CN115347441B - 基于频移拉曼孤子的级联泵浦3.5微米全光纤飞秒放大器 - Google Patents
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Abstract
基于频移拉曼孤子的级联泵浦3.5微米全光纤飞秒放大器属于中红外光纤激光器领域。本发明采用基于频移拉曼孤子的光纤激光器提供飞秒信号光源和第二泵浦光源，中红外侧面合束器后向提供第一泵浦光源，有效解决了级联泵浦3.5微米光纤飞秒放大器中第一泵浦光源和第二泵浦光源难以分别耦合进包层和纤芯的难题；信号光源获得方式、泵浦耦合方式、脉冲压缩方式以及全软玻璃光纤的使用保证了放大器的全光纤结构，在紧凑的全光纤放大器中输出稳定的高能量3.5μm飞秒脉冲激光。本发明高效快捷地解决3.5μm飞秒放大器信号光源获得困难、级联泵浦方式复杂、放大器装配复杂等问题，充分地发挥光纤激光器的优势，提高3.5μm飞秒光纤放大器的激光输出。
Description
技术领域
本发明属于中红外光纤激光器领域，尤其涉及基于频移拉曼孤子的级联泵浦3.5微米全光纤飞秒放大器。
背景技术
3.5μm激光处于大气中衰减最小的传输窗口内，可以直接激发、探测C-H和N-O振动键，覆盖了部分军用红外探测器的响应波长，因此具有超短脉冲宽度和超高峰值功率的3.5μm飞秒激光在环境传感、国防军事以及生物医疗等诸多领域具有特点鲜明的应用需求。特别是在聚合物加工、红外导弹致盲以及作为中远红外调谐激光产生的泵浦光源等应用中，对3.5μm飞秒激光的脉冲能量和结构紧凑性提出了更高的要求。铒离子掺杂的各类中红外软玻璃光纤(碲酸盐光纤、氟化物光纤和硫系光纤)在近几年得到了集中、迅猛地发展，基于掺铒中红外光纤放大器成为一种显著提高激光峰值功率和脉冲能量的技术手段。
在3.5μm波段，中红外软玻璃光纤具有较宽的红外传输窗口和低声子能量，为中红外光纤激光器提供了良好的光纤材料。由于这类光纤发展迅速，研发时间较短，基于该类光纤的激光器件的研发比较滞后。目前3.5μm波段飞秒光纤激光器由铒掺杂的中红外增益光纤及固体光学元件组合搭建锁模激光器而实现，用于级联激励的双波长泵浦光源多采用透镜和二向色镜搭配耦合进入激光器内。另外，通过非线性频移技术(孤子自频移效应)也是获得3.5μm飞秒激光的主流手段。然而，目前对3.5μm飞秒激光光纤放大器的研究非常少。
现有实现3.5μm波段飞秒光纤激光器技术之一的方案，如图1所示的实验结构图，激光器由组合泵浦光源、掺铒氟化物光纤、ZnSe非球面透镜、45°二向色镜、自由空间法拉第旋转器、高功率偏振器、四分之一波片和半波片组成，977nm和1973nm的组合泵浦光源通过第一45°二向色镜和第一ZnSe非球面镜注入掺铒氟化物光纤，掺铒氟化物光纤的另一端输出光经过第二ZnSe非球面镜准直后入射到第二45°二向色镜上，第二45°二向色镜上的反射光入射到第三45°二向色镜上，透射光实现锁模激光的输出。第三45°二向色镜反射后的激光入射到第一45°二向色镜上形成环形振荡腔，第三45°二向色镜和第一45°二向色镜之间插入一个自由空间法拉第旋转器和两个基于布鲁斯特角窗的高功率偏振器形成一个光隔离器，保证激光的单向传输。在光隔离器两侧添加两个四分之一波片和一个半波片，实现NPR模式锁定。获得216mW、580fs的脉冲激光输出，在68MHz重复频率下，脉冲能量为3.2nJ，峰值功率5.5kW。
该现有技术的缺点包括：
1、该系统中使用了大量的空间光学器件用于激光腔的搭建，失去了光纤激光器结构优势，体积庞大复杂，影响了系统稳定；为了实现模式锁定，腔内所有组件必须具有足够宽的带宽，对光学器件的材制和镀膜技术提出非常高的要求；大量光学器件增加了激光腔内损耗，影响系统效率；
2、该系统获得的3.5μm飞秒激光输出功率较低，平均功率和峰值功率分别在百毫瓦及千瓦量级，脉冲宽度在亚皮秒量级，限制了部分领域的应用；
3、3.5μm激光器所需的977nm和1976nm泵浦光源需要准直聚焦后分别耦合进增益光纤的包层和纤芯中，对透镜的参数提出了很高的要求，增加了操作的难度；
4、该系统为开放的激光谐振腔，受水分子等吸收影响，为了提高系统长期稳定运转和效率，需要提供技术维护，为激光器保持低温的、干燥的惰性环境，增加系统复杂度、操作的难度，提高成本。
现有实现3.5μm波段飞秒光纤激光器技术之一的方案二，基于孤子自频移(SSFS)效应获得可调谐的中红外飞秒脉冲激光。目前研究表明，以氟化物光纤和硫系光纤作为非线性光纤，均可以通过SSFS手段获得波长3.5μm的超短脉冲激光。然而该现有技术由于存在以下缺点导致激光能量低，限制了部分实际应用：
1、由于SSFS效应对于非线性光纤的非线性系数和色散参量的要求较高，非线性光纤一般具有较小的模场面积，根据孤子面积定律，在非线性光纤中获得的飞秒脉冲激光的能量较低；
2、受到目前氟化物光纤和硫系光纤制备技术的限制，很难实现理想的孤子自频移效应，接近3.5μm波长处激光转换效率较低，进一步降低了输出激光特性。
综上所述，3.5μm飞秒光纤放大器技术的发展相对滞后，国际上一些知名科研机构针对3.5μm飞秒激光虽已取得一些进展，但在实现高能量3.5μm飞秒激光输出方面有两个明显地不足之处：1.未实现全光纤结构的3.5μm飞秒激光放大器，激光器主要依赖于空间结构器件的搭建，系统庞大，操作困难，成本较高，不适合在多个领域大范围推广；用于级联激励的双波长泵浦光源多采用透镜和二向色镜搭配分别耦合进入激光器中增益光纤的纤芯和包层中，进一步增加了光纤激光器的结构复杂性和操作难度；2.基于非线性频移技术获得的飞秒光纤激光器虽然具有结构紧凑等优点，但输出能量较低，限制了高能量3.5μm飞秒脉冲在部分领域的实际应用。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供基于频移拉曼孤子的级联泵浦3.5微米全光纤飞秒放大器，在结构紧凑、全光纤化的中红外放大器中实现高能量3.5μm飞秒激光输出。
本发明是通过下述技术方案实现的：基于频移拉曼孤子的级联泵浦3.5微米全光纤飞秒放大器，包括：基于孤子自频移效应产生的3.5μm飞秒激光光源(1)、正色散软玻璃光纤(2)、铒离子掺杂的大模场增益光纤(3)、中红外侧面泵浦光纤合束器(4)、光纤端帽(5)、半导体激光器(6)。如图2本发明提供的基于频移拉曼孤子的级联泵浦3.5微米全光纤飞秒放大器的系统框架图所示，基于孤子自频移效应产生的3.5μm飞秒激光光源(1)、正色散软玻璃光纤(2)、铒离子掺杂的大模场增益光纤(3)、中红外侧面泵浦光纤合束器(4)和光纤端帽(5)通过光纤熔接的方式按上述顺序依次连接，半导体激光器(6)熔接在中红外侧面泵浦光纤合束器(4)的泵浦光纤输入端；
本发明所述基于孤子自频移效应产生的中红外飞秒激光光源(1)系统框架图如图3所示，由1975nm锁模激光器(7)、1975nm连续激光器(8)、光纤耦合器(9)、预放大器(10)、光纤展宽器(11)、放大器(12)、光纤压缩器(13)组成的1975nm光纤放大器和非线性软玻璃光纤(14)构成。1975nm锁模激光器(7)与1975nm连续激光器(8)通过光纤耦合器(9)合束后的激光入射到预放大器(10)中，经过预放大后的激光通过光纤展宽器(11)将激光脉冲进行展宽，放大器(12)用于将展宽后的激光进行放大，光纤压缩器(13)熔接在放大器(12)的尾端，在光纤压缩器(13)后输出1975nm超短脉冲激光(脉冲宽度小于10ps，峰值功率高于10kW)和1975nm连续激光。非线性软玻璃光纤熔接在光纤压缩器(13)的尾端，在1975nm超短脉冲激光泵浦下激发孤子自频移效应，在高阶色散(色散阶数高于3阶)和非线性效应作用下劈裂出的主拉曼孤子频移至3.5μm波长处，通过孤子劈裂产生的激光脉冲宽度在百飞秒量级，作为3.5μm飞秒激光光纤放大器的信号光源。残余的1975nm超短脉冲激光和1975nm连续激光也经过非线性软玻璃光纤(14)的纤芯传输到非线性软玻璃光纤(14)的尾端，作为第二泵浦光源。
