CN218216091U

CN218216091U - 基于级联放大的中红外可调谐纯孤子光纤激光器

Info

Publication number: CN218216091U
Application number: CN202221765980.0U
Authority: CN
Inventors: 於林鹏; 梁金辉; 郭春雨; 阮双琛; 闫培光; 王金章
Original assignee: Shenzhen University
Current assignee: Shenzhen University
Priority date: 2022-07-07
Filing date: 2022-07-07
Publication date: 2023-01-03
Anticipated expiration: 2032-07-07

Abstract

本实用新型公开了一种基于级联放大的中红外可调谐纯孤子光纤激光器，其包括：飞秒脉冲激光器、第一级光纤放大器和第二级光纤放大器；飞秒脉冲激光器用于产生飞秒脉冲信号，并将飞秒脉冲信号传递至第一级光纤放大器；第一级光纤放大器用于将飞秒脉冲信号进行功率放大以及产生拉曼孤子；第二级光纤放大器用于将背景信号光回收循环再利用来放大拉曼孤子；本实用新型能够将背景信号光回收循环再利用以放大拉曼孤子的方式，获得更高输出功率和脉冲能量、更宽可调谐范围以及纯拉曼孤子的脉冲。

Description

基于级联放大的中红外可调谐纯孤子光纤激光器

技术领域

本实用新型涉及光纤激光技术领域，尤其涉及一种基于级联放大的中红外可调谐纯孤子光纤激光器。

背景技术

高功率中红外飞秒激光器因其在分子光谱学、遥感、激光手术以及材料加工等多个领域的广泛应用而具有极其重要的意义。相较于固体激光器，基于氟化物ZBLAN光纤的中红外飞秒激光器在系统紧凑性、环境可靠性以及高光束质量等方面具有明显优势。目前基于非线性偏振旋转锁模技术是实现中红外光纤激光器飞秒脉冲输出的有效手段，但锁模脉冲仅限于2.8μm、2.9μm、3.1μm以及3.5μm等几个波长，其波长可调谐性受到氟化物稀土离子增益带宽的限制。而在许多分子光谱学和传感探测的实际应用中，需要在大范围内能够波长连续可调谐的中红外飞秒激光器。

光纤中的孤子自频移(SSFS)效应可以用来突破类似的波长可调谐限制，提供具有宽带可调谐性的飞秒脉冲。SSFS效应能够使得原孤子脉冲脱离锁模脉冲的凯利边带向长波方向频移，从而获得非常干净完整的拉曼孤子。到目前为止，基于SSFS效应的可调谐飞秒激光器已在石英光纤、碲酸盐光纤、氟化物光纤以及硫系光纤中得到了深入研究。其中由于在中红外区域的高损耗，石英光纤中的拉曼孤子被限制在波长2.3μm处，而软玻璃光纤得益于较低的声子能量，可以支持拉曼孤子在中红外区域实现进一步频移。在软玻璃光纤中，相较于碲酸盐光纤和硫系光纤，氟化物光纤具有较低的非线性折射率和较大的反常色散，这使得通过氟化物光纤产生具有高脉冲能量和高峰值功率的拉曼孤子成为可能。

目前基于氟化物光纤中的SSFS效应实现中红外宽带可调谐脉冲输出的现有技术主要集中在以下方面：第一、利用近红外超快激光放大器作为泵浦源来产生高能超短脉冲，采用氟化物光纤作为频移光纤，实现中红外可调谐超快脉冲输出。例如，通过掺铒激光放大器以及具有高度非线性的InF3光纤的组合，实现了一个脉冲能量5nJ、波长可调谐范围2～4.3μm的中红外超快系统。虽然SSFS可以利用更为方便的近红外光纤激光器作为泵浦源，但是以中红外光纤激光器作为泵浦源具有初始泵浦波长更远，从而方便实现远波长处拉曼孤子脉冲的脉冲能量更大的优势。第二、利用基于氟化物光纤的超短脉冲振荡器及其放大器作为中红外泵浦源，同样采用氟化物光纤作为频移光纤的中红外可调谐超快系统，实现高能拉曼孤子脉冲输出。例如通过将Er:ZBLAN光纤振荡器及其放大器作为泵浦源，实现从2.8μm到3.6μm波长连续可调谐的瓦级拉曼孤子脉冲的超快系统。然而以上SSFS系统总是伴随着背景信号光或二阶拉曼孤子，从而限制了能量转换效率、拉曼频移范围以及光谱纯度。如何将一阶拉曼孤子从背景信号光或二阶拉曼孤子中选择出来从而获得纯拉曼孤子需要进一步的工作，而这无疑会增加系统结构复杂度以及操作难度。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种基于级联放大的中红外可调谐纯孤子光纤激光器，可以获得高功率中红外宽带可调谐纯拉曼孤子激光器，显著提高了中红外拉曼孤子光纤激光器的光谱纯度。

为实现上述目的，本实用新型提供一种基于级联放大的中红外可调谐纯孤子光纤激光器，包括：飞秒脉冲激光器、第一级光纤放大器和第二级光纤放大器；

所述飞秒脉冲激光器用于产生飞秒脉冲信号，并将所述飞秒脉冲信号传递至所述第一级光纤放大器；所述第一级光纤放大器用于将所述飞秒脉冲信号进行功率放大以及产生拉曼孤子；所述第二级光纤放大器用于将背景信号光回收循环再利用来放大所述拉曼孤子；所述第一级光纤放大器包括：第一偏振相关隔离器、第一二分之一波片、第一四分之一波片、第一泵浦激光器、第一泵浦光准直透镜、第一泵浦光激光二色镜、第一泵浦光激光聚焦透镜、第一光纤；所述第一偏振相关隔离器与所述第一二分之一波片相连，所述第一二分之一波片与所述第一四分之一波片相连，所述第一四分之一波片与所述第一泵浦光激光二色镜相连，所述泵浦光准至透镜的相对两侧分别与所述第一泵浦激光器和所述第一泵浦光激光二色镜相连，所述第一泵浦光激光二色镜与所述第一泵浦光激光聚焦透镜相连，所述第一泵浦光激光二色镜用于将经过所述四分之一波片的激光和经过所述第一泵浦光准直透镜的泵浦光组合，并传输至所述第一泵浦光激光聚焦透镜，所述第一泵浦光激光聚焦透镜与所述第一光纤相连；所述第二级光纤放大器包括：包层功率剥离器、第二光纤、第一光纤输出端帽、第一激光准直透镜；所述包层功率剥离器与所述第二光纤连接，所述第二光纤与所述第一光纤输出端帽连接，所述第一光纤输出端帽与所述第一激光准直透镜连接。

进一步地，所述飞秒脉冲激光器包括：第二泵浦激光器、第二泵浦光准直透镜、第二泵浦光激光二色镜、第二泵浦光激光聚焦透镜、第三光纤、第二光纤输出端帽、第二激光准直透镜、第三泵浦光激光二色镜、第二二分之一波片、偏振分光棱镜、第二偏振相关隔离器、金镜、第二四分之一波片；所述第二泵浦激光器与所述第二泵浦光准直透镜连接；所述第二泵浦光准直透镜与所述第二泵浦光激光二色镜连接；所述第二泵浦光激光二色镜与所述第二泵浦光激光聚焦透镜、第二四分之一波片连接，用于将来自所述第二泵浦光准直透镜和所述第二四分之一波片的泵浦光、激光进行组合，并传输至所述第二泵浦光激光聚焦透镜；所述第二泵浦光激光聚焦透镜与所述第三光纤连接，所述第二光纤输出端帽与所述第三光纤的另一端连接，所述第二光纤输出端帽还与所述第二激光准直透镜连接，所述第二激光准直透镜与所述第三泵浦光激光二色镜连接，所述第三泵浦光激光二色镜与所述第二二分之一波片连接，所述第二二分之一波片与所述偏振分光棱镜连接，所述偏振分光棱镜与所述第二偏振相关隔离器连接，用于向所述第一级光纤放大器输出飞秒脉冲信号，并向所述第二偏振相关隔离器输出激光，所述第二偏振相关隔离器和所述金镜连接，所述金镜和所述第二四分之一波片连接。

