CN113675713B - 一种近红外掺铒光纤激光器 - Google Patents

一种近红外掺铒光纤激光器 Download PDF

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Abstract

本发明的一种近红外掺铒光纤激光器属于光电子设备技术领域。其结构有其结构有包括泵浦源(1)、波分复用器(2)、光耦合器(3)、可饱和吸收体(4)、偏振敏感隔离器(5)、电控偏振控制器(6)、光纤偏振分束器(7)、掺铒光纤(8)、反馈回路(9)、准直器(10)、预处理模块(11)、光谱整形模块(12)、光纤放大模块(13)、光谱搬移模块(14)等。本发明在光谱搬移模块对光脉冲进行压缩，有效压缩了脉冲宽度，同时移动光谱中心波长，得到近红外脉冲，在有限的泵浦功率条件下，使光脉冲能够获得更高的能量。

Description

一种近红外掺铒光纤激光器
技术领域
本发明属于光电子设备技术领域，特别涉及一种近红外掺铒光纤激光器。
背景技术
随着光学激光技术的不断发展，近红外光纤激光器在不同的领域都得到了广泛的应用。在激光探测领域，与传统雷达相比，由于近红外光纤激光器体积小，重量轻，因此激光雷达具有体积小、重量轻的优点，同时，激光雷达还具有分辨率高、隐蔽性好、抗有源干扰能力强、低空探测性能好的特点。而在光子成像领域，由于血红蛋白、脂肪和水对近红外波长的吸收保持在一个比较低的水平，所以生物组织在近红外波段存在“近红外窗口”。近红外激光器因此具有较高的穿透深度，有利于活体的光学成像，特别是深层组织的荧光成像。
在激光探测方面，脉冲激光雷达通过计算接收到的各个波束之和来测量目标的距离，可以实现对目标的测量和跟踪。因此，与连续波激光雷达相比，脉冲激光雷达具有较高的测角精度、分辨率和数据率。然而，脉冲激光雷达存在带宽较宽、抗杂波性能差及电磁环境下测量精度低的问题。
在光子成像领域，由于不同生物组织对近红外光的吸收不同，因此需要不同波长的激光器作为光源。单一波段激光器影响成像效率及成像效果。
综上所述，目前存在的激光器不能很好的满足激光探测领域及光子成像领域的需求，需要进一步完善。
发明内容
为了克服传统系统产生的脉冲功率不够高、脉宽不够小的缺点，本发明提供一种近红外掺铒光纤激光器，通过光纤放大模块实现脉冲的功率放大，通过光谱整形模块获得超短脉冲，通过光谱搬移模块获得近红外脉冲，从而获取高功率超短近红外脉冲。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种近红外掺铒光纤激光器，其结构有，泵浦源1与波分复用器2的980nm端相连，波分复用器2的1550nm端与光耦合器3的输入端相连，光耦合器3的输出端与可饱和吸收体4的一端相连，可饱和吸收体4的另一端与偏振敏感隔离器5的输入端相连，偏振敏感隔离器5的输出端与电控偏振控制器6的输入端相连，电控偏振控制器6的输出端与光纤偏振分束器7的输入端相连，光纤偏振分束器7的输出端通过掺铒光纤8与光波分复用器2的公共端相连；
其特征在于，结构还有，光纤偏振分束器7的另一个输出端与反馈回路9的输入端相连，反馈回路9的一个输出端与电控偏振控制器6的另一个输入端相连，反馈回路9的另一个输出端与预处理模块11中的声光调制器1116相连，光耦合器3的另一个输出端与准直器10的输入端相连，准直器10的输出端与预处理模块11的一端相连，预处理模块11的另一端与光谱整形模块12的输入端相连，光谱整形模块12的输出端与光纤放大模块13的一端相连，光纤放大模块13的另一端与光谱搬移模块14相连；
所述的反馈回路9的结构为，光电探测器901的输入端作为反馈回路9的输入端，与所述的光纤偏振分束器7相连，光电探测器901的输出端与放大器902的输入端相连，放大器902的一个输出端通过滤波器903、A/D转换器904与MCU906的一个输入端相连，放大器902的另一个输出端通过分频器905与MCU906的另一个输入端相连，MCU906作为反馈回路9的输出端，一个输出端与所述的电控偏振控制器6的另一个输入端相连，另一个输出端与所述的预处理模块11中的声光调制器1116相连，控制声光调制器工作；
