波段的激发光(该波段可为I μ m、1.5 μ m或2 μ m波段附近)。有增益光纤3产生的激发光通过隔离器4时只有顺着隔离器方向的光通过，与其相反方向的光被阻止。经过隔离器4的光在经过偏振控制器5的偏振控制后输入到调制深度可变的饱和吸收体6中产生了锁模脉冲；产生的锁模脉冲通过非增益光纤8的来改善它的色散和非线性效应，使其达到一定的平衡，形成稳定的锁模脉冲在环形腔中振荡。在调制深度可变的饱和吸收体6与非增益光纤8之间插入一个耦合器7是为了将激光器环行器中的锁模脉冲导入到光纤输出尾端输出。
[0023]线性腔结构的锁模光纤激光器主要是通过两端的反射器9来形成激光谐振腔。
[0024]图2、图3中所采用的调制深度可变的饱和吸收体6，可应用饱和吸收材料的交叉吸收调制效应、交叉偏振吸收调制效应和偏振吸收效应来实施，本发明给出了三种实施方式仅用于分别解释上述的三种调制效应，并不用于限定本发明。
[0025]本发明所述的调制深度可变的饱和吸收体的第一种实施结构如图4所示。由宽带饱和吸收体13、外加耦合器14和外加激光器15依次连接组成。宽带饱和吸收体13可采用新型的二维材料如:石墨烯、二硫化钼等，主要是利用二维材料的超宽的光饱和吸收中的交叉吸收调制效应，当外加激光器15发出一定能量的光通过外加耦合器14后被宽带的饱和吸收体13吸收，使得价带中的部分能带被填满，本发明所述的锁模光纤激光器中循环的光被宽带的饱和吸收体13吸收后，仅用于填充之前没有被填充的能带。因此通过改变外加激光器15的输出光功率就能实现交叉吸收调制，从而变相地改变了宽带的饱和吸收体13的调制深度，进一步调制了锁模脉冲的宽度。
[0026]本发明所述的调制深度可变的饱和吸收体的第二种实施结构如图5所示，它是对第一种实施结构的变化，即在外加耦合器14和外加激光器15之间增加一外加偏振控制器16，具体由宽带饱和吸收体13、外加耦合器14、外加偏振控制器16和外加激光器15依次连接组成。宽带饱和吸收体13可设计成偏振相关结构的饱和吸收体。应用二维材料的超宽的光饱和吸收效应与结构的偏振相关性，使得宽带饱和吸收体13具有交叉偏振吸收调制效应，当外加激光器15发出一定能量的光通过外加偏振控制器16获得具有一定偏振的光，在通过外加耦合器14后，偏振光被宽带的饱和吸收体13吸收，使得价带中的部分能带被填满，而被填充的价带的载流子与偏振光的偏振特性相关，也就是说不同方向的偏正光带来不同的载流子填充程度。因此通过改变偏振控制器就可实现交叉偏振吸收调制，从而进一步改变了宽带饱和吸收体13的调制深度，实现了锁模脉冲的宽度调制。
[0027]本发明所述的调制深度可变的饱和吸收体的第三种实施结构如图6所示。它仅由宽带饱和吸收体13和外加偏振控制器16组成。主要是将宽带饱和吸收体13设计成偏振相关结构的饱和吸收体。利用偏振光与宽带饱和吸收体的饱和吸收体深度的相关效应，实现偏振吸收调制效应。通过改变外加偏振控制器16的偏振方向来改变宽带饱和吸收体13的调制深度，从而实现锁模脉冲的宽度调制。
[0028]本发明还可以把脉宽可调谐的锁模光纤激光器作为种子源的光脉冲直接输入到非线性介质，产生超连续谱，从端口输出，如图7所示。即省去放大器。
[0029]以上所述仅为本发明的实施案例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种基于脉宽可调的锁模光纤激光器的超连续谱光源，其特征在于:由脉冲宽度可调的锁模光纤激光器和非线性介质连接组成，或者由脉冲宽度可调的锁模光纤激光器、放大器和非线性介质依次连接组成；所述放大器用于对锁模光纤激光器的输出脉冲能量进行放大；所述非线性介质，通过其非线性效应和色散效应将输入到非线性介质的高能量脉冲演化成超连续光谱，然后输出超连续光谱；其中: 所述锁模光纤激光器，用于产生脉冲宽度可调谐的激光，其结构腔是环形的或线的性，或者是8字形的； 所述的脉宽可调的锁模光纤激光器，包括:栗浦激光器，栗浦合束器，增益光纤，非增益光纤，饱和吸收体，耦合器，偏振控制器；其中: 所述栗浦激光器，通过接入栗浦合束器，对增益光纤进行栗浦； 所述栗浦合束器，用于将多个栗浦激光器进行合束栗浦； 所述增益光纤，连接于栗浦合束器之后，用于对所述的锁模光纤激光器提供增益源或自发辐射源；所述的锁模光纤激光器产生的脉冲的中心波长主要取决于该增益光纤的掺杂类型和结构，所述增益光纤为掺镱光纤、掺铒光纤或掺铥光纤，其对应的输出波长分别位于Iμ m、1.5 μ m、2 μ m 波段附近； 所述非增益光纤，用于对所述的锁模光纤激光器中的整体色散和非线性进行调控，以保证输出脉冲的稳定； 所述饱和吸收体，用于调节所述的锁模光纤激光器的输出脉冲宽度，其调制深度可变，即通过饱和吸收体的偏振吸收调制、交叉吸收调制效应或偏振交叉吸收调制，来调节饱和吸收体的调制深度，从而控制所述的锁模光纤激光器输出脉冲的宽度，实现脉宽可调； 所述耦合器，用于把锁模光纤激光器内部的多束光耦合到一路或者多路中，或者把一束光耦合到多路中，起到光束分流和耦合的作用；还用于把所述的锁模光纤激光器所产生的锁模脉冲导出激光器，输出到放大器或非线性介质中；还用于把光耦合到非增益光纤中，形成特殊的腔结构；还用于将其他特殊的器件耦合进入所述的锁模光纤激光器中； 所述偏振控制器，用于对初始光脉冲形成产生微小偏振扰动，以到达稳定脉冲形成条件； 对于环形和8字形腔结构的锁模光纤激光器，还包括一隔离器，该隔离器连接于增益光纤与偏振控制器之间，用于保证光束在所述锁模光纤激光器中传输时只向着一个方向传输； 对于线性腔结构的锁模光纤激光器，还包括一反射器，放置于线性腔结构的锁模光纤激光器的两端，用于形成光纤激光器的腔体。2.根据权利要求1所述的超连续谱光源，其特征在于:所述的非线性介质材料选自光子晶体光纤、不规则微结构光纤、微结构光纤、微纳光纤、硫化物光纤、碲化物光纤等。3.根据权利要求1所述的超连续谱光源，其特征在于:所述的调制深度可变的饱和吸收体，由宽带饱和吸收体、外加耦合器和外加激光器依次连接组成；通过改变外加激光器的输出光功率实现交叉吸收调制，从而改变宽带饱和吸收体的调制深度，实现锁模脉冲的宽度调制。4.根据权利要求1所述的超连续谱光源，其特征在于:所述的调制深度可变的饱和吸收体，由宽带饱和吸收体、外加耦合器、外加偏振控制器和外加激光器依次连接组成；其中，宽带饱和吸收体设计成偏振相关结构的饱和吸收体；通过改变外加偏振控制器可实现交叉偏振吸收调制，从而改变宽带饱和吸收体的调制深度，实现锁模脉冲的宽度调制。5.根据权利要求1所述的超连续谱光源，其特征在于:所述的调制深度可变的饱和吸收体，由宽带饱和吸收体和外加偏振控制器连接组成；其中，宽带饱和吸收体设计成偏振相关结构的饱和吸收体；通过改变外加偏振控制器的偏振方向来改变宽带饱和吸收体的调制深度，实现锁模脉冲的宽度调制。6.根据权利要求3、4或5所述的超连续谱光源，其特征在于:所述的宽带饱和吸收体13采用二维材料:石墨烯或二硫化钼。
【专利摘要】本发明属于光纤激光光源技术领域，具体为一种基于脉宽可调的光纤激光器的超连续光谱光源。本发明的超连续谱光源由脉冲宽度可调的锁模光纤激光器和非线性介质连接组成，或者由脉冲宽度可调的锁模光纤激光器、放大器和非线性介质依次连接组成；所述放大器用于对锁模光纤激光器的输出脉冲能量进行放大；所述非线性介质，通过其非线性效应和色散效应将输入到非线性介质的高能量脉冲演化成超连续光谱，然后输出超连续光谱；本发明通过灵活地操纵锁模光纤激光器的输出脉宽和功率，就可实现对超连续谱的光谱宽度和能量进行灵活地调控。可应用于生物医学、遥感探测、环境检测、光学检测、多通道光纤通信及光谱学等方面。
【IPC分类】H01S3/067, H01S3/094, H01S3/16, H01S3/10
【公开号】CN105071205
【申请号】CN201510457174
【发明人】何晓颖, 徐敏
【申请人】复旦大学
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年7月30日