基于孤子自频移效应产生的3.5μm飞秒激光光源(1)与正色散软玻璃光纤(2)熔接，用于补偿飞秒孤子脉冲产生中积累的负色散，3.5μm飞秒激光被展宽至皮秒量级后与1975nm的第二泵浦光源一同入射到铒离子掺杂的大模场增益光纤(3)的纤芯中，铒离子掺杂的大模场增益光纤(3)的尾端熔接中红外侧面泵浦合束器(4)，通过中红外侧面泵浦合束器(4)将半导体激光器(6)提供的976nm的第一泵浦光源后向注入到放大级中提供一阶激励能量，纤芯中的1975nm的第二泵浦光源提供二阶激励能量，级联泵浦铒离子掺杂的大模场增益光纤(3)。在中红外侧面泵浦合束器(4)的尾端熔接软玻璃材制的光纤端帽(5)进行保护，光纤之间通过熔接的方式连接。通过精确控制放大级光纤长度优化激光腔内净色散量(净色散量控制在±0.01ps/(km nm)之间)，使激光脉冲在铒离子掺杂的大模场增益光纤(3)输出端经过自压缩后输出。整个中红外飞秒全光纤放大器通过冷却装置进行低温控制，温度控制在8℃以下。
进一步的，所述基于孤子自频移效应产生的3.5μm飞秒激光光源(1)输出波长3.5μm的飞秒脉冲激光和波长1975nm的连续激光及超短脉冲激光，所述3.5μm飞秒激光用于作为级联泵浦3.5微米全光纤飞秒放大器的信号光源，脉冲宽度为20fs-500fs，重复频率为1kHz-200MHz。所述1975nm的连续激光及超短脉冲激光作为第二泵浦光源耦合进铒离子掺杂的大模场增益光纤(3)的纤芯中提供二阶激励能量。
进一步的，所述铒离子掺杂的大模场增益光纤(3)的掺杂离子为铒离子，掺杂浓度低于5mol.％，铒离子部分能级图如图4所示，采用976nm和1975nm双波长激光级联泵浦。976nm激光作为第一泵浦光源由半导体激光器(6)提供，通过中红外侧面泵浦光纤合束器(4)在铒离子掺杂的大模场增益光纤(3)的输出端后向耦合进铒离子掺杂的大模场增益光纤(3)的包层中；1975nm泵浦激光由基于孤子自频移效应产生的3.5μm飞秒激光光源(1)提供，通过正色散软玻璃光纤(2)的传输后正向耦合进铒离子掺杂的大模场增益光纤(3)的纤芯中。
进一步的，所述铒离子掺杂的大模场增益光纤(3)基质材料可以为氟化物光纤、碲酸盐光纤、硫系光纤；铒离子掺杂的大模场增益光纤(3)的纤芯直径大于20μm，提供大的模场面积；
进一步的，所述正色散软玻璃光纤(2)材制为硫系光纤，具有厘米级的长度；所述正色散软玻璃光纤(2)的非线性系数γ2比非线性软玻璃光纤(14)的非线性系数γ14小，γ2≤0.8×γ14，光纤的非线性系数γ根据以下公式来计算：
(非线性系数γ与中心频率ω0、非线性折射率n2、光速c、模场面积Aeff)
进一步的，所述非线性软玻璃光纤(14)种类可选择氟化物光纤、碲酸盐光纤、硫系光纤。
进一步的，所述中红外侧面泵浦光纤合束器(4)在与铒离子掺杂的大模场增益光纤(3)输出端制备，可以采用熔锥法或者侧面研抛法制备。
本发明有益效果如下：