所述的预处理模块11具有如下的光路结构，光脉冲经过预处理带通滤波器1101、预处理光电耦合器1102、第一预处理隔离器1103后，入射到光合路器1104上，第一预处理光电二极管1105产生的泵浦光入射到光合路器1104上，与之前入射到光合路器1104的光脉冲融合，融合后的光脉冲经第一预处理掺铒光纤1106、第二预处理隔离器1107、第一预处理半波片1108、第一预处理凸透镜1109、第一预处理凹透镜1110后，入射至第一预处理准直器1111中，第一预处理准直器1111将光脉冲入射到第一预处理反射镜1112上，第一预处理反射镜1112将光脉冲反射至预处理光栅1113上，预处理光栅1113输出的光脉冲经预处理凸面镜1114传输至预处理凹面镜1115，预处理凹面镜1115将光脉冲反射回预处理凸面镜1114，预处理凸面镜1114再次将光脉冲传输至预处理凹面镜1115，预处理凹面镜1115再次将光脉冲反射回预处理凸面镜1114，预处理凸面镜1114将光脉冲传输至预处理光栅1113，预处理光栅1113将光脉冲传输至第二预处理反射镜1116，第二预处理反射镜1116将光脉冲反射回预处理光栅1113，光脉冲经预处理光栅1113后按上文所述路线再次经预处理凸面镜1116、预处理凹面镜1115传输，多次反射后光脉冲回到预处理光栅1113，预处理光栅1113将光脉冲反射至第三预处理反射镜1117，第三预处理反射镜1117将光脉冲入射到第二预处理准直器1118上，光脉冲经第二预处理准直器1118、第二预处理凹透镜1119、第二预处理凸透镜1120、第三预处理凸透镜1121、声光调制器1122、第四预处理凸透镜1123、第三预处理隔离器1124、第二预处理半波片1125、第五预处理凸透镜1126、第三预处理准直器1127、第二预处理掺铒光纤1128、第四预处理准直器1129、第六预处理凸透镜1130后，入射到第四预处理反射镜1131上，第二预处理光电二极管1134产生的泵浦光经第五预处理准直器1133、第七预处理凸透镜1132后，入射到第四预处理反射镜1131上，与之前入射到第四预处理反射镜1131的光脉冲融合，融合后的光脉冲经第四预处理反射镜1131反射至第五预处理反射镜1135，经第五预处理反射镜1135反射至第三预处理半波片1136中，通过第三预处理半波片1136的光脉冲最后由预处理四分之一波片1137输出；
所述的光谱整形模块12具有如下的光路结构，光脉冲经偏振器1201入射到第一光谱整形反射镜1202，由第一光谱整形反射镜1202反射至光谱整形滤波器1203，光谱整形滤波器1203输出的光脉冲经第二光谱整形反射镜1204、第三光谱整形反射镜1205反射后，再次反射回光谱整形滤波器1203，从光谱整形滤波器1203输出的光脉冲经第四光谱整形反射镜1206反射至第五光谱整形反射镜1207，第五光谱反射镜1207将光脉冲反射至第一光谱整形光栅1210，第一光谱整形光栅1210将光脉冲反射至第六光谱整形反射镜1209再反射至第一光谱整形凹面镜1208，光脉冲通过第一光谱整形凹面镜1208、空间光调制器1211后，传输至第二光谱整形凹面镜1213，第二光谱整形凹面镜1213将光脉冲反射至第八光谱整形反射镜1214，光脉冲再由第八光谱整形反射镜1214反射至第二光谱整形光栅1215后再反射至第七光谱整形反射镜1212，第七光谱整形反射镜1212的输出为光谱整形模块12的输出；
所述的光纤放大模块13具有如下的光路结构，光脉冲通过第一光纤放大准直器1301、光纤放大光子晶体光纤1302、第二光纤放大准直器1303后，入射至第一光纤放大反射镜1304，第一光纤放大光电二极管1307产生的泵浦光经第三光纤放大准直器1306、第二光纤放大反射镜1305后，入射到第一光纤放大反射镜1304，与之前入射到第一光纤放大反射镜1304的光脉冲融合，融合后的光脉冲依次通过第一光纤放大四分之一波片1308、第一光纤放大半波片1309、光纤放大隔离器1310、第二光纤放大半波片1311、光纤放大偏振分束器1312、第三光纤放大半波片1313、第四光纤放大准直器1314、第四光纤放大半波片1315、第一光纤放大凸透镜1316、第五光纤放大准直器1317、光纤放大掺铒光纤1318、第六光纤放大准直器1319、第二光纤放大凸透镜1320后，入射到第三光纤放大反射镜1321上，第二光纤放大光电二极管1324产生的泵浦光经第七光纤放大准直器1323、第三光纤放大凸透镜1322后，入射到第三光纤放大反射镜1321上，与之前入射到第三光纤放大反射镜1321的光脉冲融合，融合后的光脉冲经第三光纤放大反射镜1321反射至第四光纤放大反射镜1325，经第四光纤放大反射镜1325反射至第五光纤放大半波片1326中，通过第五光纤放大半波片1326的光脉冲最后由第二光纤放大四分之一波片1327输出；