进一步地，所述第一光纤为掺铒的氟化物光纤，所述第一光纤为双层包光纤；所述第二光纤为掺镝的氟化物光纤，所述第二光纤为单层包光纤。

进一步地，所述第一光纤的铒离子掺杂浓度为7mol.％，长度为3.9m，纤芯直径为15μm，数值孔径为0.12，包层直径为260μm，被间隔为240μm的两个平面所截，包层数值孔径为0.46；所述第二光纤的镝离子掺杂浓度为0.2mol.％，长度为11m，纤芯直径为12.5μm，包层直径为125μm，数值孔径为0.16。

进一步地，所述第一泵浦激光器为976nm半导体泵浦激光器；所述第二级光纤放大器输出的拉曼孤子的中心波长为3.03μm-3.63μm，脉冲能量为0.4-31.8nJ。

进一步地，所述第三光纤为掺Er³⁺氟化物ZBLAN光纤，Er³⁺离子浓度为7mol.％，长度为2.4m，所述第一光纤是双包层光纤，纤芯直径为15μm，数值孔径为0.12，包层直径为260μm，被间隔为240μm的两个平面所截，包层数值孔径为0.46。

进一步地，所述第二泵浦激光器为976nm半导体泵浦激光器；所述第一光纤的光纤输入端、所述第一光纤输出端帽、所述第三光纤的光纤输入端、所述第二光纤输出端帽均具有8°角切割。

进一步地，所述第一光纤输出端帽、所述第二光纤输出端帽的材质为氟化锆，纤芯直径为200μm，所述第一光纤输出端帽和所述第二光纤通过熔接的方式连接，所述第三光纤输出端帽和所述第二光纤通过熔接的方式连接。

进一步地，所述第一级光纤放大器产生的拉曼孤子为3μm，背景光为2.8μm。

进一步地，所述第一光纤和第二光纤通过熔接的方式连接，所述功率剥除器用于剥除所述第一光纤和所述第二光纤熔接导致的损失的功率以及所述第一泵浦激光器剩余的976nm泵浦光；所述飞秒脉冲激光器和所述第一级光纤放大器通过空间耦合的方式连接。

本实用新型提供一种基于级联放大的中红外可调谐纯孤子光纤激光器，有益效果在于：能够将背景信号光回收循环再利用以放大拉曼孤子的方式，获得更高输出功率和脉冲能量、更宽可调谐范围以及纯拉曼孤子的脉冲。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例基于级联放大的中红外可调谐纯孤子光纤激光器的结构示意框图；

图2为本实用新型实施例基于级联放大的中红外可调谐纯孤子光纤激光器的第一级光纤放大器和第二级光纤放大器的结构示意图；

图3为本实用新型实施例基于级联放大的中红外可调谐纯孤子光纤激光器的飞秒脉冲激光器的结构示意图；

图4为本实用新型实施例基于级联放大的中红外可调谐纯孤子光纤激光器的第一级光纤放大器输出脉冲的光谱图；

图5为本实用新型实施例基于级联放大的中红外可调谐纯孤子光纤激光器的第二级光纤放大器输出脉冲的光谱图。

在附图中，各附图标记表示：

01、飞秒脉冲激光器；02、第一级光纤放大器；03、第二级光纤放大器；1、第二泵浦激光器；2、第二泵浦光准直透镜；3、第二泵浦光激光二色镜；4、第二泵浦光激光聚焦透镜；5、第三光纤；6、第二光纤输出端帽；7、第二激光准直透镜；8、第三泵浦光激光二色镜；9、第二二分之一波片；10、偏振分光棱镜；11、第二偏振相关隔离器；12、金镜；13、第二四分之一波片；21、第一偏振相关隔离器；22、第一二分之一波片；23、第一四分之一波片；24、第一泵浦激光器；25、第一泵浦光准直透镜；26、第一泵浦光激光二色镜；27、第一泵浦光激光聚焦透镜；28、第一光纤；29、包层功率剥离器；30、第二光纤；31、第一光纤输出端帽；32、第一激光准直透镜。

具体实施方式

为使得本实用新型的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而非全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，为一种基于级联放大的中红外可调谐纯孤子光纤激光器，包括：飞秒脉冲激光器01、第一级光纤放大器02和第二级光纤放大器03；其中，飞秒脉冲激光器01用于产生飞秒脉冲信号，并将飞秒脉冲信号传递至第一级光纤放大器02；第一级光纤放大器02用于将飞秒脉冲信号进行功率放大以及产生拉曼孤子；第二级光纤放大器03用于将背景信号光回收循环再利用来放大拉曼孤子。

本实施例提供的基于级联放大的中红外可调谐纯孤子光纤激光器，通过将背景信号光回收循环再利用以放大拉曼孤子的方式，获得更高输出功率和脉冲能量、更宽可调谐范围以及纯拉曼孤子的脉冲。该方案将解决SSFS无法直接提供足够高光谱纯度的中红外宽带可调谐飞秒脉冲的问题。

请参阅图2，第一级光纤放大器02包括：第一偏振相关隔离器21、第一二分之一波片22、第一四分之一波片23、第一泵浦激光器24、第一泵浦光准直透镜25、第一泵浦光激光二色镜26、第一泵浦光激光聚焦透镜27、第一光纤28；第一偏振相关隔离器21与第一二分之一波片22相连，第一二分之一波片22与第一四分之一波片23相连，第一四分之一波片23与第一泵浦光激光二色镜26相连，第一泵浦光准直透镜25的相对两侧分别与第一泵浦激光器24和第一泵浦光激光二色镜26相连，第一泵浦光激光二色镜26与第一泵浦光激光聚焦透镜27相连，第一泵浦光激光二色镜26用于将经过第一四分之一波片23的激光和经过第一泵浦光准直透镜25的泵浦光组合，并传输至第一泵浦光激光聚焦透镜27，第一泵浦光激光聚焦透镜27与第一光纤28相连。

请继续参阅图2，第二级光纤放大器03包括：包层功率剥离器29、第二光纤30、第一光纤输出端帽31、第一激光准直透镜32；包层功率剥离器29与第二光纤30连接，第二光纤30与第一光纤输出端帽31连接，第一光纤输出端帽31与第一激光准直透镜32连接。

在本实施例中，第一光纤28为掺铒的氟化物光纤，第一光纤28为双层包光纤；第二光纤30为掺镝的氟化物光纤，第二光纤30为单层包光纤。

第一光纤28的铒离子掺杂浓度为7mol.％，长度为3.9m，纤芯直径为15μm，数值孔径为0.12，包层直径为260μm，被间隔为240μm的两个平面所截，包层数值孔径为0.46；第二光纤30的镝离子掺杂浓度为0.2mol.％，长度为11m，纤芯直径为12.5μm，包层直径为125μm，数值孔径为0.16。其中，铒离子为三价铒离子Er³⁺，镝离子为三价镝离子Dy³⁺。

在本实施例中，飞秒脉冲激光器01的脉冲输出经过第一偏振相关隔离器21，防止来自级联放大器的反射光影响飞秒脉冲激光器01。第一二分之一波片22和第一四分之一波片23用来调整输入到级联放大器的种子脉冲偏振态。第一泵浦光准直透镜25用来准直第一泵浦激光器24输出的泵浦光，其中，第一泵浦激光器24为976nm半导体泵浦激光器，泵浦光和种子脉冲激光经过第一泵浦光激光二色镜26的组合后，由第一泵浦光激光聚焦透镜27耦合进第一光纤28中，形成正向泵浦结构。

其中第一级光纤放大器02产生的拉曼孤子为3μm，背景光为2.8μm。

本实施例将第一级光纤放大器02用作提高2.8μm飞秒脉冲信号光功率的放大器以及产生3μm拉曼孤子的频移器。而后将3μm拉曼孤子和2.8μm背景信号光注入到第二级光纤放大器03中，同时利用包层功率剥离器29剥除剩余的976nm泵浦光。

在一个实施例中，第一光纤28和第二光纤30通过熔接的方式连接，功率剥除器用于剥除第一光纤28和第二光纤30熔接导致的损失的功率；飞秒脉冲激光器01和第一级光纤放大器02通过空间耦合的方式连接。

本实施例通过使用熔接技术将第一光纤28和第二光纤30连接，由于该两种光纤轻微的模场不匹配，测得该熔接点实际信号光传输透过率为82％，而由于熔接导致损失的功率同样被包层功率剥离器29剥除。

请参阅图3，在一个实施例中，飞秒脉冲激光器01包括：第二泵浦激光器1、第二泵浦光准直透镜2、第二泵浦光激光二色镜3、第二泵浦光激光聚焦透镜4、第三光纤5、第二光纤输出端帽6、第二激光准直透镜7、第三泵浦光激光二色镜8、第二二分之一波片9、偏振分光棱镜10、第二偏振相关隔离器11、金镜12、第二四分之一波片13。

其中，第二泵浦激光器1与第二泵浦光准直透镜2连接；第二泵浦光准直透镜2与第二泵浦光激光二色镜3连接；第二泵浦光激光二色镜3与第二泵浦光激光聚焦透镜4、第二四分之一波片13连接，用于将来自第二泵浦光准直透镜2和第二四分之一波片13的泵浦光、激光进行组合，并传输至第二泵浦光激光聚焦透镜4；第二泵浦光激光聚焦透镜4与第三光纤5连接，第二光纤输出端帽6与第三光纤5的另一端连接，第二光纤输出端帽6还与第二激光准直透镜7连接，第二激光准直透镜7与第三泵浦光激光二色镜连接，第三泵浦光激光二色镜与第二二分之一波片9连接，第二二分之一波片9与偏振分光棱镜10连接，偏振分光棱镜10与第二偏振相关隔离器11连接，用于向第一级光纤放大器02输出飞秒脉冲信号，并向第二偏振相关隔离器11输出激光，第二偏振相关隔离器11和金镜12连接，金镜12和第二四分之一波片13连接。

其中，第三光纤5为掺Er³⁺氟化物ZBLAN光纤，Er³⁺离子浓度为7mol.％，长度为2.4m，第一光纤28是双包层光纤，纤芯直径为15μm，数值孔径为0.12，包层直径为260μm，被间隔为240μm的两个平面所截，包层数值孔径为0.46。

第二泵浦激光器1为976nm半导体泵浦激光器，发射波长为976nm的连续泵浦光，通过第二泵浦光准直透镜2和第二泵浦光激光聚焦透镜4聚焦到第三光纤5的内包层中。第二泵浦光激光二色镜3和第三泵浦光激光二色镜分别用来组合和分离2.8μm激光和976nm泵浦光。第二偏振相关隔离器11用来保证激光在环形腔内的单向循环，同时与第二二分之一波片9、第二四分之一波片13组成被动锁模器件，用来启动和维持锁模运行。偏振分光棱镜10用来作为脉冲输出端口，金镜12使得光路构成环形激光谐振腔。飞秒脉冲激光器01获得工作在孤子区域的锁模脉冲，脉宽为257fs。

在本实施例中，第一泵浦激光器24和第二泵浦激光器1均为976nm半导体泵浦激光器，其是光纤耦合输出的多模半导体激光器。

在一个实施例中，第一光纤输出端帽31、第二光纤输出端帽6的材质为氟化锆，纤芯直径为200μm，第一光纤输出端帽31和第一光纤28通过熔接的方式连接，第二光纤输出端帽6和第二光纤30通过熔接的方式连接。

第一光纤28的光纤输入端、第一光纤输出端帽31、第三光纤5的光纤输入端、第二光纤输出端帽6均具有8°角切割。

8°角切割的第二光纤输出端帽6熔接到第三光纤5的输出端，防止激光器长时间运行导致光纤端面损坏，其长度约350μm。

8°角切割的第一光纤输出端帽31被拼接在第二光纤30输出端，以防止光纤输出端在高功率脉冲输出下损坏。掺Dy³⁺氟化物光纤放大器的输出光束由第一激光准直透镜32进行准直用来进行数据测量。

请参阅图4，图4展示了第一级光纤放大器02输出脉冲的光谱演变，随着泵浦功率的增加，2.8μm飞秒脉冲的功率得到放大且在3μm处形成拉曼孤子，并逐渐向更长的波长区域移动。第一级光纤放大器02输出拉曼孤子的中心波长始终位于第二光纤30的辐射截面内，这有利于第二级光纤放大器03通过回收循环再利用2.8μm背景信号光来放大拉曼孤子。

请参阅图5，图5展示了第二级光纤放大器03输出脉冲的光谱演变，随着泵浦功率的增加，拉曼孤子的中心波长可以实现从3.03μm到3.63μm的连续可调谐。在输出光谱中未观察到2.8μm背景信号光或者二阶拉曼孤子，始终保持着具有优质光谱纯度的纯拉曼孤子状态。最终在20W的泵浦功率下，中心波长位于3.63μm的纯拉曼孤子实现31.8nJ的脉冲能量以及210fs的脉冲持续时间，对应于151kW的峰值功率。

本实施例提供的基于级联放大的中红外可调谐纯孤子光纤激光器，表明本实用新型基于级联放大创新性地通过将背景信号光回收循环再利用来放大拉曼孤子的方式，为开发高功率高脉冲能量、宽带波长可调谐以及纯拉曼孤子的脉冲光纤激光器提供了一条有效途径。

应当说明的是，以上实施例是出于对本实用新型的技术方案进行详细说明的案例而非局限。本实用新型同样可应用在其他基于SSFS的纯拉曼孤子光纤激光器系统，例如掺Er³⁺和掺Tm³⁺光纤级联放大的光纤激光器，掺Tm³⁺和掺Ho³⁺光纤级联放大的光纤激光器等等。对于本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型技术方案精神范畴的，均应涵盖在本实用新型所附权利要求的保护范围内。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

以上为对本实用新型所提供的一种基于级联放大的中红外可调谐纯孤子光纤激光器的描述，对于本领域的技术人员，依据本实用新型实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims

1.一种基于级联放大的中红外可调谐纯孤子光纤激光器，其特征在于，包括：飞秒脉冲激光器、第一级光纤放大器和第二级光纤放大器；

所述飞秒脉冲激光器用于产生飞秒脉冲信号，并将所述飞秒脉冲信号传递至所述第一级光纤放大器；所述第一级光纤放大器用于将所述飞秒脉冲信号进行功率放大以及产生拉曼孤子；所述第二级光纤放大器用于将背景信号光回收循环再利用来放大所述拉曼孤子；

所述第一级光纤放大器包括：第一偏振相关隔离器、第一二分之一波片、第一四分之一波片、第一泵浦激光器、第一泵浦光准直透镜、第一泵浦光激光二色镜、第一泵浦光激光聚焦透镜、第一光纤；所述第一偏振相关隔离器与所述第一二分之一波片相连，所述第一二分之一波片与所述第一四分之一波片相连，所述第一四分之一波片与所述第一泵浦光激光二色镜相连，所述泵浦光准至透镜的相对两侧分别与所述第一泵浦激光器和所述第一泵浦光激光二色镜相连，所述第一泵浦光激光二色镜与所述第一泵浦光激光聚焦透镜相连，所述第一泵浦光激光二色镜用于将经过所述四分之一波片的激光和经过所述第一泵浦光准直透镜的泵浦光组合，并传输至所述第一泵浦光激光聚焦透镜，所述第一泵浦光激光聚焦透镜与所述第一光纤相连；

所述第二级光纤放大器包括：包层功率剥离器、第二光纤、第一光纤输出端帽、第一激光准直透镜；所述包层功率剥离器与所述第二光纤连接，所述第二光纤与所述第一光纤输出端帽连接，所述第一光纤输出端帽与所述第一激光准直透镜连接。

2.根据权利要求1所述的基于级联放大的中红外可调谐纯孤子光纤激光器，其特征在于，所述飞秒脉冲激光器包括：

第二泵浦激光器、第二泵浦光准直透镜、第二泵浦光激光二色镜、第二泵浦光激光聚焦透镜、第三光纤、第二光纤输出端帽、第二激光准直透镜、第三泵浦光激光二色镜、第二二分之一波片、偏振分光棱镜、第二偏振相关隔离器、金镜、第二四分之一波片；

所述第二泵浦激光器与所述第二泵浦光准直透镜连接；所述第二泵浦光准直透镜与所述第二泵浦光激光二色镜连接；所述第二泵浦光激光二色镜与所述第二泵浦光激光聚焦透镜、第二四分之一波片连接，用于将来自所述第二泵浦光准直透镜和所述第二四分之一波片的泵浦光、激光进行组合，并传输至所述第二泵浦光激光聚焦透镜；所述第二泵浦光激光聚焦透镜与所述第三光纤连接，所述第二光纤输出端帽与所述第三光纤的另一端连接，所述第二光纤输出端帽还与所述第二激光准直透镜连接，所述第二激光准直透镜与所述第三泵浦光激光二色镜连接，所述第三泵浦光激光二色镜与所述第二二分之一波片连接，所述第二二分之一波片与所述偏振分光棱镜连接，所述偏振分光棱镜与所述第二偏振相关隔离器连接，用于向所述第一级光纤放大器输出飞秒脉冲信号，并向所述第二偏振相关隔离器输出激光，所述第二偏振相关隔离器和所述金镜连接，所述金镜和所述第二四分之一波片连接。

3.根据权利要求1所述的基于级联放大的中红外可调谐纯孤子光纤激光器，其特征在于，

所述第一光纤为掺铒的氟化物光纤，所述第一光纤为双层包光纤；

所述第二光纤为掺镝的氟化物光纤，所述第二光纤为单层包光纤。

4.根据权利要求3所述的基于级联放大的中红外可调谐纯孤子光纤激光器，其特征在于，

所述第一光纤的铒离子掺杂浓度为7mol.％，长度为3.9m，纤芯直径为15μm，数值孔径为0.12，包层直径为260μm，被间隔为240μm的两个平面所截，包层数值孔径为0.46；

所述第二光纤的镝离子掺杂浓度为0.2mol.％，长度为11m，纤芯直径为12.5μm，包层直径为125μm，数值孔径为0.16。

5.根据权利要求1所述的基于级联放大的中红外可调谐纯孤子光纤激光器，其特征在于，

所述第一泵浦激光器为976nm半导体泵浦激光器；

所述第二级光纤放大器输出的拉曼孤子的中心波长为3.03μm-3.63μm，脉冲能量为0.4-31.8nJ。

6.根据权利要求2所述的基于级联放大的中红外可调谐纯孤子光纤激光器，其特征在于，

所述第三光纤为掺Er³⁺氟化物ZBLAN光纤，Er³⁺离子浓度为7mol.％，长度为2.4m，所述第一光纤是双包层光纤，纤芯直径为15μm，数值孔径为0.12，包层直径为260μm，被间隔为240μm的两个平面所截，包层数值孔径为0.46。

7.根据权利要求2所述的基于级联放大的中红外可调谐纯孤子光纤激光器，其特征在于，

所述第二泵浦激光器为976nm半导体泵浦激光器；

所述第一光纤的光纤输入端、所述第一光纤输出端帽、所述第三光纤的光纤输入端、所述第二光纤输出端帽均具有8°角切割。

8.根据权利要求2所述的基于级联放大的中红外可调谐纯孤子光纤激光器，其特征在于，

所述第一光纤输出端帽、所述第二光纤输出端帽的材质为氟化锆，纤芯直径为200μm，所述第一光纤输出端帽和所述第一光纤通过熔接的方式连接，所述第二光纤输出端帽和所述第二光纤通过熔接的方式连接。

9.根据权利要求1所述的基于级联放大的中红外可调谐纯孤子光纤激光器，其特征在于，

所述第一级光纤放大器产生的拉曼孤子为3μm，背景光为2.8μm。

10.根据权利要求1所述的基于级联放大的中红外可调谐纯孤子光纤激光器，其特征在于，

所述第一光纤和第二光纤通过熔接的方式连接，所述功率剥除器用于剥除所述第一光纤和所述第二光纤熔接导致的损失的功率以及所述第一泵浦激光器剩余的976nm泵浦光；

所述飞秒脉冲激光器和所述第一级光纤放大器通过空间耦合的方式连接。