CN113725705A - 一种基于光谱整形的绿光脉冲源 - Google Patents

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Abstract

本发明的一种基于光谱整形的绿光脉冲源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)、掺镱光纤(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，得到绿光脉冲，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

一种基于光谱整形的绿光脉冲源
技术领域
本发明属于光电子设备技术领域，特别涉及一种基于光谱整形的绿光脉冲源。
背景技术
绿光脉冲在钛蓝宝石激光器的抽运、光学参量振荡器、全息、超冷原子量子模拟、紫外激光器的产生方面有着重要的应用，尤其是在频率和强度噪声至关重要的地方。传统技术实现绿光激光输出一般是通过氩离子激光器，但这种气体激光器存在着体积大、寿命短、工作不稳定等缺点，且以连续方式工作，较难通过激光调制技术获得较高的峰值功率。在绿光光谱中直接调制半导体激光器的功率约为数百毫瓦，这与实际应用中的功率水平相差甚远。
自1961年第一台光纤激光器问世以来，其相关研究吸引了越来越多研究人员的兴趣和关注。随着掺杂稀土元素光纤的制作工艺更加成熟以及锁模技术的改进，光纤激光器实现了飞秒脉冲光的产生。光纤激光器表现出许多优越的特性：单模输出，光束质量优良；结构紧凑，易于封装；光纤损耗低，锁模阈值易于达到；没有中心波长与脉宽的限制。除此之外，光纤激光器在重量、体积、工作效率等方面也比其他传统的激光有着非常大的优势。光纤激光器直接进行非线性频率变换来获得绿光激光输出是一种行之有效的技术手段。
光纤器件本身会在脉冲中引入光谱调制，破坏脉冲啁啾的线性度，劣化脉冲质量。将光谱塑造成抛物线形使得相位曲线更加平坦，线性啁啾脉冲能够更加容易的获得高功率的超短脉冲。
综上所述，目前现有的能够产生高功率超短绿光脉冲的系统均各自存在固有的缺点，还需要进一步完善。
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，本发明提供一种基于光谱整形的绿光脉冲源，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绿光脉冲，从而获取高功率超短绿光脉冲源。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种基于光谱整形的绿光脉冲源，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的输出端通过掺镱光纤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，光脉冲经第一预处理准直器1101、预处理带通滤波器1102、第一预处理半波片1103、第一预处理光栅1104后，入射至第二预处理光栅1105，第二预处理光栅1105将光脉冲入射到第一预处理反射镜1106上，第一预处理反射镜1106将光脉冲反射至第二预处理光栅1105，第二预处理光栅1105输出的光脉冲经过第二预处理半波片1107、预处理光纤偏振分束器1108、第一预处理隔离器1109、第三预处理半波片1110、第一预处理凸透镜1111、第一预处理凹透镜1112后，入射至第二预处理准直器1113中，第二预处理准直器1113将光脉冲入射到第二预处理反射镜1114上，第二预处理反射镜1114将光脉冲反射至第三预处理光栅1115上，第三预处理光栅1115输出的光脉冲经预处理凸面镜1116传输至预处理凹面镜1117，预处理凹面镜1117将光脉冲反射回预处理凸面镜1116，预处理凸面镜1116再次将光脉冲传输至预处理凹面镜1117，预处理凹面镜1117将光脉冲反射回预处理凸面镜1116，预处理凸面镜1116将光脉冲传输至第三预处理光栅1115，第三预处理光栅1115将光脉冲传输至第三预处理反射镜1118，第三预处理反射镜1118将光脉冲反射回第三预处理光栅1115，光脉冲经第三预处理光栅1115后按上文所述路线再次经预处理凸面镜1116、预处理凹面镜1117传输，多次反射后光脉冲回到第三预处理光栅1115，第三预处理光栅1115将光脉冲反射至第四预处理反射镜1119，第四预处理反射镜1119将光脉冲入射到第三预处理准直器1120，光脉冲经第三预处理准直器1120、第二预处理凹透镜1121、第二预处理凸透镜1122、第三预处理凸透镜1123、声光调制器1124、第四预处理凸透镜1125、第二预处理隔离器1126、第四预处理半波片1127、第五预处理凸透镜1128、第四预