一种谐振腔超连续谱光源输出装置的制作方法

本发明涉及光纤激光器领域，更具体地，涉及一种谐振腔超连续谱光源输出装置。

背景技术：

本发明涉及的超连续谱光源是一种脉冲激光光源，具有相对于可调谐激光器更宽的光谱范围。当强光在非线性介质中传输时，受自相位调制(spm)、交叉相位调制(xpm)、四波混频(fwm)、受激拉曼散射(srs)、色散波频移、孤子自频移等非线性效应和色散效应的共同作用，使得光谱极大展宽，而产生超连续谱光源，其超连续谱光源光谱范围可覆盖紫外到近红外区域。

由于超连续谱具有光谱宽、空间相干性的特点，在材料分析、光学相干层析、光纤通信和光电对抗等方面有重要应用。

目前，现有技术中超连续谱光源的输出装置主要是利用光脉冲腔外泵浦光子晶体光纤从而产生超连续谱光源，其产生的超连续谱光束质量好，光谱范围宽，平坦度好；但是与普通光纤熔接损耗大，所需要的光脉冲的强度较大，且光纤长度较长，成本较高。

技术实现要素：

本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的谐振腔超连续谱光源输出装置。

根据本发明的一个方面，提供一种谐振腔超连续谱光源输出装置，包括光学谐振腔、掺镱光纤、激光器、声光调制器和拉锥光纤；

所述光学谐振腔，用于控制光束腔内震荡功能并输出超连续谱光源；

所述掺镱光纤，作为所述超连续谱光源的增益介质；

所述激光器，作为所述超连续谱光源的泵浦源；

所述声光调制器，用于输出特定频率的激光脉冲；

所述拉锥光纤，用于增强所述超连续谱光源的非线性效应及短波方向的能量；

所述声光调制器、掺镱光纤、激光器和拉锥光纤依次相连，且位于所述光学谐振腔内；所述声光调制器和所述拉锥光纤还分别与所述光学谐振腔相连接。

进一步，所述拉锥光纤包括一个拉锥区域；或者

多个拉锥区域，各拉锥区域相互级联，且各拉锥区域具有相同或者不相同的拉锥参数。

进一步，所述拉锥光纤为多模光纤、单模光纤和光子晶体光纤中的任意一种。

进一步，所述拉锥光纤为在绝热拉锥条件下进行熔融拉锥处理后形成具有一个或多个拉锥区域的光纤，且每个拉锥区域的两端具有对称的锥区结构。

进一步，所述光学谐振腔包括第一光纤光栅和第二光纤光栅，所述第一光纤光栅与所述声光调制器相连接，所述第二光纤光栅与所述拉锥光纤相连接；所述第二光纤光栅用于输出所述超连续谱光源。

进一步，所述第二光纤光栅的一端连接所述拉锥光纤，另一端连接有输出光纤；

所述输出光纤经过斜切处理，用于接收所述第二光纤光栅输出的超连续谱光源并对外输出。

进一步，所述声光调制器还连接信号发生器；

所述信号发生器，用于设置光信号参数，以使所述声光调制器输出特定频率的激光脉冲；

进一步，所述激光器包括相互连接的半导体激光器和光纤合束器；

所述光纤合束器的一端连接掺镱光纤，另一端连接拉锥光纤；

所述半导体激光器，用于作为所述超连续谱光源的泵浦源，通过所述光纤合束器将激光耦合进所述光学谐振腔，输出与所述特定频率相同频率的调q激光脉冲信号。

进一步，所述特定频率的范围为几赫兹到几兆赫兹。

进一步，所述声光调制器还连接声光调制器驱动器及驱动电源，所述声光调制器驱动器用于根据所述声光调制器的规格选择驱动电源参数，所述驱动电源用于给声光调制器驱动供电。

本申请提出一种基于拉锥光纤的谐振腔超连续谱光源输出装置，通过第一光纤光栅和第二光纤光栅形成光学谐振腔，通过拉锥光纤的非线性效应对激光器输出的脉冲信号进行展宽，直接通过所述光学谐振腔输出超连续谱光源，简化了现有超连续谱光源输出装置的结构，在泵浦功率较低情况下实现光谱展宽，空间相干性好，降低了成本，且光-光转化效率高。

