CN206180369U - 基于超连续谱光源的宽波段可调谐脉冲光纤激光器 - Google Patents

Abstract

一种基于超连续谱光源的宽波段可调谐脉冲光纤激光器,包括用于输出泵浦光的泵浦源，在泵浦光出射光轴水平方向右侧依次设置有光纤隔离器、功率放大器、第一透镜耦合器、高非线性光纤、第二透镜耦合器、中红外分束镜、光谱仪和滤波模块；本实用新型结构简单、体积小、激光可调谐波段较宽、调谐速度快，降低了制造工艺难度和生产成本，可推广应用到大容量光纤通信中。

Description

基于超连续谱光源的宽波段可调谐脉冲光纤激光器

技术领域

本实用新型属于激光器技术领域，具体涉及到一种基于超连续谱光源的宽波段可调谐脉冲光纤激光器。

背景技术

随着技术的飞速发展，大容量光纤通信已成为趋势。目前，波分复用(WDM)技术及光时分复用(OTDM)技术的发展为光纤通信提供了技术支持，但是在这两种技术中的任何一种技术基础上进一步扩大通信容量都已经非常困难，如果能将这两种技术结合起来就可以实现更大的通信容量，在这样一种系统中,需要多波长的超短光脉冲源作系统的发射光源。基于超连续谱光源的宽波段可调谐超短光脉冲能够在较宽的光谱范围内产生多波长超短光脉冲，可完全覆盖近红外、中红外波段。所以它在未来的大容量光纤通信中有重要的作用。

传统的几种波长可调谐激光器包括：基于光纤非线性效应的可调谐被动锁模光纤激光器、布拉格反射激光器以及分布反馈激光器等；对于以上几种激光器而言，可调谐波长范围较窄，光路非常复杂，操作繁琐，封装方式以及工艺较为复杂，有些还会受到外界温度的影响，在制造中成本较高，大大地限制了可调谐激光器的制造与应用。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题在于克服上述的不足,提供一种设计合理、结构简单、操作方便、降低成本、可实现较宽波段的可调谐激光脉冲输出的基于超连续谱光源的宽波段可调谐脉冲光纤激光器。

解决上述技术问题采用的技术方案是：在泵浦光出射光轴水平方向右侧依次设置有光纤隔离器、功率放大器、第一透镜耦合器、高非线性光纤、第二透镜耦合器、中红外分束镜、光谱仪和滤波模块；

所述的功率放大器对抽运激光进行放大并输出；

所述的高非线性光纤用于产生平坦的超连续谱光源；

所述的第一透镜耦合器使普通单模光与高非线性光纤实现低损耗耦合；第二透镜耦合器实现宽带光源的低损耗耦合输出；

所述的中红外分束镜将分出1％左右的检测输出进入所述的光谱检测仪检测，其余光通过所述的滤波模块进而产生所需波长的脉冲激光输出。

本实用新型的泵浦源为2μm波长的光纤激光器。

本实用新型的泵浦源为2μm波长的掺铥光纤激光器。

本实用新型的高非线性光纤为微结构硫化物光纤。

本实用新型的第一透镜耦合器和第二透镜耦合器为GaF2中红外NA匹配透镜。

本实用新型的滤波模块包括第一准直透镜、衍射光栅、第二准直透镜以及遮光板，所述的衍射光栅倾斜设置于所述的第一准直透镜光出射光轴水平方向的右侧，所述的第二准直透镜设置于所述的衍射光栅的正下方，第二准直透镜的正下方设置有遮光板；所述的遮光板上表面涂有吸光物质且设置有圆形通孔。

本实用新型的功率放大器包括半导体激光器、光纤合束器以及增益光纤，所述的半导体激光器的右侧依次设置光纤合束器和增益光纤。

本实用新型的增益光纤是稀土掺杂的双包层光纤。

由于本实用新型采用了在泵浦光出射光轴水平方向右侧依次设置有光纤隔离器、功率放大器、第一透镜耦合器、高非线性光纤、第二透镜耦合器、中红外分束镜、光谱仪和滤波模块，第一透镜耦合器使普通单模光与高非线性光纤实现低损耗耦合，由于采用高非线性光纤，能够得到平坦的中红外超连续谱宽带光源，第二透镜耦合器实现宽带光源的低损耗耦合输出，同时结合滤波模块，通过旋转衍射光栅改变入射角α的大小从而改变衍射角β，实现各种不同波长复合的宽带光源经光栅衍射后的波长分离，使得波长对应遮光板圆形通孔位置的光输出，实现一个宽波段可调谐的脉冲激光输出，实现一种基于超连续谱光源的宽波段可调谐脉冲光纤激光器，本实用新型结构简单、体积小、激光可调谐波段较宽、调谐速度快，降低了制造工艺难度和生产成本，可推广应用到大容量光纤通信中。