所述的光谱搬移模块14具有如下光路结构，第一光谱搬移反射镜1401将入射光脉冲反射至第一光谱搬移光栅1402上，第一光谱搬移光栅1402将光脉冲反射至第二光谱搬移光栅1403上，第二光谱搬移光栅1403再将光脉冲反射至第二光谱搬移反射镜1404上，光脉冲到达第二光谱搬移反射镜1404后，按输入路线反射回到第一光谱搬移反射镜1401，再通过第一光谱搬移反射镜1401入射到第一光谱搬移半波片1405上，第一光谱搬移半波片1405将光脉冲传输至第一光谱搬移分束器1406上，第一光谱搬移分束器1406输出的一部分光脉冲经第一光谱搬移凸透镜1407、MgO：PPLN晶体1408、第二光谱搬移凸透镜1409、第一光谱搬移带通滤波器1410后，入射到翻转镜1411上，第一光谱搬移分束器1406输出的另一部分光脉冲经第二光谱搬移半波片1412传输至第二光谱搬移分束器1413，第二光谱搬移分束器1413将光脉冲传输至第三光谱搬移反射镜1414，第三光谱搬移反射镜1414再将光脉冲反射回到第二光谱搬移分束器1413，第二光谱搬移偏振分束器输出的光脉冲经第四光谱搬移反射镜1415、第三光谱搬移凸透镜1416、光谱搬移掺铒光纤1417、第四光谱搬移凸透镜1418、第二光谱搬移带通滤波器1419、第五光谱搬移反射镜1420后，入射至翻转镜1411，与之前入射到翻转镜1411的光脉冲融合，融合后的光脉冲经第六光谱搬移反射镜1421反射后，光脉冲输出。
有益效果：
1、本发明在光谱搬移模块对光脉冲进行压缩，有效压缩了脉冲宽度，同时移动光谱中心波长，得到近红外脉冲。
2、本发明利用预处理模块在提高光脉冲能量的同时压缩了光脉冲光谱的宽度，可以有效防止放大后的光脉冲损坏光学器件。
3、本发明在有限泵浦功率条件下，利用声光调制器降低光脉冲重复频率，使光脉冲能够获得更高的能量。
附图说明：
图1是本发明的总体结构框图。
图2是本发明使用的反馈回路。
图3是本发明使用的预处理模块。
图4是本发明使用的光谱整形模块。
图5是本发明使用的光纤放大模块。
图6是本发明使用的光谱搬移模块。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的工作原理进一步说明，应理解，附图中所标记的元器件参数为以下实施例使用的优选参数，而不是对保护范围的限制。
实施例1本发明的整体结构
如图1所示，本发明的整体结构有，泵浦源1(OCLARO公司的LC962U型泵浦源，中心波长980nm，最大单模输出光功率为750mW)与波分复用器2(COMCORE公司980/1060nm单模光纤波分复用器)的980nm端相连，波分复用器2的1550nm端与光耦合器3(OZ-OPTICS公司生产的型号为FUSED-12-1060-7/125-50/50-3U-3mm的光纤耦合器)的输入端相连，光耦合器3的输出端与可饱和吸收体4(德国BATOP公司SA-1064-25-2ps-FC/PC可饱和吸收体)的一端相连，可饱和吸收体4的另一端与偏振敏感隔离器5(Conoptics公司714偏振敏感隔离器)的输入端相连，偏振敏感隔离器5的输出端与电控偏振控制器6(General Photonics公司MPC-201偏振敏感隔离器)的输入端相连，电控偏振控制器6的输出端与光纤偏振分束器7(Kongtum公司QTFBC-1216光纤偏振分束器)的输入端相连，光纤偏振分束器7的输出端通过掺铒光纤8(长飞公司EDF13/6/125-23掺铒光纤)与光波分复用器2的公共端相连。上述结构构成了传统的锁模光纤激光器谐振腔。
本发明在传统的锁模光纤激光器谐振腔的基础上，还有反馈回路、预处理模块、光谱整形模块、光纤放大模块、光谱搬移模块构成的脉冲优化系统，结构为，光纤偏振分束器7的另一个输出端与反馈回路9的输入端相连，反馈回路9的一个输出端与电控偏振控制器6的另一个输入端相连，反馈回路9的另一个输出端与预处理模块11中的声光调制器1116(Gooch&Housego公司Fiber-Q声光调制器)相连，光耦合器3的另一个输出端与准直器10(WT&T公司M011准直器)的输入端相连，准直器10的输出端与预处理模块11的一端相连，预处理模块11的另一端与光谱整形模块12的输入端相连，光谱整形模块12的输出端与光纤放大模块13的一端相连，光纤放大模块13的另一端与光谱搬移模块14相连。
实施例2反馈回路
所述的反馈回路9的结构为，光电探测器901(Thorlabs公司RX25BF光电探测器)的输入端作为反馈回路9的输入端，与所述的光纤偏振分束器7相连，光电探测器901的输出端与放大器902(Innolume公司SOA-1080-20-HI-40dB放大器)的输入端相连，放大器902的一个输出端通过滤波器903(YUNSANDA公司CW4L2滤波器)、A/D转换器904与MCU906(STMicroelectronics公司STM32MP157FAC1MCU)的一个输入端相连，放大器902的另一个输出端通过分频器905(Texas Instruments公司MPY634分频器)与MCU906的另一个输入端相连，MCU906作为反馈回路9的输出端，一个输出端与所述的电控偏振控制器6的另一个输入端相连，另一个输出端与所述的预处理模块11中的声光调制器1116相连，控制声光调制器工作。
