一种高功率中红外超连续谱激光器的制作方法

本发明涉及一种高功率中红外超连续谱激光器。

背景技术：

1、超连续谱的产生是指高强度激光泵浦非线性介质，在色散和非线性效应共同作用下，光谱获得极大展宽的现象。中红外波段超连续谱覆盖众多分子的特征吸收谱线，在生物医学、光谱学、光学相干层析和环境科学等领域有着广泛的需求。经过数十年的发展，研究者们已经完成了对超连续谱产生涉及的非线性效应和色散作用过程的系统研究，并深入开展了不同光纤材料、不同抽运条件、不同级联架构下超连续谱产生的研究工作。

2、目前，虽然已经实现了瓦量级2-5μm超连续谱激光的输出，然而由于受激光器结构、光纤材料和技术手段限制，目前3-5μm波段的超连续谱仍然存在功率占比低等问题。采用传统的单波长皮秒或者飞秒源作为泵浦源泵浦非线性光纤，获得的超连续光谱不可避免的存在残余泵浦尖峰。因此，现有的改进技术方案是采用平坦的超连续源作为泵浦源泵浦中红外非线性光纤，但是，想要获得更远的长波红外光谱，就得采用级联结构，在此级联结构下，当使用覆盖中红外波段的超连续谱作为泵浦源时，由于受到石英基合束器的限制(泵浦源的长波段具有高损耗)，无法实现全光纤放大结构的光谱长波拓展，也就难以实现光谱的短波成分向长波成分转移，导致超连续谱中的长波占比比较低。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高功率中红外超连续谱激光器。

2、本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

3、本发明的第一方面，提供一种高功率中红外超连续谱激光器，包括：

4、总泵浦源，通过种子源经过多级放大器和非线性光纤进行功率放大和展宽，实现2～2.7μm超连续输出；

5、掺锗光纤，与总泵浦源连接，将长波的截止波长扩展至3.6μm，实现2～3.6μm超连续谱激光输出；

6、有源氟化物光纤，与掺锗光纤连接，包括二色镜dm、976nm激光的第五泵浦源和掺er的zblan光纤，所述二色镜dm对2.8～3.6μm波段的激光高透，同时对976nm波段的激光高反；以2.8～3.6μm波段的激光作为信号光，第五泵浦源作为泵浦光，通过聚焦透镜l3耦合进入掺er的zblan光纤，对2.8μm～3.6μm波段的激光进行放大，同时在拉曼孤子自频移的作用下将长波的截止波长扩展至4μm，实现2～4μm高功率超连续谱激光输出；

7、无源氟化物光纤，与有源氟化物光纤连接，所述无源氟化物光纤为inf3光纤，在拉曼孤子自频移的作用下，长波截止波长继续扩展到5μm，最终实现3～5μm高功率超连续谱激光输出。

8、进一步地，所述总泵浦源包括顺次连接的：1.55μm种子源、第一隔离器、第一合束器、第一掺镱铒光纤eydf、第二隔离器、第二合束器、第二掺镱铒光纤eydf、第三隔离器、单模光纤、第三合束器、第一掺铥光纤tdf、第四隔离器、第四合束器、第二掺铥光纤tdf、第五隔离器；

9、第一合束器的另一输入端连接976nm激光的第一泵浦源，第二合束器的另一输入端连接976nm激光的第二泵浦源，第三合束器的另一输入端连接793nm激光的第三泵浦源，第四合束器的另一输入端连接793nm激光的第四泵浦源。

10、进一步地，所述有源氟化物光纤还包括第一准直透镜l1、第二准直透镜l2，第一准直透镜l1设置于第五泵浦源与二色镜dm之间，第二准直透镜l2设置于有源氟化物光纤和二色镜dm之间。

11、本发明的有益效果是：

12、在本发明的一示例性实施例中，采用锗酸盐光纤(掺锗光纤)级联稀土掺杂的zblan(掺er的zblan光纤)进行功率放大后继续抽运inf3光纤的方式，引入二色镜dm，滤出所需波段作为信号光，同时利用掺杂氟化物光纤的放大和非线性拓展特性，将信号光进行放大展宽后再进行拓展，提升了2～4μm波段的功率；继续抽运红外透过窗口更远的光纤(即inf3光纤)，将放大后的信号光再次拓展，即获得高功率3～5μm超连续激光，大幅提升该波段的功率密度，改善现有输出功率小等问题。

技术特征：

1.一种高功率中红外超连续谱激光器，其特征在于：包括：

2.根据权利要求1所述的一种高功率中红外超连续谱激光器，其特征在于：所述总泵浦源包括顺次连接的：1.55μm种子源、第一隔离器、第一合束器、第一掺镱铒光纤eydf、第二隔离器、第二合束器、第二掺镱铒光纤eydf、第三隔离器、单模光纤、第三合束器、第一掺铥光纤tdf、第四隔离器、第四合束器、第二掺铥光纤tdf、第五隔离器；

3.根据权利要求1所述的一种高功率中红外超连续谱激光器，其特征在于：所述有源氟化物光纤还包括第一准直透镜l1、第二准直透镜l2，第一准直透镜l1设置于第五泵浦源与二色镜dm之间，第二准直透镜l2设置于有源氟化物光纤和二色镜dm之间。

技术总结
本发明公开了一种高功率中红外超连续谱激光器，包括：总泵浦源，通过种子源经过多级放大器和非线性光纤进行功率放大和展宽，实现2～2.7μm超连续输出；掺锗光纤，与总泵浦源连接，将长波的截止波长扩展至3.6μm，实现2～3.6μm超连续谱激光输出；有源氟化物光纤，与掺锗光纤连接，实现2～4μm高功率超连续谱激光输出；无源氟化物光纤，与有源氟化物光纤连接，所述无源氟化物光纤为InF<subgt;3</subgt;光纤，在拉曼孤子自频移的作用下，长波截止波长继续扩展到5μm，最终实现3～5μm高功率超连续谱激光输出。本发明大幅提升该波段的功率密度，改善现有输出功率小等问题。

技术研发人员：李剑峰,雷浩,谢昆林,王森宇,赵鑫生,罗鸿禹
受保护的技术使用者：成都光博创科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14