附图说明

图1为本发明所述一种谐振腔超连续谱光源输出装置示意图；

图2为本发明所述拉锥光纤示意图。

附图标记说明

1、第一光纤光栅，2、声光调制器，3、信号发生器，4、掺镱光纤，5、光纤合束器，6、半导体激光器，7、拉锥光纤，8、第二光纤光栅，9、输出光纤。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1所示，为本发明一种谐振腔超连续谱光源输出装置，包含本说明书的全部可选实施例，具体包括：

依次连接的第一光纤光栅1、声光调制器2、掺镱光纤4、光纤合束器5、拉锥光纤7、第二光纤光栅8和输出光纤9，所述声光调制器2还连接信号发生器3，所述光纤合束器5还连接半导体激光器6。

本实施例所述装置由一对高反射率光纤光栅、声光调制器、信号发生器、掺杂光纤、光纤合束器、半导体激光器和拉锥光纤组成。其中，光纤光栅对形成谐振腔；半导体激光器作泵浦源；掺杂光纤作增益工作物质；拉锥光纤具有高非线性系数，是用于产生超连续谱的非线性介质；产生的超连续谱光源由输出光纤输出。

作为一个较简要的实施例，本发明提供的一种基于拉锥光纤的谐振腔超连续谱光源输出装置包括光学谐振腔、掺镱光纤、激光器、声光调制器和拉锥光纤；

所述光学谐振腔，用于控制光束腔内震荡功能并输出超连续谱光源；

所述掺镱光纤，用于作为所述超连续谱光源的增益介质；

所述激光器，用于作为所述超连续谱光源的泵浦源；

所述声光调制器，用于输出特定频率的激光脉冲；

所述拉锥光纤，用于增强所述超连续谱光源的非线性效应及短波方向的能量；

所述声光调制器、掺镱光纤、激光器和拉锥光纤依次相连，且位于所述光学谐振腔内；所述声光调制器和所述拉锥光纤还分别与所述光学谐振腔相连接。

本发明利用拉锥光纤作为所述超连续谱光源的非线性介质，可以获得良好的非线性效应，并且可以增强所述超连续谱光源的短波方向的能量。

普通光纤通过拉锥即可获得高非线性系数，并且经拉锥处理改变了光纤色散特性，减小光纤零色散波长，更容易增强超连续谱短波方向的能量。激光在绝热拉锥条件下得到的拉锥光纤中传输时损耗小，且光纤两端不经过处理，与激光器中其它光纤熔接损耗小，提高超连续谱光源的光-光转换效率。

光子晶体光纤进行拉锥处理时，不仅使光子晶体光纤具有更强的非线性效应，同时改变光子晶体光纤的零色散波长，使短波方向能量更强。而由谐振腔直接输出超连续谱可以简化超连续谱光源的结构，随着激光在腔内震荡，使得在泵浦功率较低情况下即可实现光谱展宽。

所述掺镱光纤作为增益工作物质，可选取适当掺杂浓度及光纤长度，以提高光-光转换效率。根据实验效果，当掺杂浓度为3.9db/m，光纤长度为4m时，可实现最佳光谱展宽以及光-光转换效率。

基于所述较简要的实施例的另一个可选的实施例，所述拉锥光纤包括一个拉锥区域；或者

多个拉锥区域，各拉锥区域相互级联，且各拉锥区域具有相同或者不相同的拉锥参数。

本发明所述拉锥光纤可以包含一个拉锥区域，也可以包含多个拉锥区域。当所述拉锥光纤包含多个拉锥区域时，每一个拉锥区域相互级联，并且每一个拉锥区域可以具有相同的拉锥参数，也可以具有不同拉锥参数。