实施例3预处理模块
所述的预处理模块11具有如下的光路结构，光脉冲经过预处理带通滤波器1101(santec公司OFM-15带通滤波器)、预处理耦合器1102(OZ-OPTICS公司生产的型号为FUSED-12-1060-7/125-50/50-3U-3mm的光纤耦合器)、第一预处理隔离器1103(恒洋光学公司HOI-005-532隔离器)后，入射到光合路器1104(Micro photons公司LCMFC-2x1光合路器)上，第一预处理光电二极管1105(DILAS公司D4F2P22-976)产生的泵浦光入射到光合路器1104上，与之前入射到光合路器1104的光脉冲融合，融合后的光脉冲经第一预处理掺铒光纤1106(长飞公司EDF13/6/125-23掺铒光纤)、第二预处理隔离器1107(恒洋光学公司HOI-005-532隔离器)、第一预处理半波片1108(恒洋光学WPZ2310-248半波片)、第一预处理凸透镜1109(恒洋光学GLH12-002-002-NIR凸透镜)、第一预处理凹透镜1110(恒洋光学GLH16-8x4-004-NIR凹透镜)后，入射至第一预处理准直器1111(WT&T公司M011准直器)中，第一预处理准直器1111将光脉冲入射到第一预处理反射镜1112(恒洋光学GMH12-005-AU反射镜)上，第一预处理反射镜1112将光脉冲反射至预处理光栅1113(LightSmyth公司LSFSG-1000-3225-94预处理光栅)上，预处理光栅1113输出的光脉冲经预处理凸面镜1114(MNSD公司凸面镜)传输至预处理凹面镜1115(恒洋光学公司GMH-13凹面镜)，预处理凹面镜1115将光脉冲反射回预处理凸面镜1114，预处理凸面镜1114再次将光脉冲传输至预处理凹面镜1115，预处理凹面镜1115再次将光脉冲反射回预处理凸面镜1114，预处理凸面镜1114将光脉冲传输至预处理光栅1113，预处理光栅1113将光脉冲传输至第二预处理反射镜1116(Purshee Experiment公司BK-7反射镜)，第二预处理反射镜1116将光脉冲反射回预处理光栅1113，光脉冲经预处理光栅1113后按上文所述路线再次经预处理凸面镜1116、预处理凹面镜1115传输，多次反射后光脉冲回到预处理光栅1113，预处理光栅1113将光脉冲反射至第三预处理反射镜1117(恒洋光学公司GMH12-005-AU反射镜)，第三预处理反射镜1117将光脉冲入射到第二预处理准直器1118(WT&T公司M011准直器)上，光脉冲经第二预处理准直器1118、第二预处理凹透镜1119(恒洋光学公司GLH16-8x4-004-NIR凹透镜)、第二预处理凸透镜1120(恒洋光学公司GLH12-002-002-NIR凸透镜)、第三预处理凸透镜1121(恒洋光学公司GLH12-002-002-NIR凸透镜)、声光调制器1122(Gooch&Housego公司Fiber-Q声光调制器)、第四预处理凸透镜1123(恒洋光学公司GLH12-002-002-NIR凸透镜)、第三预处理隔离器1124(恒洋光学公司HOI-005-532隔离器)、第二预处理半波片1125(恒洋光学公司WPZ2310-248半波片)、第五预处理凸透镜1126(恒洋光学公司GLH12-002-002-NIR凸透镜)、第三预处理准直器1127(WT&T公司M011准直器)、第二预处理掺铒光纤1128(长飞公司EDF13/6/125-23掺铒光纤)、第四预处理准直器1129(WT&T公司M011准直器)、第六预处理凸透镜1130(恒洋光学公司GLH12-002-002-NIR凸透镜)后，入射到第四预处理反射镜1131(恒洋光学GMH12-005-AU)上，第二预处理光电二极管1134(DILAS公司D4F2P22-976)产生的泵浦光经第五预处理准直器1133(WT&T公司M011准直器)、第七预处理凸透镜1132(恒洋光学公司GLH12-002-002-NIR凸透镜)后，入射到第四预处理反射镜1131上，与之前入射到第四预处理反射镜1131的光脉冲融合，融合后的光脉冲经第四预处理反射镜1131反射至第五预处理反射镜1135(恒洋光学公司GMH12-005-AU反射镜)，经第五预处理反射镜1135反射至第三预处理半波片1136(恒洋光学公司WPZ2310-248半波片)中，通过第三预处理半波片1136的光脉冲最后由预处理四分之一波片1137(恒洋光学公司WPZ4310-248四分之一波片)输出。预处理模块11压缩脉冲的光谱宽度，降低了脉冲重复频率有效防止放大后的脉冲损伤器件，提高了脉冲能量。
