CN1570749A - 可调谐飞秒激光频率变换器 - Google Patents

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CN1570749A
CN1570749A CN 200410019172 CN200410019172A CN1570749A CN 1570749 A CN1570749 A CN 1570749A CN 200410019172 CN200410019172 CN 200410019172 CN 200410019172 A CN200410019172 A CN 200410019172A CN 1570749 A CN1570749 A CN 1570749A
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王清月
胡明列
柴路
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Tianjin University
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Tianjin University
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Abstract

本发明公开了一种可调谐飞秒激光频率变换器，属于超快激光技术和非线性光学领域。该发生器包括自启动的锁模激光器、多芯微结构光纤构成的可调谐飞秒激光频率变换器，其特征在于：在飞秒激光器输出至多芯微结构光纤的光路中，设置隔离器，并且在多纤芯微结构光纤的输入和输出端，分别设置耦合透镜以及同轴成像监控系统；所使用的多芯微结构光纤的芯区直径为50um，由不同结构的纤芯构成，长度为10～30cm。本发明的优点：启动简单，运转稳定，同轴成像监控系统将飞秒激光脉冲耦合到多芯微结构光纤的各个纤芯中，通过四波混频效应能够在整个可见光波段获得反向的斯托克斯超短脉冲光，通过简单调整耦合位置能很方便的调谐输出脉冲的中心波长。

Description

可调谐飞秒激光频率变换器
                           技术领域
本发明涉及了一种可调谐飞秒激光频率变换器，属于超快激光技术和非线性光学领域。
                           背景技术
微结构光纤(Microstructure fiber)，又叫做光子晶体光纤(Photonic Crystalfiber)，或者多孔光纤(Holey fiber)。在微结构光纤中，光场被空气孔高度局域在纤芯周围的一小块区域内，能够很强烈的增强非线性效应，并且受到周围空气孔结构的影响，其色散特性会随之发生变化。这种增强的非线性效应和可控色散特性使其成为超短脉冲激光可调谐频率变换的有效手段——未经过放大的纳焦量级的飞秒激光脉冲就可以在光纤中产生高效率的反向斯托克斯超短脉冲光。这种在可见光波段的可调谐的超短脉冲对光化学、光生物学、生物显微学等有着很重要的应用价值，并且极大地拓宽了飞秒激光以及飞秒光谱学的应用范围，该项技术还在物理、化学、生物学的超快研究中有广泛的应用前景。有关涉及到本发明技术的文献和报道如下：
[1]、J.C.Knight，et.al.Optics Letters，Vol.21 Issue 19(October 1996)Page1547
[2]、Jinendra K.Ranka et.al Optics Letters，Vol.25 Issue 1(January 2000)Page 25
[3]、D.J.Jones et al..Science，288：635
[4]、H.N.Paulsen et al.Opt.Lett.，2003，28：1123
[5]、D.A..Akimov et al.Opt.Lett.，2003，28：1948
                              发明内容
本发明的目的在于提供一种可调谐飞秒激光频率变换器。该激光频率变换器能够在整个可见光波段产生可调谐的频率上转换超短脉冲。而且具有运转稳定和操作简单的特点。
本发明通过以下技术方案加以实现：包括自启动的锁模激光器、多芯微结构光纤构成的可调谐飞秒激光频率变换器，其特征在于：在飞秒激光器输出至多芯微结构光纤的光路中，设置隔离器，并且在微结构光纤的输入和输出端，分别设置耦合透镜以及由分束片和CCD监控器构成的微结构光纤端面的同轴成像监控系统；所使用的多芯微结构光纤的芯区直径为50um，由纤芯直径在1.5um～2.5um不同结构的纤芯构成，长度为10～30cm；
上述耦合透镜为20倍的数值孔径为0.25、40倍的数值孔径为0.65或60倍的数值孔径为0.8的耦合透镜；
上述同轴监控系统的分束器为反射率2～10％的分束片；
本发明的优点：1、启动简单，使用半导体可饱和吸收体SESAM(Semiconductor Saturable Mirror)的飞秒激光器能够自启动锁模稳定运转；2、隔离器能保证激光器运转不受反馈光的影响；3、同轴成像监控系统能简单准确的将飞秒激光脉冲耦合到多芯微结构光纤的不同纤芯中；4、自行设计的安置光纤的零件和高精度高稳定的调节旋钮保证耦合的稳定性和可重复性，并保证输出光谱的抖动性很小；5、使用大纤芯区，多纤芯结构的微结构光纤(纤芯直径都在2um左右)，通过参量四波混频效应在很短的光纤距离内将获得很大范围内波长可调谐的反向斯托克斯超短脉冲，并具有很高的效率。
                        附图说明
图1微结构光纤飞秒激光频率变换器装置结构框图。图中1为自启动的飞秒激光振荡器，2为隔离器，3、4为全反镜，5、10为分束片，7、9为耦合透镜，8为微结构光纤装置，6、11为CCD监控器。
图2本发明中10cm微结构光纤的纤芯中产生的反向斯托克斯波光谱。
图3本发明中10cm微结构光纤的另一纤芯中产生的反向斯托克斯波光谱。
图4为飞秒激光频率变换器使用的微结构光纤端面的电子扫描显微图。
图5为图4微结构光纤端面中方框位置的局部放大图。
                      具体实施方式
整套仪器由能稳定输出飞秒激光脉冲的自启动的锁模激光器(图1中的1)，能监控微结构光纤端面的同轴成像监控系统(图1中的3、4、5、10、6、11)，防止反馈光影响锁模的隔离器(图1中的2)以及具有增强非线性效应的微结构光纤组成(图1中的8)。首先振荡级输出的飞秒激光脉冲通过隔离器输出到耦合透镜处(图1中的7)。输入输出端均使用反射率5％的分束片分光对耦合情况进行成像及功率监控。使用40倍，数值孔径0.65的耦合透镜，将飞秒激光脉冲耦合至多纤芯微结构光纤的不同纤芯中，并采用CCD监视仪进行同轴成像监控耦合位置，利用功率计监控耦合输入效率。由于不同的纤芯有不同的结构，因此耦合到不同纤芯中去的飞秒激光脉冲在微结构光纤中通过四波混频效应在短波波段获得不同中心波长的反向斯托克斯波，在其中一处纤芯中获得了图2中的光谱，另外一处纤芯中获得了图3中的光谱，因此通过简单调整耦合位置能很方便的调谐输出脉冲的中心波长。

Claims (3)

1、一种可调谐飞秒激光频率变换器：该发生器包括自启动的锁模激光器、多芯微结构光纤构成的飞秒频率变换激光器，其特征在于：在飞秒激光器输出至微结构光纤的光路中，设置隔离器，并且在多芯微结构光纤的输入和输出端，分别设置耦合透镜以及由分束片和CCD监控器构成的多芯微结构光纤端面的同轴成像监控系统；所使用的多芯微结构光纤的芯区直径为50um，由纤芯直径在1.5um～2.5um不同结构的纤芯构成，长度为10～30cm。
2、按权利要求1所述的可调谐飞秒激光频率变换器，其特征在于：耦合透镜为20倍的数值孔径为0.25、40倍的数值孔径为0.65或60倍的数值孔径为0.8的耦合透镜。
3、按权利要求1所述的可调谐飞秒激光频率变换器，其特征在于：同轴监控系统的分束器为反射率为2～10％的分束片。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100426603C (zh) * 2006-08-10 2008-10-15 天津大学 精密同步双波长可调飞秒激光脉冲发生器
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PB01 Publication
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C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication