一種產(chǎn)生超連續(xù)光譜的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及光學(xué)領(lǐng)域,具體涉及一種產(chǎn)生超連續(xù)光譜的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 超連續(xù)譜(Supercontinuum,SC)的產(chǎn)生在光學(xué)測(cè)量、光脈沖壓縮和生物醫(yī)學(xué)成像 上有諸多應(yīng)用。而連續(xù)光(ContinuousWave,CW)栗浦的超連續(xù)譜有著高能量輸入和高頻 譜展寬的特點(diǎn)。但是連續(xù)光栗浦的超連續(xù)譜一般難以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定輸出和好的光譜相干性。 Mussot等人(Opt.Exp.,2009)指出了此種方式產(chǎn)生超連續(xù)譜會(huì)造成"畸波(roguewave) ", 即輸出光譜有極少概率出現(xiàn)的極高功率值。這種輸出功率在時(shí)域上的不穩(wěn)定會(huì)導(dǎo)致測(cè)量偏 差、器件損毀等問(wèn)題。
[0003] 目前已經(jīng)提出了相關(guān)的解決方法是,使用反饋環(huán)控制連續(xù)光栗浦的超連續(xù)譜產(chǎn) 生。但這種方法對(duì)控制光源要求高,可調(diào)諧范圍也小,在實(shí)際使用中遇到了一定的困難。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 本發(fā)明申請(qǐng)?zhí)峁┮环N產(chǎn)生超連續(xù)光譜的裝置,所述裝置包括:
[0005] 栗浦源,用于產(chǎn)生連續(xù)栗浦光;觸發(fā)源,用于產(chǎn)生連續(xù)觸發(fā)光;光纖耦合器,用于 按照設(shè)定的功率比例輸入連續(xù)栗浦光和連續(xù)觸發(fā)光并輸出混合光;光譜展寬器件,用于把 從光纖耦合器輸出的混合光進(jìn)行光譜展寬,產(chǎn)生超連續(xù)光譜。
[0006] 進(jìn)一步的,連續(xù)觸發(fā)光的波長(zhǎng)處于連續(xù)栗浦光最大調(diào)制不穩(wěn)定點(diǎn)對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)上或 附近。
[0007] 本發(fā)明實(shí)施例引入一個(gè)弱的連續(xù)光光源作為觸發(fā)光源,通過(guò)將預(yù)定波長(zhǎng)的連續(xù)光 和栗浦光進(jìn)行混合,從而對(duì)栗浦光的調(diào)制不穩(wěn)定性加以觸發(fā)控制,使得產(chǎn)生的超連續(xù)譜的 功率更穩(wěn)定,超連續(xù)譜的相干性也得到提升。
【附圖說(shuō)明】
[0008] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例中產(chǎn)生超連續(xù)譜的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0009] 圖2是增加觸發(fā)光源前后輸出超連續(xù)光譜能量值的對(duì)比圖;
[0010] 圖3是增加觸發(fā)光源前后輸出超連續(xù)光譜穩(wěn)定性和相干性對(duì)比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011] 下面通過(guò)【具體實(shí)施方式】結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0012] 請(qǐng)參考圖1,產(chǎn)生超連續(xù)光譜的裝置包括栗浦源2、觸發(fā)源1、光纖耦合器4和光譜 展寬器件5。栗浦源2用于產(chǎn)生連續(xù)栗浦光,例如通過(guò)激勵(lì)粒子反轉(zhuǎn)產(chǎn)生連續(xù)激光。在一具 體實(shí)施例中,連續(xù)栗浦光的中心波長(zhǎng)可以設(shè)計(jì)為1486nm,光功率為6W,其產(chǎn)生的連續(xù)栗浦 光通過(guò)光纖進(jìn)入光纖耦合器4。在改進(jìn)的實(shí)施例中,連續(xù)栗浦光經(jīng)過(guò)光隔離器3后再進(jìn)入光 纖耦合器4,因?yàn)檩斎牍饫w耦合器4的連續(xù)栗浦光有一小部分會(huì)反射回去,而連續(xù)栗浦光能 量很大,光隔離器3的作用是阻止光反射回去燒毀栗浦源2。