在基于频移拉曼孤子的级联泵浦3.5微米全光纤飞秒放大器中，采用孤子自频移技术产生的飞秒脉冲作为信号光源，一方面可以在结构紧凑的全光纤激光器中提供百飞秒量级的3.5μm脉冲激光，另一方面可以在纤芯中传输1975nm的第二泵浦光源，有效解决了级联泵浦时第一泵浦光源和第二泵浦光源难以分别耦合进包层和纤芯的难题，保障了放大器的全光纤结构；采用正色散软玻璃光纤拉伸放大前飞秒激光的脉冲宽度，有效抑制放大器中增益变窄效应，优化腔内净色散量在放大器的自压缩效应下直接获得高能量的飞秒脉冲输出；采用第一泵浦光源后向泵浦方式，可以有效减缓3.5μm超短脉冲激光在放大过程中高阶非线性效应的产生，在保证激光脉冲形状的前提下提高脉冲能量；种子脉冲的获得方式、泵浦耦合方式、脉冲压缩方式以及全软玻璃光纤的使用保证了激光放大器的全光纤结构，在结构紧凑的全光纤飞秒放大器中输出稳定的高能量3.5μm飞秒脉冲激光，高效快捷地解决3.5μm飞秒放大器信号光源获得困难、级联泵浦方式复杂、放大器装配复杂等问题，充分地发挥光纤激光器的优势，提高ASE阈值并抑制增益变窄效应，有效提高3.5μm飞秒光纤放大器的激光输出。
以下结合实施例的具体实施方式，对本发明的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包括在本发明的范围内。
附图说明
图1为现有的一种3.5微米飞秒光纤激光器实验结构图；
图2为本发明提供的基于频移拉曼孤子的级联泵浦3.5微米全光纤飞秒放大器的系统框架图；
图3为本发明提供的基于频移拉曼孤子的级联泵浦3.5微米全光纤飞秒放大器1-基于孤子自频移效应产生的3.5μm飞秒激光光源(1)系统框架图；
图4为铒离子部分能级图；
图5为本发明提供的基于频移拉曼孤子的级联泵浦3.5微米全光纤飞秒放大器1-基于孤子自频移效应产生的3.5μm飞秒激光光源(1)的光谱图和自相关轨迹图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
本发明实施例提供基于频移拉曼孤子的级联泵浦3.5微米全光纤飞秒放大器，如图2所示，包括：基于孤子自频移效应产生的3.5μm飞秒激光光源(1)、正色散软玻璃光纤(2)、铒离子掺杂的大模场增益光纤(3)、中红外侧面泵浦光纤合束器(4)、光纤端帽(5)、半导体激光器(6)；
所述基于孤子自频移效应产生的中红外飞秒激光光源(1)系统框架图如图3所示，由1975nm锁模激光器(7)、1975nm连续激光器(8)、光纤耦合器(9)、预放大器(10)、光纤展宽器(11)、放大器(12)、光纤压缩器(13)组成的1975nm光纤放大器和非线性软玻璃光纤(14)构成。1975nm锁模激光器(7)与1975nm连续激光器(8)通过光纤耦合器(9)合束后的激光入射到预放大器(10)中，经过预放大后的激光通过光纤展宽器(11)将激光脉冲进行展宽，放大器(12)用于将展宽后的激光进行放大，光纤压缩器(13)熔接在放大器(12)的尾端，在光纤压缩器(13)后输出1975nm超短脉冲激光和1975nm连续激光。非线性软玻璃光纤熔接在光纤压缩器(13)的尾端，在1975nm超短脉冲激光泵浦下激发孤子自频移效应，在高阶色散和非线性效应作用下劈裂出的主拉曼孤子最终频移至3.5μm波长处，通过孤子劈裂产生的激光脉冲宽度在百飞秒量级，作为3.5μm飞秒激光光纤放大器的信号光源。残余的1975nm超短脉冲激光和1975nm连续激光也经过非线性软玻璃光纤(14)的纤芯传输到非线性软玻璃光纤(14)的尾端，作为第二泵浦光源。
基于孤子自频移效应产生的3.5μm飞秒激光光源(1)与正色散软玻璃光纤(2)熔接，3.5μm飞秒激光在正色散软玻璃光纤(2)传输后被展宽至皮秒量级后与1975nm的第二泵浦光源一同入射到铒离子掺杂的大模场增益光纤(3)的纤芯中，铒离子掺杂的大模场增益光纤(3)的尾端熔接中红外侧面泵浦合束器(4)，通过中红外侧面泵浦合束器(4)将半导体激光器(6)提供的976nm的第一泵浦光源后向注入到放大级中提供一阶激励能量，纤芯中的1975nm的第二泵浦光源提供二阶激励能量，级联泵浦铒离子掺杂的大模场增益光纤(3)。在中红外侧面泵浦合束器(4)的尾端熔接软玻璃材制的光纤端帽(5)进行保护，光纤之间通过熔接的方式连接。通过精确控制放大级光纤长度优化激光腔内净色散量(净色散量控制在±0.01ps/(km·nm)范围内)，使激光脉冲在铒离子掺杂的大模场增益光纤(3)输出端经过自压缩后输出。整个中红外飞秒全光纤放大器通过冷却装置进行低温控制，温度控制在8℃以下。
在具体实施方式中，将中心波长1975nm、重复频率24MHz的飞秒锁模激光(7)与中心波长1975nm连续激光(8)通过光纤耦合器(9)合束后的激光入射到预放大器(10)中，预放大器由光纤合束器、单模掺铥增益光纤和光隔离器组成。经过预放大后的激光通过光纤展宽器(11)将激光脉冲进行展宽，光纤展宽器为商用高非线性系数光纤(UHNA4)。放大器(12)由光纤合束器、大模场掺铥增益光纤和光隔离器组成，用于将展宽后的激光进行放大，光纤压缩器(13)熔接在放大器(12)的尾端，在光纤压缩器(13)后输出峰值功率高于10kW的1975nm超短脉冲激光和1975nm连续激光。选择纤芯直径为10.5μm的氟化铟光纤作为非线性软玻璃光纤，熔接在光纤压缩器(13)的尾端，在1975nm超短脉冲激光泵浦下激发孤子自频移效应，随着泵浦功率的增加，在高阶色散和非线性效应作用下劈裂出的主拉曼孤子逐渐红移，最终频移至3.5μm波长处，通过孤子劈裂产生的激光脉冲宽度在百飞秒量级，作为3.5μm飞秒激光光纤放大器的信号光源。残余的1975nm超短脉冲激光和1975nm连续激光也经过非线性软玻璃光纤(14)的纤芯传输到非线性软玻璃光纤(14)的尾端，作为第二泵浦光源。非线性软玻璃光纤(14)后输出激光脉冲的光谱及自相关曲线如图5(a)和(b)所示。
正色散软玻璃光纤(2)采用纤芯直径25μm的As2S3光纤，零色散波长大于4μm。补偿后的脉冲及1975nm的第二泵浦光源注入到铒离子掺杂的大模场增益光纤(3)的纤芯中，铒离子掺杂的大模场增益光纤(3)采用铒掺杂浓度为1mol.％的双包层氟化物光纤，光纤纤芯直径为25μm。半导体激光器(6)提供的976nm泵浦光源通过中红外侧面泵浦光纤合束器(4)后向耦合进铒离子掺杂的大模场增益光纤(3)包层中。如图4所示，在976nm泵浦光源激发下，基态4I15/2的铒离子跃迁到4I11/2能级，在纤芯中的1975nm第二泵浦光源的激发下，4I11/2能级的粒子继续向上跃迁至4F9/2能级，3.5μm激光跃迁发生在4F9/2能级至4I9/2能级。中红外侧面泵浦光纤合束器(4)直接在铒离子掺杂的大模场增益光纤(3)上制备，在976nm半导体激光器(6)的输出尾纤(105/125μm)上熔接一段直径125μm的石英基无芯光纤，此段无芯光纤经过拉锥、切割、缠绕、贴合等一系列工艺操作与铒离子掺杂的大模场增益光纤(3)内包层一体化，制成中红外侧面泵浦光纤合束器(4)，在泵浦光纤中传输的976nm泵浦光源经由耦合效应逐渐转移至铒离子掺杂的大模场增益光纤(3)内包层中，实现包层泵浦耦合。中红外侧面泵浦光纤合束器(4)尾端熔接光纤端帽(5)，光纤端帽(5)采用多模氟化铝光纤制备，用于减小输出端面的功率密度，同时保证氟化物激光器在高功率下长时间稳定运转。通过调节976nm激光和1975nm激光的功率，实现3.5μm飞秒激光的放大。
基于频移拉曼孤子的级联泵浦3.5微米全光纤飞秒放大器中各部分光纤和器件固定在铜板上的匹配的V型槽中，通过TEC进行制冷和温控，温度控制在8℃以下。
以上所述实施例仅表达了本发明的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (3)
1.基于频移拉曼孤子的级联泵浦3.5微米全光纤飞秒放大器，其特征在于包括：基于孤子自频移效应产生的3.5μm飞秒激光光源(1)、正色散软玻璃光纤(2)、铒离子掺杂的大模场增益光纤(3)、中红外侧面泵浦光纤合束器(4)、光纤端帽(5)、半导体激光器(6)；基于孤子自频移效应产生的3.5μm飞秒激光光源(1)、正色散软玻璃光纤(2)、铒离子掺杂的大模场增益光纤(3)、中红外侧面泵浦光纤合束器(4)、光纤端帽(5)通过光纤熔接的方式按上述顺序依次连接，半导体激光器(6)熔接在中红外侧面泵浦光纤合束器(4)的泵浦光纤输入端；
基于孤子自频移效应产生的中红外飞秒激光光源(1)由1975nm锁模激光器(7)、1975nm连续激光器(8)、光纤耦合器(9)、预放大器(10)、光纤展宽器(11)、放大器(12)、光纤压缩器(13)组成的1975nm光纤放大器和非线性软玻璃光纤(14)构成；1975nm锁模激光器(7)与1975nm连续激光器(8)通过光纤耦合器(9)合束后的激光入射到预放大器(10)中，经过预放大后的激光通过光纤展宽器(11)将激光脉冲进行展宽，放大器(12)用于将展宽后的激光进行放大，光纤压缩器(13)熔接在放大器(12)的尾端，在光纤压缩器(13)后输出1975nm超短脉冲激光和1975nm连续激光；所述1975nm超短脉冲激光脉冲宽度小于10ps，峰值功率高于10kW；非线性软玻璃光纤熔接在光纤压缩器(13)的尾端，在1975nm超短脉冲激光泵浦下激发孤子自频移效应，在色散和非线性效应作用下劈裂出的主拉曼孤子频移至3.5μm波长处，通过孤子劈裂产生的激光脉冲宽度在百飞秒量级，作为3.5μm飞秒激光光纤放大器的信号光源；残余的1975nm超短脉冲激光和1975nm连续激光也经过非线性软玻璃光纤(14)的纤芯传输到非线性软玻璃光纤(14)的尾端，作为第二泵浦光源；
基于孤子自频移效应产生的3.5μm飞秒激光光源(1)与正色散软玻璃光纤(2)熔接，3.5μm飞秒激光被展宽至皮秒量级后与1975nm的第二泵浦光源一同入射到铒离子掺杂的大模场增益光纤(3)的纤芯中，铒离子掺杂的大模场增益光纤(3)的尾端熔接中红外侧面泵浦光纤合束器(4)，通过中红外侧面泵浦光纤合束器(4)将半导体激光器(6)提供的976nm的第一泵浦光源后向注入到放大级中提供一阶激励能量，纤芯中的1975nm的第二泵浦光源提供二阶激励能量，级联泵浦铒离子掺杂的大模场增益光纤(3)；在中红外侧面泵浦光纤合束器(4)的尾端熔接软玻璃材制的光纤端帽(5)进行保护，光纤之间通过熔接的方式连接；通过精确控制放大级光纤长度使激光腔内净色散量在±0.01ps/km·nm之间，使激光脉冲在铒离子掺杂的大模场增益光纤(3)输出端经过自压缩后输出。
2.根据权利要求1所述的基于频移拉曼孤子的级联泵浦3.5微米全光纤飞秒放大器，其特征在于：所述基于孤子自频移效应产生的3.5μm飞秒激光光源(1)输出波长3.5μm的飞秒脉冲激光和波长1975nm的连续激光及超短脉冲激光，所述3.5μm飞秒激光用于作为级联泵浦3.5微米全光纤飞秒放大器的信号光源，脉冲宽度为20fs-500fs，重复频率为1kHz-200MHz；所述1975nm的连续激光及超短脉冲激光作为第二泵浦光源耦合进铒离子掺杂的大模场增益光纤(3)的纤芯中提供二阶激励能量。
3.根据权利要求1所述的基于频移拉曼孤子的级联泵浦3.5微米全光纤飞秒放大器，其特征在于：所述铒离子掺杂的大模场增益光纤(3)的掺杂离子为铒离子，采用976nm和1975nm双波长激光级联泵浦；976nm激光作为第一泵浦光源由半导体激光器(6)提供，通过中红外侧面泵浦光纤合束器(4)在铒离子掺杂的大模场增益光纤(3)的输出端后向耦合进铒离子掺杂的大模场增益光纤(3)的包层中；1975nm泵浦激光由基于孤子自频移效应产生的3.5μm飞秒激光光源(1)提供，通过正色散软玻璃光纤(2)的传输后正向耦合进铒离子掺杂的大模场增益光纤(3)的纤芯中。
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