光器、强度调制器、掺铒光纤放大器、高非线性光纤、1.7μm波段滤波器依次光纤连接；任意波形发生器的电端口连接微波放大器，微波放大器连接强度调制器；直流偏压控制器连接强度调制器；1.7μm波段滤波器的末端为光源输出端。
所述强度调制器为1550nm波段电光调制器。
所述直流偏压控制器具备电光调制器偏执点探测和控制的功能，用于调节强度调制器的直流偏压，用于产生所需的脉冲信号。
所述任意波形发生器用于产生不同重复频率的任意脉冲波形。
所述掺铒光纤放大器为高功率的光纤放大器；
所述高非线性光纤长度为1000m；
所述1.7μm波段滤波器用于过滤出1.7μm波段的脉冲光。
本发明有益效果：
1)采用全光纤器件,使得装置结构紧凑，容易装调，环境稳定性较高；
2)采用直流偏压控制器调节强度调制器的直流偏压在非线性位置(非传统位置)，将矩形信号失真得到1.7μm波段双脉冲信号，并且可以调节矩形信号的脉宽和偏执点的位置来实现双脉冲信号的间隔。
本发明1.7μm波段皮秒双脉冲光纤光源在生物治疗、中红外激光器等领域具有广泛的应用前景。
附图说明
图1：现有1.7μm波段的脉冲激光器结构示意图。
图2：本发明1.7μm波段皮秒双脉冲光纤光源结构示意图。
图3：本发明1.7μm波段皮秒双脉冲光纤光源的偏压调节原理图。
图4：本发明1.7μm波段皮秒双脉冲光纤光源的脉冲序列图。
图5：本发明1.7μm波段皮秒双脉冲光纤光源的双脉冲细节图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细说明。
如图2所示，本发明1.7μm波段皮秒双脉冲光纤光源，包括以下部件：
1550nm波段激光器18、强度调制器19、直流偏压控制器20、任意波形发生器21、微波放大器22、掺铒光纤放大器23、高非线性光纤24和1.7μm波段滤波器25。
1550nm波段激光器18、强度调制器19、掺铒光纤放大器23、高非线性光纤24和1.7μm波段滤波器25依次光纤连接。任意波形发生器21的电端口经由电缆连接微波放大器22。微波放大器24通过电缆连接强度调制器19，直流偏压控制器20通过电缆连接强度调制器19。1.7μm波段滤波器25的末端为光源输出端。
所述强度调制器19为1550nm波段电光调制器；
所述高非线性光纤24长度为1000m；
所述掺铒光纤放大器23为高功率的光纤放大器；
所述1.7μm波段滤波器25用于过滤出1.7μm波段的脉冲光。
所述任意波形发生器21用于产生不同重复频率的任意脉冲波形。
所述直流偏压控制器20具备电光调制器偏执点探测和控制的功能，用于调节强度调制器的直流偏压，用于产生所需的脉冲信号。
1.7μm波段皮秒双脉冲光纤光源的工作过程如下：
1550nm波段激光器18发射连续的激光经过强度调制器19调制成频率为10GHz以上的脉冲光，而直流偏压控制器20调节控制器的直流偏压，从而改变调制器工作点到非线性区域，使得输入的矩形信号失真调制成双脉冲信号。脉冲信号经由掺铒光纤放大器23放大到瓦级后注入高非线性光纤24产生宽带光源，宽带光源经由1.7μm波段滤波器29得到1.7μm波段皮秒双脉冲光纤光源。可以调节矩形信号的脉宽和偏执点的位置来控制双脉冲信号的间隔。
如图3所示，本发明1.7μm波段皮秒双脉冲光纤光源的偏压调节原理图，通过调节强度调制器19的直流偏压，从而改变调制器工作点到非线性区域，得到调制器输出信号为双脉冲信号。
如图4所示，本发明1.7μm波段皮秒双脉冲光纤光源的脉冲序列，重复频率为250MHz。
如图5所示，本发明1.7μm波段皮秒双脉冲光纤光源的双脉冲细节，单脉冲宽度约为250ps，双脉冲间隔约为1.5ns。

Claims (7)

1.1.7μm波段皮秒双脉冲光纤光源，其特征是，1550nm波段激光器(18)、强度调制器(19)、掺铒光纤放大器(23)、高非线性光纤(24)、1.7μm波段滤波器(25)依次光纤连接；
任意波形发生器(21)的电端口连接微波放大器(22)，微波放大器(22)连接强度调制器(19)；
直流偏压控制器(20)连接强度调制器(19)；
1.7μm波段滤波器(25)的末端为光源输出端；
1550nm波段激光器(18)发射连续的激光经过强度调制器(19)调制成频率为10GHz以上的脉冲光。
2.根据权利要求1所述的1.7μm波段皮秒双脉冲光纤光源，其特征在于，所述强度调制器(19)为1550nm波段电光调制器。
3.根据权利要求1所述的1.7μm波段皮秒双脉冲光纤光源，其特征在于，所述直流偏压控制器(20)具备电光调制器偏执点探测和控制的功能，用于调节强度调制器的直流偏压，用于产生所需的脉冲信号。
4.根据权利要求1所述的1.7μm波段皮秒双脉冲光纤光源，其特征在于，所述任意波形发生器(21)用于产生不同重复频率的任意脉冲波形。
5.根据权利要求1所述的1.7μm波段皮秒双脉冲光纤光源，其特征在于，所述掺铒光纤放大器(23)为高功率的光纤放大器；
6.根据权利要求1所述的1.7μm波段皮秒双脉冲光纤光源，其特征在于，所述高非线性光纤(24)长度为1000m；
7.根据权利要求1所述的1.7μm波段皮秒双脉冲光纤光源，其特征在于，所述1.7μm波段滤波器(25)用于过滤出1.7μm波段的脉冲光。
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