基于所述较简要的实施例的另一个可选的实施例，所述拉锥光纤为多模光纤、单模光纤和光子晶体光纤中的任意一种。

如前所述，利用多模光纤或单模光纤的普通光纤经过拉锥处理作为非线性介质，制作过程非常简单，拉锥光纤两端未经处理，与谐振腔内光纤匹配，当拉锥过程满足绝热拉锥条件时，激光在拉锥光纤中传输损耗较小，因此基于拉锥光纤的超连续谱光源具有较高光-光转换效率。

而利用光子晶体光纤经过拉锥处理作为非线性介质，拉锥光子晶体光纤具有更大非线性系数，较短光纤即可实现超连续谱输出，且在满足绝热拉锥条件下，光在光纤中传输损耗更小。

基于所述较简要的实施例的另一个可选的实施例，所述拉锥光纤为在绝热拉锥条件下进行熔融拉锥处理后形成具有一个或多个拉锥区域的光纤，且每个拉锥区域的两端具有对称的锥区结构，如图2所示。所述对称的锥区结构可以减少激光在拉锥光纤传输损耗。

所述拉锥光纤相对于拉锥之前具有更细的直径，包层直径为125μm的光纤，可拉锥至直径为10μm。在实际使用时，为避免外力损坏，可制作带有夹具的外壳并设计散热装置，将拉锥光纤放置在所述外壳中；并在所述拉锥光纤的适当位置涂高折胶，剥除多余包层光，防止所述拉锥光纤被烧毁。

基于所述较简要的实施例的另一个可选的实施例，所述光学谐振腔包括第一光纤光栅和第二光纤光栅，所述第一光纤光栅与所述声光调制器相连接，所述第二光纤光栅与所述拉锥光纤相连接；所述第二光纤光栅用于输出所述超连续谱光源。

所述第一光纤光栅和第二光纤光栅构成光学谐振腔，且所述第一光纤光栅和第二光纤光栅具有高反射率；激光在所述光学谐振腔内震荡实现光谱展宽。所述光学谐振腔内光纤可由单模光纤或者多模光纤搭建。

所述第二光纤光栅的一端连接所述拉锥光纤，另一端连接有输出光纤；

所述输出光纤经过斜切处理，用于接收所述第二光纤光栅输出的超连续谱光源并对外输出。

所述第二光纤光栅只对波长1064nm的光有反射作用，因此超连续谱激光可由所述第二光纤光栅输出。

为了避免菲涅尔反射，防止输出端损坏输出光纤可熔接输出端冒或者采取斜切处理。

基于所述较简要的实施例的另一个可选的实施例，所述声光调制器还连接信号发生器；

所述信号发生器，用于设置光信号参数，以使所述声光调制器输出特定频率的激光脉冲。

所述激光器包括相互连接的半导体激光器和光纤合束器；

所述光纤合束器的一端连接掺镱光纤，另一端连接拉锥光纤；

所述半导体激光器，用于作为所述超连续谱光源的泵浦源，通过所述光纤合束器将激光耦合进所述光学谐振腔，输出与所述特定频率相同频率的调q激光脉冲信号。

所述特定频率的范围为几赫兹到几兆赫兹。所述调q激光脉冲信号经过具有高非线性系数的拉锥光纤，产生非线性效应，光谱展宽形成超连续谱光源。

所述声光调制器还连接声光调制器驱动器及驱动电源，所述声光调制器驱动器用于根据所述声光调制器的规格选择驱动电源参数，所述驱动电源用于给声光调制器驱动供电。在使用中应注意声光调制器损坏阈值，避免超出阈值而损坏所述声光调制器。

本发明采用拉锥光纤作为非线性光纤，拉制过程简单，减少光纤使用量，节约成本；直接将非线性光纤接入谐振腔内，不需要采用放大级或腔外泵浦形式，结构简单，可以输出高输出功率、宽光谱范围、平坦度好和空间相干性好的超连续谱。

最后，本申请的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。