附图说明

图1是本实用新型一个实施例的结构示意图。

图2是图1中滤波模块12的结构示意图。

图3是本实用新型实施例1中微结构硫化物光纤的拟合色散曲线。

图中：1、泵浦源；2、光纤隔离器；3、半导体激光器；4、光纤合束器；5、增益光纤；6、功率放大器；7、第一透镜耦合器；8、高非线性光纤；9、第二透镜耦合器；10、中红外分束镜；11、光谱仪；12、滤波模块；121、第一准直透镜；122、衍射光栅；123、第二准直透镜；124、遮光板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步详细说明，但本实用新型不限于这些实施例。

实施例1

在图1中，本实用新型包括用于输出泵浦光的泵浦源1，本实施例的泵浦源1为2μm波长的光纤激光器，优选地，该光纤激光器为掺铥光纤激光器，用于实现与高非线性光纤8零色散波长的匹配。在泵浦光出射光轴水平方向右侧依次设置有光纤隔离器2、功率放大器6、第一透镜耦合器7、高非线性光纤8、第二透镜耦合器9、中红外分束镜10、光谱仪11和滤波模块12；光纤隔离器2消除向后传输光产生的附加噪声同时可防止功率放大后的激光反射对前级系统造成损伤，光纤隔离器2的规格为2μm光纤法拉第旋光型隔离器，经过光纤隔离器2的激光进入功率放大器6进行功率放大并输出，所述的功率放大器6包括半导体激光器3、光纤合束器4和增益光纤5，半导体激光器3的右侧依次设置有光纤合束器和增益光纤5，增益光纤5是稀土掺杂的双包层光纤，经过功率放大器6输出的激光透过第一透镜耦合器7实现与高非线性光纤8的低损耗耦合，进一步地，本实施例的高非线性光纤8为微结构硫化物光纤，由于其色散可控以及较高的非线性系数，能够产生平坦的带宽为1μm～5μm的中红外超连续谱宽带光源，图3是本实施例微结构硫化物光纤的拟合色散曲线，其零色散波长位于2μm左右，且泵浦源1输出的激光波长为2μm，能够很好的与高非线性光纤8的零色散波长相匹配，基于高非线性光纤8的高非线性系数以及多种非线性效应如自相位调制、交叉相位调制、受激拉曼散射及四波混频等的共同作用使得输出光谱得到极大的展宽，并且泵浦源1输出的激光中心波长与高非线性光纤8的零色散波长相匹配，从而得到平坦的带宽为1μm～5μm的中红外超连续谱宽带光源，再由第二透镜耦合器9实现宽带光源的低损耗耦合输出，进一步地，本实施例的第一透镜耦合器7和第二透镜耦合器9为GaF2中红外NA匹配透镜，使普通单模光纤与高非线性光纤实现低损耗耦合；经前级系统得到的宽带光源经中红外分束镜10将分出1％左右的检测输出进入光谱仪11检测，其余光传输通过滤波模块12实现宽波段可调的脉冲激光。

在图2中，本实施例的滤波模块12包括第一准直透镜121、衍射光栅122、第二准直透镜123以及遮光板124，所述的衍射光栅122倾斜设置于所述的第一准直透镜121光出射光轴水平方向的右侧，所述的第二准直透镜123设置于所述的衍射光栅122的正下方，第二准直透镜123的正下方设置有遮光板124；所述的遮光板124上表面涂有吸光物质且设置有圆形通孔，宽带光源通过准直透镜121使光线准直投射到衍射光栅122上，经衍射光栅122作用可将不同波长的光分离，再经准直透镜123进行光线准直，最后将波长分离的光投射到设置有圆形通孔的遮光板124的不同位置，由于遮光板124除圆形通孔以外的位置上都涂有吸光物质，所以，只有圆形通孔位置所对应的波长激光可以输出，其他波长的光都被吸收。其中，所述的第一准直透镜121进行准直后的光线与衍射光栅122的入射角为α，该光线经过衍射光栅122衍射后的衍射角为β，所述的入射角α和衍射角β满足光栅方程d(sinα±sinβ)＝mλ，式中，d为光栅常数，λ为波长，m为光谱级数，这里取m＝1，通过旋转衍射光栅122改变入射角α的大小从而改变衍射角β，实现各种不同波长复合的宽带光源经光栅衍射后的波长分离，使得波长对应遮光板124圆形通孔位置的光输出，实现一个宽波段可调谐的脉冲激光输出。