[0013] 觸發(fā)源1用于發(fā)出預(yù)定波長(zhǎng)的連續(xù)光,該連續(xù)光用于對(duì)栗浦光進(jìn)行觸發(fā)控制,因 此也稱(chēng)為觸發(fā)光。觸發(fā)源可以采用單頻窄線(xiàn)寬連續(xù)光光源、自然增寬的連續(xù)光光源或被放 大的自發(fā)輻射連續(xù)光光源。觸發(fā)源1的光功率可調(diào)到連續(xù)栗浦光功率的〇. 01%到1%范圍 之間,在一具體實(shí)施例中,將連續(xù)觸發(fā)光的光功率調(diào)為連續(xù)栗浦光功率的1 %,將連續(xù)光的 波長(zhǎng)調(diào)制到連續(xù)栗浦光最大調(diào)制不穩(wěn)定點(diǎn)對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)上。
[0014] 該連續(xù)觸發(fā)光也通過(guò)光纖進(jìn)入光纖耦合器4,光纖耦合器4按照設(shè)定的功率比例 輸入觸發(fā)光與栗浦光,將兩者進(jìn)行混合后輸出合光。
[0015] 連續(xù)栗浦光和連續(xù)觸發(fā)光經(jīng)光纖耦合器4混合后輸出至光譜展寬器件5,對(duì)合光 進(jìn)行光譜展寬,在光譜展寬的過(guò)程中觸發(fā)光對(duì)栗浦光形成觸發(fā)控制,實(shí)際應(yīng)用中,光譜展寬 器件5通常采用高非線(xiàn)性光纖,例如光子晶體光纖PCF,使光譜迅速得到增寬。在較優(yōu)的實(shí) 施例中,為了在實(shí)際的光通信應(yīng)用的波段上(1500nm)有較好效果,光譜展寬器件為一段高 非線(xiàn)性色散移位光纖,連續(xù)栗浦光和連續(xù)觸發(fā)光混合后經(jīng)高非線(xiàn)性色散移位光纖進(jìn)行光譜 展寬,形成超連續(xù)光譜。在一具體實(shí)施例中,高非線(xiàn)性色散移位光纖的二、三階色散系數(shù)分 別為 _〇. 17ps2/km和0. 0393ps3/km,非線(xiàn)性系數(shù)為15/W/km,損耗為10dB/km,長(zhǎng)度為500m。 本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解,在其它的實(shí)施例中,光譜展寬器件5也可以采用其它具有光譜 展寬功能的器件。
[0016] 在連續(xù)栗浦光和連續(xù)觸發(fā)光混合后經(jīng)高非線(xiàn)性光纖展寬的實(shí)施例中,連續(xù)觸發(fā)光 的波長(zhǎng)可通過(guò)以下方式計(jì)算得到:
[0017] 首先計(jì)算出連續(xù)栗浦光的最大調(diào)制不穩(wěn)定點(diǎn)的相對(duì)頻率Q,其計(jì)算公式為:
[0019] 其中y為高非線(xiàn)性色散移位光纖的非線(xiàn)性系數(shù),P2是高非線(xiàn)性色散移位光纖的 二階色散系數(shù),Pc是連續(xù)栗浦光的光功率。
[0020] 然后通過(guò)數(shù)學(xué)換算可計(jì)算出連續(xù)栗浦光最大調(diào)制不穩(wěn)定點(diǎn)對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng),該波長(zhǎng)即 連續(xù)觸發(fā)光的波長(zhǎng),其計(jì)算公式如下:
[0021] ^trigger= A〇*〇/(c+ A 〇* Q / (2 31 ))
[0022] 其中,A&iggCT為連續(xù)觸發(fā)光的波長(zhǎng),A。為栗浦光的中心波長(zhǎng),C為光速,JT為圓 周率。
[0023] 在有的實(shí)施例中,產(chǎn)生超連續(xù)光譜的裝置還設(shè)有輸出端6,輸出端6用于對(duì)超連續(xù) 光譜進(jìn)行光處理,例如改變光的傳播方向,對(duì)光進(jìn)行反射或透射,從而輸出符合發(fā)射方向的 超連續(xù)光譜。
[0024] 經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),對(duì)于產(chǎn)生連續(xù)光栗浦的超連續(xù)譜的過(guò)程,其中主要的非線(xiàn)性光學(xué)過(guò) 程是調(diào)制不穩(wěn)定性(modulationinstability,MI),這直接造成了連續(xù)光栗浦的超連續(xù)譜 發(fā)生不相干或不穩(wěn)定。通過(guò)在調(diào)制不穩(wěn)定性最大的波點(diǎn)上加一個(gè)簡(jiǎn)單的連續(xù)波觸發(fā)控制信 號(hào),就能使輸出的超連續(xù)譜的相干性和穩(wěn)定性得到提升,從而大大減少了出現(xiàn)畸波的幾率。 并且經(jīng)過(guò)光纖中二、三階色散的線(xiàn)性調(diào)制和拉曼