激光脉冲的光谱展宽装置及激光器的制作方法

本申请涉及激光，尤其是一种激光脉冲的光谱展宽装置及激光器。

背景技术：

1、自激光技术诞生以来，对其应用一直处于发展当中，在各个领域发挥了重要作用，近年来，随着飞秒激光的发现和应用，更是激发了各国对其进行研究的热潮。

2、在飞秒激光应用中，可以对样品进行激发获取分子影像，如在中国专利申请201710916860.3中，通过近红外波段脉冲生成装置(激光光源)产生激光脉冲，然后通过具有强非线性的光学媒介传输至脉冲测量压缩控制模块进行压缩得到飞秒激光进行使用。

3、由于在一些显微镜应用场景中，激光光源需要处于特定波长的超宽激光光谱，为了得到所需的超宽光谱，现有技术往往是利用自相位调制(self-phase modulation，缩写spm)现象产生的激光光谱，通过光谱截取或者滤片获取所需要的光谱范围。在该技术中，大量的光谱能量被过滤，严重影响了激光能量利用效率。而且自相位调制使用的强非线性光学媒介通常是采用光子晶体光纤(photonic crystal fiber，缩写pcf)，然后通过空间耦合方式将激光光源输出的激光脉冲聚焦到pcf光纤的纤芯上，由于pcf光纤相对难以制造，成品率较低，且只能采用空间耦合方式将激发光源导入光纤中，耦合难度高，稳定性差。

技术实现思路

1、本申请的目的旨在解决上述的技术缺陷之一，特别是采用空间耦合方式将激发光源导入光纤中，耦合难度高，稳定性差的缺陷，提供一种激光脉冲的光谱展宽装置及激光器。

2、一种激光脉冲的光谱展宽装置，包括：能量控制模块、设定长度和参数的第一无源被动光纤以及设定长度和参数的第二无源被动光纤；

3、所述能量控制模块设于在光光源的输出口，所述第一无源被动光纤通过熔接方式连接在所述激光光源的输出口；所述第一无源被动光纤和第二无源被动光纤连接；

4、其中，所述能量控制模块用于对激光光源输出的激光脉冲的能量进行控制，所述第一无源被动光纤调节激光脉冲的啁啾大小，所述第二无源被动光纤通过对激光脉冲产生非线性相位位移以实现光谱展宽。

5、在一个实施例中，所述第一无源被动光纤和第二无源被动光纤构成一根完整的长度为l1+l2的无源被动光纤；其中，l1为第一无源被动光纤的长度，l2为第二无源被动光纤的长度。

6、在一个实施例中，所述能量控制模块包括泵浦控制模块和能量衰减器；

7、所述泵浦控制模块用于在设定范围内控制激光脉冲的泵浦能量；所述能量衰减器用于在可调范围内对激光脉冲的能量进行精确调节。

8、在一个实施例中，所述第一无源被动光纤采用光纤熔接方式连接至所述光纤衰减器。

9、在一个实施例中，所述第一无源被动光纤对所述激光脉冲的啁啾大小进行调节，输出包含正啁啾的激光脉冲；所述第二无源被动光纤对所述包含正啁啾的激光脉冲进行光谱展宽。

10、在一个实施例中，所述能量控制模块通过增加泵浦能量方式来提高所述激光脉冲能量，所述第一无源被动光纤调节所述脉冲激光的啁啾大小，使得包含正啁啾的激光脉冲经过所述第二无源被动光纤进行光谱展宽后，光谱能量分布在光谱两端且光谱两端波长位置且波长范围可控。

11、在一个实施例中，所述光谱展宽装置结构上划分为能量控制模块、啁啾调节模块和光谱展宽模块三部分；其中，所述第一无源被动光纤内置于啁啾调节模块中，所述第二无源被动光纤内置于光谱展宽模块中。

12、一种激光器，其特征在于，包括：激光光源以及所述的激光脉冲的光谱展宽装置。

13、在一个实施例中，所述激光光源采用近红外波段激光，中心波长为1010纳米至1100纳米。

14、在一个实施例中，所述激光器应用于激光显微影响系统中，为显微系统提供展宽的激光脉冲。

15、上述激光脉冲的光谱展宽装置及激光器，采用一定长度和参数的第一无源被动光纤作为非线性光学媒介使激光脉冲产生相移，实现啁啾调节功能；采用设定长度和参数的第二无源被动光纤来进行光谱展宽，第一无源被动光纤与第二无源被动光纤形成一体，采用一根完整的无源被动光纤实现，通过该无源被动光纤可以采用光纤耦合方式直接进行连接到激光光源上，避免了空间耦合，大幅度降低了耦合难度，提升了耦合效率和稳定性。