实施例4光谱整形模块
所述的光谱整形模块12具有如下的光路结构，光脉冲经偏振器1201(FiberPro公司PC1100)入射到第一光谱整形反射镜1202，由第一光谱整形反射镜1202(恒洋光学公司GMH12-005-AU反射镜)反射至光谱整形滤波器1203(Bonphot Optoelectronics公司WLTF-BA滤波器)，光谱整形滤波器1203输出的光脉冲经第二光谱整形反射镜1204(恒洋光学公司GMH12-005-AU反射镜)、第三光谱整形反射镜1205(恒洋光学公司GMH12-005-AU反射镜)反射后，再次反射回光谱整形滤波器1203，从光谱整形滤波器1203输出的光脉冲经第四光谱整形反射镜1206(恒洋光学公司GMH12-005-AU反射镜)反射至第五光谱整形反射镜1207(恒洋光学公司GMH12-005-AU反射镜)，第五光谱反射镜1207将光脉冲反射至第一光谱整形光栅1210(LightSmyth公司LSFSG-1000-3225-94)，第一光谱整形光栅1210将光脉冲反射至第六光谱整形反射镜1209(恒洋光学公司GMH12-005-AU反射镜)再反射至第一光谱整形凹面镜1208(恒洋光学公司GMH-13凹面镜)，光脉冲通过第一光谱整形凹面镜1208、空间光调制器1211(CRI公司SLM-256-NIR空间光调制器)后，传输至第二光谱整形凹面镜1213(恒洋光学公司GMH-13凹面镜)，第二光谱整形凹面镜1213将光脉冲反射至第八光谱整形反射镜1214(恒洋光学公司GMH12-005-AU反射镜)，光脉冲再由第八光谱整形反射镜1214反射至第二光谱整形光栅1215(LightSmyth公司LSFSG-1000-3225-94)后再反射至第七光谱整形反射镜1212(恒洋光学公司GMH12-005-AU反射镜)，第七光谱整形反射镜1212的输出为光谱整形模块12的输出。光谱整形模块12减少了增益带宽附近的频谱分量，补偿输出脉冲的色散。
实施例5光纤放大模块
所述的光纤放大模块13具有如下的光路结构，光脉冲通过第一光纤放大准直器1301(WT&T公司M011准直器)、光纤放大光子晶体光纤1302(LUSTER公司DC-200-40-PZ-Yb光子晶体光纤)、第二光纤放大准直器1303(WT&T公司M011准直器)后，入射至第一光纤放大反射镜1304(恒洋光学公司GMH12-005-AU反射镜)，第一光纤放大光电二极管1307(DILAS公司D4F2P22-976)产生的泵浦光经第三光纤放大准直器1306(WT&T公司M011准直器)、第二光纤放大反射镜1305(恒洋光学公司GMH12-005-AU反射镜)后，入射到第一光纤放大反射镜1304，与之前入射到第一光纤放大反射镜1304的光脉冲融合，融合后的光脉冲依次通过第一光纤放大四分之一波片1308(恒洋光学公司WPZ4310-248四分之一波片)、第一光纤放大半波片1309(恒洋光学公司WPZ2310-248半波片)、光纤放大隔离器1310(恒洋光学公司HOI-005-532隔离器)、第二光纤放大半波片1311(恒洋光学公司WPZ2310-248半波片)、光纤放大偏振分束器1312(Kongtum公司QTFBC-1216光纤偏振分束器)、第三光纤放大半波片1313(恒洋光学公司WPZ2310-248半波片)、第四光纤放大准直器1314(WT&T公司M011准直器)、第四光纤放大半波片1315(恒洋光学公司WPZ2310-248半波片)、第一光纤放大凸透镜1316(恒洋光学公司GLH12-002-002-NIR凸透镜)、第五光纤放大准直器1317(WT&T公司M011准直器)、光纤放大掺铒光纤1318(长飞公司EDF13/6/125-23掺铒光纤)、第六光纤放大准直器1319(WT&T公司M011准直器)、第二光纤放大凸透镜1320(恒洋光学公司GLH12-002-002-NIR凸透镜)后，入射到第三光纤放大反射镜1321(恒洋光学公司GMH12-005-AU反射镜)上，第二光纤放大光电二极管1324(DILAS公司D4F2P22-976光电二极管)产生的泵浦光经第七光纤放大准直器1323(WT&T公司M011准直器)、第三光纤放大凸透镜1322(恒洋光学公司GLH12-002-002-NIR凸透镜)后，入射到第三光纤放大反射镜1321上，与之前入射到第三光纤放大反射镜1321的光脉冲融合，融合后的光脉冲经第三光纤放大反射镜1321反射至第四光纤放大反射镜1325(恒洋光学公司GMH12-005-AU反射镜)，经第四光纤放大反射镜1325反射至第五光纤放大半波片1326(恒洋光学公司WPZ2310-248)中，通过第五光纤放大半波片1326的光脉冲最后由第二光纤放大四分之一波片1327(恒洋光学公司WPZ4310-248四分之一波片)输出。光纤放大模块13对脉冲进行了功率放大。