本实用新型的工作原理如下：

采用本实用新型实施例1的装置，泵浦源1输出波长为2μm的激光，经过光纤隔离器2后传输到功率放大器6，经功率放大器6进行功率放大并输出，经过功率放大器6输出的激光透过第一透镜耦合器7实现与高非线性光纤8的低损耗耦合得到平坦的中红外超连续谱宽带光源，其中高线性光纤8为微结构硫化物光纤，再由第二透镜耦合器9实现宽带光源的低损耗耦合输出，得到的宽带光源经中红外分束镜10将分出1％左右的检测输出进入光谱仪11检测，其余光传输通过滤波模块12，宽带光源通过准直透镜121使光线准直投射到衍射光栅122上，经衍射光栅122作用将不同波长的光分离，再经准直透镜123进行光线准直，最后将波长分离的光投射到设置有圆形通孔的遮光板124的不同位置，由于遮光板124除圆形通孔以外的位置上都涂有吸光物质，所以，只有圆形通孔位置所对应的波长激光可以输出，其他波长的光都被吸收，由光栅方程d(sinα±sinβ)＝mλ可知，式中，d为光栅常数，λ为波长，α为入射角，β为衍射角，m为光谱级数，这里取m＝1，通过旋转衍射光栅122改变入射角α的大小从而改变衍射角β，实现各种不同波长复合的宽带光源经光栅衍射后的波长分离，使得波长对应遮光板124圆形通孔位置的光输出，实现一个宽波段可调谐的脉冲激光输出。

Claims (8)

1.一种基于超连续谱光源的宽波段可调谐脉冲光纤激光器,包括用于输出泵浦光的泵浦源，其特征在于：在泵浦光出射光轴水平方向右侧依次设置有光纤隔离器、功率放大器、第一透镜耦合器、高非线性光纤、第二透镜耦合器、中红外分束镜、光谱仪和滤波模块；

所述的功率放大器对抽运激光进行放大并输出；

所述的高非线性光纤用于产生平坦的超连续谱光源；

所述的第一透镜耦合器使普通单模光与高非线性光纤实现低损耗耦合；第二透镜耦合器实现宽带光源的低损耗耦合输出；

所述的中红外分束镜将分出1％左右的检测输出进入所述的光谱检测仪检测，其余光通过所述的滤波模块进而产生所需波长的脉冲激光输出。

2.根据权利要求1所述的基于超连续谱光源的宽波段可调谐脉冲光纤激光器，其特征在于：所述的泵浦源为2μm波长的光纤激光器。

3.根据权利要求2所述的基于超连续谱光源的宽波段可调谐脉冲光纤激光器，其特征在于：所述的泵浦源为2μm波长的掺铥光纤激光器。

4.根据权利要求3所述的基于超连续谱光源的宽波段可调谐脉冲光纤激光器，其特征在于：所述的高非线性光纤为微结构硫化物光纤。

5.根据权利要求4所述的基于超连续谱光源的宽波段可调谐脉冲光纤激光器，其特征在于：所述的第一透镜耦合器和第二透镜耦合器为GaF2中红外NA匹配透镜。

6.根据权利要求5所述的基于超连续谱光源的宽波段可调谐脉冲光纤激光器，其特征在于：所述的滤波模块包括第一准直透镜、衍射光栅、第二准直透镜以及遮光板，所述的衍射光栅倾斜设置于所述的第一准直透镜光出射光轴水平方向的右侧，所述的第二准直透镜设置于所述的衍射光栅的正下方，第二准直透镜的正下方设置有遮光板；所述的遮光板上表面涂有吸光物质且设置有圆形通孔。

7.根据权利要求1所述的基于超连续谱光源的宽波段可调谐脉冲光纤激光器，其特征在于：所述的功率放大器包括半导体激光器、光纤合束器以及增益光纤，所述的半导体激光器的右侧依次设置光纤合束器和增益光纤。

8.根据权利要求7所述的基于超连续谱光源的宽波段可调谐脉冲光纤激光器，其特征在于：所述的增益光纤是稀土掺杂的双包层光纤。