16、同时，通过能量控制模块和啁啾调节组合作用，分别控制激光脉冲的能量能量和调节激光脉冲的啁啾得到包含正啁啾的激光脉冲，再通过对激光脉冲产生非线性相位位移以实现光谱展宽，得到光谱能量分布在光谱两端激光脉冲，实现了展宽激光脉冲的光谱范围和控制光谱能量分布，利用第一无源被动光纤与第二无源被动光纤的不同参数组合来控制激光光谱两端的波长位置和波长范围，保证了能量大部分分布在显微镜应用所需的光谱范围之内，降低了光谱能量浪费，极大提升了激光的能源利用效率。

17、本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

技术特征：

1.一种激光脉冲的光谱展宽装置，其特征在于，包括：能量控制模块、设定长度和参数的第一无源被动光纤以及设定长度和参数的第二无源被动光纤；

2.根据权利要求1所述的激光脉冲的光谱展宽装置，其特征在于，所述第一无源被动光纤和第二无源被动光纤构成一根完整的长度为l1+l2的无源被动光纤；其中，l1为第一无源被动光纤的长度，l2为第二无源被动光纤的长度。

3.根据权利要求1所述的激光脉冲的光谱展宽装置，其特征在于，所述能量控制模块包括泵浦控制模块和能量衰减器；

4.根据权利要求3所述的激光脉冲的光谱展宽装置，其特征在于，所述第一无源被动光纤采用光纤熔接方式连接至所述光纤衰减器。

5.根据权利要求1-4任一项所述的激光脉冲的光谱展宽装置，其特征在于，所述第一无源被动光纤对所述激光脉冲的啁啾大小进行调节，输出包含正啁啾的激光脉冲；所述第二无源被动光纤对所述包含正啁啾的激光脉冲进行光谱展宽。

6.根据权利要求5所述的激光脉冲的光谱展宽装置，其特征在于，所述能量控制模块通过增加泵浦能量方式来提高所述激光脉冲能量，所述第一无源被动光纤调节所述脉冲激光的啁啾大小，使得包含正啁啾的激光脉冲经过所述第二无源被动光纤进行光谱展宽后，光谱能量分布在光谱两端且光谱两端波长位置且波长范围可控。

7.根据权利要求6所述的激光脉冲的光谱展宽装置，其特征在于，所述光谱展宽装置结构上划分为能量控制模块、啁啾调节模块和光谱展宽模块三部分；其中，所述第一无源被动光纤内置于啁啾调节模块中，所述第二无源被动光纤内置于光谱展宽模块中。

8.一种激光器，其特征在于，包括：激光光源以及权利要求1-7所述的激光脉冲的光谱展宽装置。

9.根据权利要求8所述的激光器，其特征在于，所述激光光源采用近红外波段激光，中心波长为1010纳米至1100纳米。

10.根据权利要求8或9所述的激光器，其特征在于，所述激光器应用于激光显微影响系统中，为显微系统提供展宽的激光脉冲。

技术总结
本申请涉及一种激光脉冲的光谱展宽装置及激光器，该装置包括：能量控制模块、设定长度和参数的第一无源被动光纤以及设定长度和参数的第二无源被动光纤；所述能量控制模块设于在光光源的输出口，所述第一无源被动光纤通过熔接方式连接在所述激光光源的输出口；所述第一无源被动光纤和第二无源被动光纤连接；其中，所述能量控制模块用于对激光光源输出的激光脉冲的能量进行控制，所述第一无源被动光纤调节激光脉冲的啁啾大小，所述第二无源被动光纤通过对激光脉冲产生非线性相位位移以实现光谱展宽；本申请的技术方案，可以采用光纤熔接方式连接，避免了采用空间耦合方式，提升激光器在设备制造中的耦合效率和使用中的稳定性。

技术研发人员：徐炳蔚,朱欣,陈艳
受保护的技术使用者：飞秒激光研究中心（广州）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15