实施例6光谱搬移模块
所述的光谱搬移模块14具有如下光路结构，第一光谱搬移反射镜1401(恒洋光学公司GMH12-005-AU反射镜)将入射光脉冲反射至第一光谱搬移光栅1402(LightSmyth公司LSFSG-1000-3225-94光栅)上，第一光谱搬移光栅1402将光脉冲反射至第二光谱搬移光栅1403(LightSmyth公司LSFSG-1000-3225-94光栅)上，第二光谱搬移光栅1403再将光脉冲反射至第二光谱搬移反射镜1404(恒洋光学公司GMH12-005-AU反射镜)上，光脉冲到达第二光谱搬移反射镜1404后，按输入路线反射回到第一光谱搬移反射镜1401，再通过第一光谱搬移反射镜1401入射到第一光谱搬移半波片1405(恒洋光学公司WPZ2310-248半波片)上，第一光谱搬移半波片1405将光脉冲传输至第一光谱搬移偏振分束器1406(Kongtum公司QTFBC-1216光纤偏振分束器)上，第一光谱搬移分束器1406输出的一部分光脉冲经第一光谱搬移凸透镜1407(恒洋光学公司GLH12-002-002-NIR凸透镜)、MgO：PPLN晶体1408(西安多维光电公司MgO：PPLN晶体)、第二光谱搬移凸透镜1409(恒洋光学公司GLH12-002-002-NIR凸透镜)、第一光谱搬移带通滤波器1410(santec公司OFM-15滤波器)后，入射到翻转镜1411(深圳市嘉亿通科技有限公司FC/APC-90翻转镜)上，第一光谱搬移分束器1406输出的另一部分光脉冲经第二光谱搬移半波片1412(恒洋光学公司WPZ2310-248半波片)传输至第二光谱搬移偏振分束器1413(Kongtum公司QTFBC-1216光纤偏振分束器)，第二光谱搬移分束器1413将光脉冲传输至第三光谱搬移反射镜1414(恒洋光学公司GMH12-005-AU反射镜)，第三光谱搬移反射镜1414再将光脉冲反射回到第二光谱搬移分束器1413，第二光谱搬移偏振分束器输出的光脉冲经第四光谱搬移反射镜1415(恒洋光学公司GMH12-005-AU反射镜)、第三光谱搬移凸透镜1416(恒洋光学公司GLH12-002-002-NIR凸透镜)、光谱搬移掺铒光纤1417(长飞公司EDF13/6/125-23掺铒光纤)、第四光谱搬移凸透镜1418(恒洋光学公司GLH12-002-002-NIR凸透镜)、第二光谱搬移带通滤波器1419(santec公司OFM-15滤波器)、第五光谱搬移反射镜1420(恒洋光学公司GMH12-005-AU反射镜)后，入射至翻转镜1411，与之前入射到翻转镜1411的光脉冲融合，融合后的光脉冲经第六光谱搬移反射镜1421(恒洋光学公司GMH12-005-AU反射镜)反射后，光脉冲输出。光谱搬移模块14缩短脉冲宽度，实现对于光谱中心波长的移动。
实施例7本发明的工作原理
结合上述各实施例及各附图，说明本发明的工作原理。
传统锁模光纤激光器谐振腔产生光脉冲，预处理模块11压缩了光脉冲光谱的宽度，提高了光脉冲能量。预处理光栅1113、预处理凸面镜1114、预处理凹面镜1115和第二预处理反射镜1116组合后，可以压缩光谱宽度，防止放大后的光脉冲损坏光学器件。在有限泵浦功率条件下，声光调制器1122可以降低光脉冲重复频率，以便光脉冲在接下来的结构中获得更高的能量。掺铒光纤提高了光脉冲的能量。光脉冲能量提高后，会有增益窄化效应，限制光脉冲宽度。由57个交替的Al2O3、SiO2层和一个熔融石英基板组成的光谱整形滤波器1203补偿了这种影响，减小增益带宽附近的频谱分量。第一光谱整形光栅1210、第二光谱整形光栅1215、第一光谱整形凹面镜1208、第二光谱整形凹面镜1213和空间光调制器1211组成色散补偿结构，补偿光脉冲色散。色散补偿后，光纤放大模块13对光脉冲进行功率放大，获得高功率光脉冲。光谱搬移模块14实现对光脉冲波长的频率转换，最后输出高功率超短近红外光脉冲。

Claims (1)

1.一种近红外掺铒光纤激光器，其结构有，泵浦源(1)与波分复用器(2)的980nm端相连，波分复用器(2)的1550nm端与光耦合器(3)的输入端相连，光耦合器(3)的输出端与可饱和吸收体(4)的一端相连，可饱和吸收体(4)的另一端与偏振敏感隔离器(5)的输入端相连，偏振敏感隔离器(5)的输出端与电控偏振控制器(6)的输入端相连，电控偏振控制器(6)的输出端与光纤偏振分束器(7)的输入端相连，光纤偏振分束器(7)的输出端通过掺铒光纤(8)与波分复用器(2)的公共端相连；