处理准直器1129、预处理掺镱光纤1130、第五预处理准直器1131、第六预处理凸透镜1132后，入射到第五预处理反射镜1133上，预处理光电二极管1136产生的泵浦光经第六预处理准直器1135、第七预处理凸透镜1134后，入射到第五预处理反射镜1133上，与之前入射到第五预处理反射镜1133的光脉冲融合，融合后的光脉冲经第五预处理反射镜1133反射至第六预处理反射镜1137，经第六预处理反射镜1137反射至第五预处理半波片1138中，通过第五预处理半波片1138的光脉冲最后由预处理四分之一波片1139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，光脉冲通过光纤放大隔离器1301后依次通过第一光纤放大半波片1302、第一光纤放大凸透镜1303、第一光纤放大准直器1304、光纤放大掺镱光纤1305、第二光纤放大准直器1306、第二光纤放大凸透镜1307后，入射到第一光纤放大反射镜1308上，光纤放大光电二极管1311产生的泵浦光经第三光纤放大准直器1310、第三光纤放大凸透镜1309后，入射到第一光纤放大反射镜1308上，与之前入射到第一光纤放大反射镜1308的光脉冲融合，融合后的光脉冲经第一光纤放大反射镜1308反射至第二光纤放大反射镜1312，经第二光纤放大反射镜1312反射至第二光纤放大半波片1313中，通过第二光纤放大半波片1313的光脉冲最后由光纤放大四分之一波片1314输出；
所述的光谱搬移模块14具有如下光路结构，第一光谱搬移光栅1401将入射光脉冲经第一光谱搬移保罗棱镜1402传输至第二光谱搬移保罗棱镜1403，第二光谱搬移保罗棱镜1403将光脉冲反射回第一光谱搬移保罗棱镜1402，第一光谱搬移保罗棱镜1402再次将光脉冲传输至第二光谱搬移保罗棱镜1403，第二光谱搬移保罗棱镜1403再次将光脉冲反射回第一光谱搬移保罗棱镜1402，第一光谱搬移保罗棱镜1402将光脉冲传输至第二光谱搬移光栅1404，第二光谱搬移光栅1404将光脉冲传输至第三光谱搬移保罗棱镜1405，光脉冲经第三光谱搬移保罗棱镜1405后按输入路线再次经第二光谱搬移光栅1404、第二光谱搬移保罗棱镜1403、第一光谱搬移保罗棱镜1402传输，多次反射后光脉冲回到第一光谱搬移光栅1401，第一光谱搬移光栅1401将光脉冲传输至第一光谱搬移凹面镜1406上，第一光谱搬移凹面镜1406将光脉冲反射至第三光谱搬移反射镜1407上，经第三光谱搬移反射镜1407反射至LBO晶体1408中，经过LBO晶体1408的光脉冲由第四光谱搬移反射镜1409反射至第二光谱搬移凹透镜1410上，第二光谱搬移凹透镜1410将光脉冲反射至第五光谱搬移反射镜1411上，入射到第五光谱搬移反射镜1411上的光脉冲经过第一三棱镜1412、第二三棱镜1413后入射到第六光谱搬移反射镜1414上，光脉冲到达第六光谱搬移反射镜1414后，按输入路线反射回到第五光谱搬移反射镜1411，经第五光谱搬移反射镜1411和第七光谱搬移反射镜1415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，得到绿光脉冲。
2、本发明利用光谱整形模块，使系统能够输出超短脉冲。
3、本发明使用57个交替的Al2O3、SiO2层和一个熔融石英基板组成光谱整形滤波器，有效补偿了光脉冲能量提高后的增益窄化效应。
4、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的输出端通过掺镱光纤8(Nufern公司PM-YD F-HI掺镱光纤)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，光脉冲经第一预处理准直器1101(WT&T公司M011准直器)、预处理带通滤波器1102(santec公司OFM-15带通滤波器)、第一预处理半波片1103(恒洋光学公司WPZ2310-248半波片)、第一预处理光栅1104(LightSmyth公司LSFSG-1000-3225-94)后，入射至第二预处理光栅1105(LightSmyth公司LSFSG-1000-3225-94)，第二预处理光栅1105将光脉冲入射到第一预处理反射镜1106(恒洋光学公司GMH12-005-AU反射镜)上，第一预处理反射镜1106将光脉冲反射至第二预处理光栅1105，第二预处理光栅1105输出的光脉冲经过第二预处理半波片1107(恒洋光学公司WPZ2310-248半波片)、预处理光纤偏振分束器1108(Kongtum公司QTFBC-1216光纤偏振分束器)、第一预处理隔离器1109(恒洋光学公司HOI-005-532隔离器)、第三预处理半波片1110(恒洋光学公司WPZ2310-248半波片)、第一预处理凸透镜1111(恒洋