本發(fā)明涉及光纖激光器領域，更具體地，涉及一種諧振腔超連續(xù)譜光源輸出裝置。

背景技術：

本發(fā)明涉及的超連續(xù)譜光源是一種脈沖激光光源，具有相對于可調諧激光器更寬的光譜范圍。當強光在非線性介質中傳輸時，受自相位調制(spm)、交叉相位調制(xpm)、四波混頻(fwm)、受激拉曼散射(srs)、色散波頻移、孤子自頻移等非線性效應和色散效應的共同作用，使得光譜極大展寬，而產生超連續(xù)譜光源，其超連續(xù)譜光源光譜范圍可覆蓋紫外到近紅外區(qū)域。

由于超連續(xù)譜具有光譜寬、空間相干性的特點，在材料分析、光學相干層析、光纖通信和光電對抗等方面有重要應用。

目前，現有技術中超連續(xù)譜光源的輸出裝置主要是利用光脈沖腔外泵浦光子晶體光纖從而產生超連續(xù)譜光源，其產生的超連續(xù)譜光束質量好，光譜范圍寬，平坦度好；但是與普通光纖熔接損耗大，所需要的光脈沖的強度較大，且光纖長度較長，成本較高。

技術實現要素：

本發(fā)明提供一種克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的諧振腔超連續(xù)譜光源輸出裝置。

根據本發(fā)明的一個方面，提供一種諧振腔超連續(xù)譜光源輸出裝置，包括光學諧振腔、摻鐿光纖、激光器、聲光調制器和拉錐光纖；

所述光學諧振腔，用于控制光束腔內震蕩功能并輸出超連續(xù)譜光源；

所述摻鐿光纖，作為所述超連續(xù)譜光源的增益介質；

所述激光器，作為所述超連續(xù)譜光源的泵浦源；

所述聲光調制器，用于輸出特定頻率的激光脈沖；

所述拉錐光纖，用于增強所述超連續(xù)譜光源的非線性效應及短波方向的能量；

所述聲光調制器、摻鐿光纖、激光器和拉錐光纖依次相連，且位于所述光學諧振腔內；所述聲光調制器和所述拉錐光纖還分別與所述光學諧振腔相連接。

進一步，所述拉錐光纖包括一個拉錐區(qū)域；或者

多個拉錐區(qū)域，各拉錐區(qū)域相互級聯，且各拉錐區(qū)域具有相同或者不相同的拉錐參數。

進一步，所述拉錐光纖為多模光纖、單模光纖和光子晶體光纖中的任意一種。

進一步，所述拉錐光纖為在絕熱拉錐條件下進行熔融拉錐處理后形成具有一個或多個拉錐區(qū)域的光纖，且每個拉錐區(qū)域的兩端具有對稱的錐區(qū)結構。

進一步，所述光學諧振腔包括第一光纖光柵和第二光纖光柵，所述第一光纖光柵與所述聲光調制器相連接，所述第二光纖光柵與所述拉錐光纖相連接；所述第二光纖光柵用于輸出所述超連續(xù)譜光源。

進一步，所述第二光纖光柵的一端連接所述拉錐光纖，另一端連接有輸出光纖；

所述輸出光纖經過斜切處理，用于接收所述第二光纖光柵輸出的超連續(xù)譜光源并對外輸出。

進一步，所述聲光調制器還連接信號發(fā)生器；

所述信號發(fā)生器，用于設置光信號參數，以使所述聲光調制器輸出特定頻率的激光脈沖；

進一步，所述激光器包括相互連接的半導體激光器和光纖合束器；

所述光纖合束器的一端連接摻鐿光纖，另一端連接拉錐光纖；

所述半導體激光器，用于作為所述超連續(xù)譜光源的泵浦源，通過所述光纖合束器將激光耦合進所述光學諧振腔，輸出與所述特定頻率相同頻率的調q激光脈沖信號。

進一步，所述特定頻率的范圍為幾赫茲到幾兆赫茲。

進一步，所述聲光調制器還連接聲光調制器驅動器及驅動電源，所述聲光調制器驅動器用于根據所述聲光調制器的規(guī)格選擇驅動電源參數，所述驅動電源用于給聲光調制器驅動供電。

本申請?zhí)岢鲆环N基于拉錐光纖的諧振腔超連續(xù)譜光源輸出裝置，通過第一光纖光柵和第二光纖光柵形成光學諧振腔，通過拉錐光纖的非線性效應對激光器輸出的脈沖信號進行展寬，直接通過所述光學諧振腔輸出超連續(xù)譜光源，簡化了現有超連續(xù)譜光源輸出裝置的結構，在泵浦功率較低情況下實現光譜展寬，空間相干性好，降低了成本，且光-光轉化效率高。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述一種諧振腔超連續(xù)譜光源輸出裝置示意圖；

圖2為本發(fā)明所述拉錐光纖示意圖。

附圖標記說明

1、第一光纖光柵，2、聲光調制器，3、信號發(fā)生器，4、摻鐿光纖，5、光纖合束器，6、半導體激光器，7、拉錐光纖，8、第二光纖光柵，9、輸出光纖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。

如圖1所示，為本發(fā)明一種諧振腔超連續(xù)譜光源輸出裝置，包含本說明書的全部可選實施例，具體包括：

依次連接的第一光纖光柵1、聲光調制器2、摻鐿光纖4、光纖合束器5、拉錐光纖7、第二光纖光柵8和輸出光纖9，所述聲光調制器2還連接信號發(fā)生器3，所述光纖合束器5還連接半導體激光器6。

本實施例所述裝置由一對高反射率光纖光柵、聲光調制器、信號發(fā)生器、摻雜光纖、光纖合束器、半導體激光器和拉錐光纖組成。其中，光纖光柵對形成諧振腔；半導體激光器作泵浦源；摻雜光纖作增益工作物質；拉錐光纖具有高非線性系數，是用于產生超連續(xù)譜的非線性介質；產生的超連續(xù)譜光源由輸出光纖輸出。

作為一個較簡要的實施例，本發(fā)明提供的一種基于拉錐光纖的諧振腔超連續(xù)譜光源輸出裝置包括光學諧振腔、摻鐿光纖、激光器、聲光調制器和拉錐光纖；

所述光學諧振腔，用于控制光束腔內震蕩功能并輸出超連續(xù)譜光源；

所述摻鐿光纖，用于作為所述超連續(xù)譜光源的增益介質；

所述激光器，用于作為所述超連續(xù)譜光源的泵浦源；

所述聲光調制器，用于輸出特定頻率的激光脈沖；

所述拉錐光纖，用于增強所述超連續(xù)譜光源的非線性效應及短波方向的能量；

所述聲光調制器、摻鐿光纖、激光器和拉錐光纖依次相連，且位于所述光學諧振腔內；所述聲光調制器和所述拉錐光纖還分別與所述光學諧振腔相連接。

本發(fā)明利用拉錐光纖作為所述超連續(xù)譜光源的非線性介質，可以獲得良好的非線性效應，并且可以增強所述超連續(xù)譜光源的短波方向的能量。

普通光纖通過拉錐即可獲得高非線性系數，并且經拉錐處理改變了光纖色散特性，減小光纖零色散波長，更容易增強超連續(xù)譜短波方向的能量。激光在絕熱拉錐條件下得到的拉錐光纖中傳輸時損耗小，且光纖兩端不經過處理，與激光器中其它光纖熔接損耗小，提高超連續(xù)譜光源的光-光轉換效率。

光子晶體光纖進行拉錐處理時，不僅使光子晶體光纖具有更強的非線性效應，同時改變光子晶體光纖的零色散波長，使短波方向能量更強。而由諧振腔直接輸出超連續(xù)譜可以簡化超連續(xù)譜光源的結構，隨著激光在腔內震蕩，使得在泵浦功率較低情況下即可實現光譜展寬。

所述摻鐿光纖作為增益工作物質，可選取適當摻雜濃度及光纖長度，以提高光-光轉換效率。根據實驗效果，當摻雜濃度為3.9db/m，光纖長度為4m時，可實現最佳光譜展寬以及光-光轉換效率。

基于所述較簡要的實施例的另一個可選的實施例，所述拉錐光纖包括一個拉錐區(qū)域；或者

多個拉錐區(qū)域，各拉錐區(qū)域相互級聯，且各拉錐區(qū)域具有相同或者不相同的拉錐參數。

本發(fā)明所述拉錐光纖可以包含一個拉錐區(qū)域，也可以包含多個拉錐區(qū)域。當所述拉錐光纖包含多個拉錐區(qū)域時，每一個拉錐區(qū)域相互級聯，并且每一個拉錐區(qū)域可以具有相同的拉錐參數，也可以具有不同拉錐參數。