其特征在于，结构还有，光纤偏振分束器(7)的另一个输出端与反馈回路(9)的输入端相连，反馈回路(9)的一个输出端与电控偏振控制器(6)的另一个输入端相连，反馈回路(9)的另一个输出端与预处理模块(11)中的声光调制器(1122)相连，光耦合器(3)的另一个输出端与准直器(10)的输入端相连，准直器(10)的输出端与预处理模块(11)的一端相连，预处理模块(11)的另一端与光谱整形模块(12)的输入端相连，光谱整形模块(12)的输出端与光纤放大模块(13)的一端相连，光纤放大模块(13)的另一端与光谱搬移模块(14)相连；
所述的反馈回路(9)的结构为，光电探测器(901)的输入端作为反馈回路(9)的输入端，与所述的光纤偏振分束器(7)相连，光电探测器(901)的输出端与放大器(902)的输入端相连，放大器(902)的一个输出端通过滤波器(903)、A/D转换器(904)与MCU(906)的一个输入端相连，放大器(902)的另一个输出端通过分频器(905)与MCU(906)的另一个输入端相连，MCU(906)作为反馈回路(9)的输出端，一个输出端与所述的电控偏振控制器(6)的另一个输入端相连，另一个输出端与所述的预处理模块(11)中的声光调制器(1122)相连，控制声光调制器工作；
所述的预处理模块(11)具有如下的光路结构，光脉冲经过预处理模块的带通滤波器(1101)、预处理模块的光电耦合器(1102)、预处理模块的第一隔离器(1103)后，入射到光合路器(1104)上，预处理模块的激光二极管(1105)产生的泵浦光入射到光合路器(1104)上，与之前入射到光合路器(1104)的光脉冲融合，融合后的光脉冲经预处理模块的第一掺铒光纤(1106)、预处理模块的第二隔离器(1107)、预处理模块的第一半波片(1108)、预处理模块的第一凸透镜(1109)、预处理模块的第一凹透镜(1110)后，入射至预处理模块的第一准直器(1111)中，预处理模块的第一准直器(1111)将光脉冲入射到预处理模块的第一反射镜(1112)上，预处理模块的第一反射镜(1112)将光脉冲反射至预处理模块的光栅(1113)上，预处理模块的光栅(1113)输出的光脉冲经预处理模块的凸面镜(1114)传输至预处理模块的凹面镜(1115)，预处理模块的凹面镜(1115)将光脉冲反射回预处理模块的凸面镜(1114)，预处理模块的凸面镜(1114)再次将光脉冲传输至预处理模块的凹面镜(1115)，预处理模块的凹面镜(1115)再次将光脉冲反射回预处理模块的凸面镜(1114)，预处理模块的凸面镜(1114)将光脉冲传输至预处理模块的光栅(1113)，预处理模块的光栅(1113)将光脉冲传输至预处理模块的第二反射镜(1116)，预处理模块的第二反射镜(1116)将光脉冲反射回预处理模块的光栅(1113)，光脉冲经预处理模块的光栅(1113)后按上文所述路线再次经预处理模块的凸面镜(1114)、预处理模块的凹面镜(1115)传输，多次反射后光脉冲回到预处理模块的光栅(1113)，预处理模块的光栅(1113)将光脉冲反射至预处理模块的第三反射镜(1117)，预处理模块的第三反射镜(1117)将光脉冲入射到预处理模块的第二准直器(1118)上，光脉冲经预处理模块的第二准直器(1118)、预处理模块的第二凹透镜(1119)、预处理模块的第二凸透镜(1120)、预处理模块的第三凸透镜(1121)、声光调制器(1122)、预处理模块的第三凸透镜(1123)、预处理模块的第三隔离器(1124)、预处理模块的第二半波片(1125)、预处理模块的第五凸透镜(1126)、预处理模块的第三准直器(1127)、预处理模块的第二掺铒光纤(1128)、预处理模块的第四准直器(1129)、预处理模块的第六凸透镜(1130)后，入射到预处理模块的第四反射镜(1131)上，预处理模块的第二激光二极管(1134)产生的泵浦光经预处理模块的第五准直器(1133)、预处理模块的第七凸透镜(1132)后，入射到预处理模块的第四反射镜(1131)上，与之前入射到预处理模块的第四反射镜(1131)的光脉冲融合，融合后的光脉冲经预处理模块的第四反射镜(1131)反射至预处理模块的第五反射镜(1135)，经预处理模块的第五反射镜(1135)反射至预处理模块的第三半波片(1136)中，通过预处理模块的第三半波片(1136)的光脉冲最后由预处理模块的四分之一波片(1137)输出；
所述的光谱整形模块(12)具有如下的光路结构，光脉冲经偏振器(1201)入射到光谱整形模块的第一反射镜(1202)，由光谱整形模块的第一反射镜(1202)反射至光谱整形模块的滤波器(1203)，光谱整形模块的滤波器(1203)输出的光脉冲经光谱整形模块的第二反射镜(1204)、光谱整形模块的第三反射镜(1205)反射后，再次反射回光谱整形模块的滤波器(1203)，从光谱整形模块的滤波器(1203)输出的光脉冲经光谱整形模块的第四反射镜(1206)反射至光谱整形模块的第五反射镜(1207)，光谱整形模块的第五反射镜(1207)将光脉冲反射至光谱整形模块的第一光栅(1210)，光谱整形模块的第一光栅(1210)将光脉冲反射至光谱整形模块的第六反射镜(1209)再反射至光谱整形模块的第一凹面镜(1208)，光脉冲通过光谱整形模块的第一凹面镜(1208)、空间光调制器(1211)后，传输至光谱整形模块的第二凹面镜(1213)，光谱整形模块的第二凹面镜(1213)将光脉冲反射至光谱整形模块的第八反射镜(1214)，光脉冲再由光谱整形模块的第八反射镜(1214)反射至光谱整形模块的第二光栅(1215)后再反射至光谱整形模块的第七反射镜(1212)，光谱整形模块的第七反射镜(1212)的输出为光谱整形模块(12)的输出；
所述的光纤放大模块(13)具有如下的光路结构，光脉冲通过光纤放大模块的第一准直器(1301)、光纤放大模块的光子晶体光纤(1302)、光纤放大模块的第二准直器(1303)后，入射至光纤放大模块的第一反射镜(1304)，光纤放大模块的第一激光二极管(1307)产生的泵浦光经光纤放大模块的第三准直器(1306)、光纤放大模块的第二反射镜(1305)后，入射到光纤放大模块的第一反射镜(1304)，与之前入射到光纤放大模块的第一反射镜(1304)的光脉冲融合，融合后的光脉冲依次通过光纤放大模块的第一四分之一波片(1308)、光纤放大模块的第一半波片(1309)、光纤放大模块的隔离器(1310)、光纤放大模块的第二半波片(1311)、光纤放大模块的偏振分束器(1312)、光纤放大模块的第三半波片(1313)、光纤放大模块的第四准直器(1314)、光纤放大模块的第四半波片(1315)、光纤放大模块的第一凸透镜(1316)、光纤放大模块的第五准直器(1317)、光纤放大模块的掺铒光纤(1318)、光纤放大模块的第六准直器(1319)、光纤放大模块的第二凸透镜(1320)后，入射到光纤放大模块的第三反射镜(1321)上，光纤放大模块的第二激光二极管(1324)产生的泵浦光经光纤放大模块的第七准直器(1323)、光纤放大模块的第三凸透镜(1322)后，入射到光纤放大模块的第三反射镜(1321)上，与之前入射到光纤放大模块的第三反射镜(1321)的光脉冲融合，融合后的光脉冲经光纤放大模块的第三反射镜(1321)反射至光纤放大模块的第四反射镜(1325)，经光纤放大模块的第四反射镜(1325)反射至光纤放大模块的第五半波片(1326)中，通过光纤放大模块的第五半波片(1326)的光脉冲最后由光纤放大模块的第二四分之一波片(1327)输出；
所述的光谱搬移模块(14)具有如下光路结构，光谱搬移模块的第一反射镜(1401)将入射光脉冲反射至光谱搬移模块的第一光栅(1402)上，光谱搬移模块的第一光栅(1402)将光脉冲反射至光谱搬移模块的第二光栅(1403)上，光谱搬移模块的第二光栅(1403)再将光脉冲反射至光谱搬移模块的第二反射镜(1404)上，光脉冲到达光谱搬移模块的第二反射镜(1404)后，按输入路线反射回到光谱搬移模块的第一反射镜(1401)，再通过光谱搬移模块的第一反射镜(1401)入射到光谱搬移模块的第一半波片(1405)上，光谱搬移模块的第一半波片(1405)将光脉冲传输至光谱搬移模块的第一偏振分束器(1406)上，光谱搬移模块的第一偏振分束器(1406)输出的一部分光脉冲经光谱搬移模块的第一凸透镜(1407)、MgO：PPLN晶体(1408)、光谱搬移模块的第二凸透镜(1409)、光谱搬移模块的第一带通滤波器(1410)后，入射到翻转镜(1411)上，光谱搬移模块的第一偏振分束器(1406)输出的另一部分光脉冲经光谱搬移模块的第二半波片(1412)传输至光谱搬移模块的第二偏振分束器(1413)，光谱搬移模块的第二偏振分束器(1413)将光脉冲传输至光谱搬移模块的第三反射镜(1414)，光谱搬移模块的第三反射镜(1414)再将光脉冲反射回到光谱搬移模块的第二偏振分束器(1413)，光谱搬移模块的第二偏振分束器(1413)输出的光脉冲经光谱搬移模块的第四反射镜(1415)、光谱搬移模块的第三凸透镜(1416)、光谱搬移模块的掺铒光纤(1417)、光谱搬移模块的第四凸透镜(1418)、光谱搬移模块的第二带通滤波器(1419)、光谱搬移模块的第五反射镜(1420)后，入射至翻转镜(1411)，与之前入射到翻转镜(1411)的光脉冲融合，融合后的光脉冲经光谱搬移模块的第六反射镜(1421)反射后，光脉冲输出。
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