光学公司GLH12-002-002-NIR凸透镜)、第一预处理凹透镜1112(恒洋光学GLH16-8x4-004-NIR凹透镜)后，入射至第二预处理准直器1113(WT&T公司M011准直器)中，第二预处理准直器1113将光脉冲入射到第二预处理反射镜1114(恒洋光学公司GMH12-005-AU反射镜)上，第二预处理反射镜1114将光脉冲反射至第三预处理光栅1115(LightSmyth公司LSFSG-1000-3225-94)上，第三预处理光栅1115输出的光脉冲经预处理凸面镜1116(MNSD公司凸面镜)传输至预处理凹面镜1117(恒洋光学公司GMH-13凹面镜)，预处理凹面镜1117将光脉冲反射回预处理凸面镜1116，预处理凸面镜1116再次将光脉冲传输至预处理凹面镜1117，预处理凹面镜1117将光脉冲反射回预处理凸面镜1116，预处理凸面镜1116将光脉冲传输至第三预处理光栅1115，第三预处理光栅1115将光脉冲传输至第三预处理反射镜1118(恒洋光学公司GMH12-005-AU反射镜)，第三预处理反射镜1118将光脉冲反射回第三预处理光栅1115，光脉冲经第三预处理光栅1115后按上文所述路线再次经预处理凸面镜1116、预处理凹面镜1117传输，多次反射后光脉冲回到第三预处理光栅1115，第三预处理光栅1115将光脉冲反射至第四预处理反射镜1119(恒洋光学公司GMH12-005-AU反射镜)，第四预处理反射镜1119将光脉冲入射到第三预处理准直器1120(WT&T公司M011准直器)，光脉冲经第三预处理准直器1120、第二预处理凹透镜1121(恒洋光学GLH16-8x4-004-NIR凹透镜)、第二预处理凸透镜1122(恒洋光学公司GLH12-002-002-NIR凸透镜)、第三预处理凸透镜1123(恒洋光学公司GLH12-002-002-NIR凸透镜)、声光调制器1124(Gooch&Housego公司Fib er-Q声光调制器)、第四预处理凸透镜1125(恒洋光学公司GLH12-002-002-NI R凸透镜)、第二预处理隔离器1126(恒洋光学公司HOI-005-532隔离器)、第四预处理半波片1127(恒洋光学公司WPZ2310-248半波片)、第五预处理凸透镜1128(恒洋光学公司GLH12-002-002-NIR凸透镜)、第四预处理准直器1129(WT&T公司M011准直器)、预处理掺镱光纤1130(Nufern公司PM-YDF-HI光纤)、第五预处理准直器1131(WT&T公司M011准直器)、第六预处理凸透镜1132(恒洋光学公司GLH12-002-002-NIR凸透镜)后，入射到第五预处理反射镜1133(恒洋光学公司GMH12-005-AU反射镜)上，预处理光电二极管1136(DILAS公司D4F2P22-976光电二极管)产生的泵浦光经第六预处理准直器1135(WT&T公司M011准直器)、第七预处理凸透镜1134(恒洋光学公司GLH12-002-002-NIR凸透镜)后，入射到第五预处理反射镜1133上，与之前入射到第五预处理反射镜1133的光脉冲融合，融合后的光脉冲经第五预处理反射镜1133反射至第六预处理反射镜1137(恒洋光学公司GMH12-005-AU反射镜)，经第六预处理反射镜1137反射至第五预处理半波片1138(恒洋光学公司WPZ2310-248半波片)中，通过第五预处理半波片1138的光脉冲最后由预处理四分之一波片1139(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(Fibe rPro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(Bo nphot 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，光脉冲通过光纤放大隔离器1301(恒洋光学公司HOI-005-532隔离器)后依次通过第一光纤放大半波片1302(恒洋光学公司WPZ2310-248半波片)、第一光纤放大凸透镜1303(恒洋光学公司GLH12-002-002-NIR凸透镜)、第一光纤放大准直器1304(WT&T公司M011准直器)、光纤放大掺镱光纤1305(Nufern公司PM-YDF-HI)、第二光纤放大准直器1306(WT&T公司M011准直器)、第二光纤放大凸透镜1307(恒洋光学公司GLH12-002-002-NIR凸透镜)后，入射到第一光纤放大反射镜1308(恒洋光学公司GMH12-005-AU反射镜)上，光纤放大光电二极管1311(DILAS公司D4F2P22-976光电二极管)产生的泵浦光经第三光纤放大准直器1310(WT&T公司M011准直器)、第三光纤放大凸透镜1309(恒洋光学公司GLH12-002-002-NIR凸透镜)后，入射到第一光纤放大反射镜1308上，与之前入射到第一光纤放大反射镜1308的光脉冲融合，融合后的光脉冲经第一光纤放大反射镜1308反射至第二光纤放大反射镜1312(恒洋光学公司GMH12-005-AU反射镜)，经第二光纤放大反射镜1312反射至第二光纤放大半波片1313(恒洋光学公司WPZ2310-248半波片)中，通过第二光纤放大半波片1313的光脉冲最后由光纤放大四分之一波片1314(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，第一光谱搬移光栅1401(Light Smyth公司LSFSG-1000-3225-94)将入射光脉冲经第一光谱搬移保罗棱镜1402(Union Optic公司POP0012-5保罗棱镜)传输至第二光谱搬移保罗棱镜1403(Union Optic公司POP0012-5保罗棱镜)，第二光谱搬移保罗棱镜1403将光脉冲反射回第一光谱搬移保罗棱镜1402，第一光谱搬移保罗棱镜1402再次将光脉冲传输至第二光谱搬移保罗棱镜1403，第二光谱搬移保罗棱镜1403再次将光脉冲反射回第一光谱搬移保罗棱镜1402，第一光谱搬移保罗棱镜1402将光脉冲传输至第二光谱搬移光栅1404(LightSmyth公司LSFSG-1000-3225-94)，第二光谱搬移光栅1404将光脉冲传输至第三光谱搬移保罗棱镜1405(Union Optic公司POP0012-5保罗棱镜)，光脉冲经第三光谱搬移保罗棱镜1405后按输入路线再次经第二光谱搬移光栅1404、第二光谱搬移保罗棱镜1403、第一光谱搬移保罗棱镜1402传输，多次反射后光脉冲回到第一光谱搬移光栅1401，第一光谱搬移光栅1401将光脉冲传输至第一光谱搬移凹面镜1406(恒洋光学公司GMH-13凹面镜)上，第一光谱搬移凹面镜1406将光脉冲反射至第三光谱搬移反射镜1407(恒洋光学公司GMH12-005-AU反射镜)上，经第三光谱搬移反射镜1407反射至LBO晶体1408(山东辰晶光电公司LBO晶体)中，经过LBO晶体1408的光脉冲由第四光谱搬移反射镜1409(恒洋光学公司GMH12-005-AU反射镜)反射至第二光谱搬移凹透镜1410(恒洋光学GLH16-8x4-004-NIR凹透镜)上，第二光谱搬移凹透镜1410将光脉冲反射至第五光谱搬移反射镜1411(恒洋光学公司GMH12-005-AU反射镜)上，入射到第五光谱搬移反射镜1411上的光脉冲经过第一三棱镜1412(恒洋光学HGP11-005)、第二三棱镜1413(恒洋光学HGP11-005)后入射到第六光谱搬移反射镜1414(恒洋光学公司GMH12-005-AU反射镜)上，光脉冲到达第六光谱搬移反射镜1414后，按输入路线反射回到第五光谱搬移反射镜1411，经第五光谱搬移反射镜1411和第七光谱搬移反射镜1415(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1107、预处理凸面镜1108、预处理凹面镜1109和第二预处理反射镜1110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1116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。预处理掺镱光纤1122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绿光脉冲。

Claims (1)

1.一种基于光谱整形的绿光脉冲源，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)的输出端通过掺镱光纤(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(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，光脉冲经第一预处理准直器(1101)、预处理带通滤波器(1102)、第一预处理半波片(1103)、第一预处理光栅(1104)后，入射至第二预处理光栅(1105)，第二预处理光栅(1105)将光脉冲入射到第一预处理反射镜(1106)上，第一预处理反射镜(1106)将光脉冲反射至第二预处理光栅(1105)，第二预处理光栅(1105)输出的光脉冲经过第二预处理半波片(1107)、预处理光纤偏振分束器(1108)、第一预处理隔离器(1109)、第三预处理半波片(1110)、第一预处理凸透镜(1111)、第一预处理凹透镜(1112)后，入射至第二预处理准直器(1113)中，第二预处理准直器(1113)将光脉冲入射到第二预处理反射镜(1114)上，第二预处理反射镜(1114)将光脉冲反射至第三预处理光栅(1115)上，第三预处理光栅(1115)输出的光脉冲经预处理凸面镜(1116)传输至预处理凹面镜(1117)，预处理凹面镜(1117)将光脉冲反射回预处理凸面镜(1116)，预处理凸面镜(1116)再次将光脉冲传输至预处理凹面镜(1117)，预处理凹面镜(1117)将光脉冲反射回预处理凸面镜(1116)，预处理凸面镜(1116)将光脉冲传输至第三预处理光栅(1115)，第三预处理光栅(1115)将光脉冲传输至第三预处理反射镜(1118)，第三预处理反射镜(1118)将光脉冲反射回第三预处理光栅(1115)，光脉冲经第三预处理光栅(1115)后按上文所述路线再次经预处理凸面镜(1116)、预处理凹面镜(1117)传输，多次反射后光脉冲回到第三预处理光栅(1115)，第三预处理光栅(1115)将光脉冲反射至第四预处理反射镜(1119)，第四预处理反射镜(1119)将光脉冲入射到第三预处理准直器(1120)，光脉冲经第三预处理准直器(1120)、第二预处理凹透镜(1121)、第二预处理凸透镜(1122)、第三预处理凸透镜(1123)、声光调制器(1124)、第四预处理凸透镜(1125)、第二预处理隔离器(1126)、第四预处理半波片(1127)、第五预处理凸透镜(1128)、第四预处理准直器(1129)、预处理掺镱光纤(1130)、第五预处理准直器(1131)、第六预处理凸透镜(1132)后，入射到第五预处理反射镜(1133)上，预处理光电二极管(1136)产生的泵浦光经第六预处理准直器(1135)、第七预处理凸透镜(1134)后，入射到第五预处理反射镜(1133)上，与之前入射到第五预处理反射镜(1133)的光脉冲融合，融合后的光脉冲经第五预处理反射镜(1133)反射至第六预处理反射镜(1137)，经第六预处理反射镜(1137)反射至第五预处理半波片(1138)中，通过第五预处理半波片(1138)的光脉冲最后由预处理四分之一波片(1139)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，光脉冲通过光纤放大隔离器(1301)后依次通过第一光纤放大半波片(1302)、第一光纤放大凸透镜(1303)、第一光纤放大准直器(1304)、光纤放大掺镱光纤(1305)、第二光纤放大准直器(1306)、第二光纤放大凸透镜(1307)后，入射到第一光纤放大反射镜(1308)上，光纤放大光电二极管(1311)产生的泵浦光经第三光纤放大准直器(1310)、第三光纤放大凸透镜(1309)后，入射到第一光纤放大反射镜(1308)上，与之前入射到第一光纤放大反射镜(1308)的光脉冲融合，融合后的光脉冲经第一光纤放大反射镜(1308)反射至第二光纤放大反射镜(1312)，经第二光纤放大反射镜(1312)反射至第二光纤放大半波片(1313)中，通过第二光纤放大半波片(1313)的光脉冲最后由光纤放大四分之一波片(1314)输出；
所述的光谱搬移模块(14)具有如下光路结构，第一光谱搬移光栅(1401)将入射光脉冲经第一光谱搬移保罗棱镜(1402)传输至第二光谱搬移保罗棱镜(1403)，第二光谱搬移保罗棱镜(1403)将光脉冲反射回第一光谱搬移保罗棱镜(1402)，第一光谱搬移保罗棱镜(1402)再次将光脉冲传输至第二光谱搬移保罗棱镜(1403)，第二光谱搬移保罗棱镜(1403)再次将光脉冲反射回第一光谱搬移保罗棱镜(1402)，第一光谱搬移保罗棱镜(1402)将光脉冲传输至第二光谱搬移光栅(1404)，第二光谱搬移光栅(1404)将光脉冲传输至第三光谱搬移保罗棱镜(1405)，光脉冲经第三光谱搬移保罗棱镜(1405)后按输入路线再次经第二光谱搬移光栅(1404)、第二光谱搬移保罗棱镜(1403)、第一光谱搬移保罗棱镜(1402)传输，多次反射后光脉冲回到第一光谱搬移光栅(1401)，第一光谱搬移光栅(1401)将光脉冲传输至第一光谱搬移凹面镜(1406)上，第一光谱搬移凹面镜(1406)将光脉冲反射至第三光谱搬移反射镜(1407)上，经第三光谱搬移反射镜(1407)反射至LBO晶体(1408)中，经过LBO晶体(1408)的光脉冲由第四光谱搬移反射镜(1409)反射至第二光谱搬移凹透镜(1410)上，第二光谱搬移凹透镜(1410)将光脉冲反射至第五光谱搬移反射镜(1411)上，入射到第五光谱搬移反射镜(1411)上的光脉冲经过第一三棱镜(1412)、第二三棱镜(1413)后入射到第六光谱搬移反射镜(1414)上，光脉冲到达第六光谱搬移反射镜(1414)后，按输入路线反射回到第五光谱搬移反射镜(1411)，经第五光谱搬移反射镜(1411)和第七光谱搬移反射镜(1415)反射后，光脉冲输出。
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