基于所述較簡要的實施例的另一個可選的實施例，所述拉錐光纖為多模光纖、單模光纖和光子晶體光纖中的任意一種。

如前所述，利用多模光纖或單模光纖的普通光纖經過拉錐處理作為非線性介質，制作過程非常簡單，拉錐光纖兩端未經處理，與諧振腔內光纖匹配，當拉錐過程滿足絕熱拉錐條件時，激光在拉錐光纖中傳輸損耗較小，因此基于拉錐光纖的超連續(xù)譜光源具有較高光-光轉換效率。

而利用光子晶體光纖經過拉錐處理作為非線性介質，拉錐光子晶體光纖具有更大非線性系數，較短光纖即可實現超連續(xù)譜輸出，且在滿足絕熱拉錐條件下，光在光纖中傳輸損耗更小。

基于所述較簡要的實施例的另一個可選的實施例，所述拉錐光纖為在絕熱拉錐條件下進行熔融拉錐處理后形成具有一個或多個拉錐區(qū)域的光纖，且每個拉錐區(qū)域的兩端具有對稱的錐區(qū)結構，如圖2所示。所述對稱的錐區(qū)結構可以減少激光在拉錐光纖傳輸損耗。

所述拉錐光纖相對于拉錐之前具有更細的直徑，包層直徑為125μm的光纖，可拉錐至直徑為10μm。在實際使用時，為避免外力損壞，可制作帶有夾具的外殼并設計散熱裝置，將拉錐光纖放置在所述外殼中；并在所述拉錐光纖的適當位置涂高折膠，剝除多余包層光，防止所述拉錐光纖被燒毀。

基于所述較簡要的實施例的另一個可選的實施例，所述光學諧振腔包括第一光纖光柵和第二光纖光柵，所述第一光纖光柵與所述聲光調制器相連接，所述第二光纖光柵與所述拉錐光纖相連接；所述第二光纖光柵用于輸出所述超連續(xù)譜光源。

所述第一光纖光柵和第二光纖光柵構成光學諧振腔，且所述第一光纖光柵和第二光纖光柵具有高反射率；激光在所述光學諧振腔內震蕩實現光譜展寬。所述光學諧振腔內光纖可由單模光纖或者多模光纖搭建。

所述第二光纖光柵的一端連接所述拉錐光纖，另一端連接有輸出光纖；

所述輸出光纖經過斜切處理，用于接收所述第二光纖光柵輸出的超連續(xù)譜光源并對外輸出。

所述第二光纖光柵只對波長1064nm的光有反射作用，因此超連續(xù)譜激光可由所述第二光纖光柵輸出。

為了避免菲涅爾反射，防止輸出端損壞輸出光纖可熔接輸出端冒或者采取斜切處理。

基于所述較簡要的實施例的另一個可選的實施例，所述聲光調制器還連接信號發(fā)生器；

所述信號發(fā)生器，用于設置光信號參數，以使所述聲光調制器輸出特定頻率的激光脈沖。

所述激光器包括相互連接的半導體激光器和光纖合束器；

所述光纖合束器的一端連接摻鐿光纖，另一端連接拉錐光纖；

所述半導體激光器，用于作為所述超連續(xù)譜光源的泵浦源，通過所述光纖合束器將激光耦合進所述光學諧振腔，輸出與所述特定頻率相同頻率的調q激光脈沖信號。

所述特定頻率的范圍為幾赫茲到幾兆赫茲。所述調q激光脈沖信號經過具有高非線性系數的拉錐光纖，產生非線性效應，光譜展寬形成超連續(xù)譜光源。

所述聲光調制器還連接聲光調制器驅動器及驅動電源，所述聲光調制器驅動器用于根據所述聲光調制器的規(guī)格選擇驅動電源參數，所述驅動電源用于給聲光調制器驅動供電。在使用中應注意聲光調制器損壞閾值，避免超出閾值而損壞所述聲光調制器。

本發(fā)明采用拉錐光纖作為非線性光纖，拉制過程簡單，減少光纖使用量，節(jié)約成本；直接將非線性光纖接入諧振腔內，不需要采用放大級或腔外泵浦形式，結構簡單，可以輸出高輸出功率、寬光譜范圍、平坦度好和空間相干性好的超連續(xù)譜。

最后，本申請的方法僅為較佳的實施方案，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。