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【技术实现步骤摘要】
本专利技术主要涉及到光纤激光,尤其是一种利用混合非线性过程提升光谱性能的多波长可见光光源。
技术介绍
1、光谱可灵活调控的光纤激光器在波分复用通信、激光生物医学、高光谱成像、光声光谱学以及激光泵浦等方面具有广泛的应用。特别地,可见光波段光谱可灵活调控的光源在光纤传感、医学成像、多光谱激光雷达等方面具有应用。
2、光谱可灵活调控,包括实现输出多波长、波长数量可调、每个波长的线宽、强度可独立调谐,以及波长的间隔可调谐等方面。研究人员利用非线性效应,如四波混频、级联受激布里渊散射,或者滤波器结构,例如lyot滤波器、sagnac环、m-z干涉仪、f-p干涉仪等,实现多波长输出。然而,受限于增益光纤稀土离子的增益波段,激光器通常只能工作在红外波段,同时由于滤波原理限制,难以同时实现多个维度的光谱调控,因此难以满足波分复用通信、部分相干光成像等对光谱形状、光源相干性有需求的应用场合。而在声光可调滤波器中,可以通过调整射频信号的频率、强度和通道数等参数,实现对输出波长数量、波长间隔、强度等参数的独立调控。
3、实现可见光输出的一种成熟的技术是非线性频率变换,然而受限于严格的准相位匹配带宽需求,波长的偏移和线宽的增加将导致输出功率的下降,因而难以实现光谱可定制的可见光输出。
技术实现思路
1、针对现有可调谐的可见光光源难以实现光谱可定制的可见光输出的缺陷,本专利技术提供一种利用混合非线性过程提升光谱性能的多波长可见光光源,利用啁啾极化周期铌酸锂波导极大地放宽准相位匹配的要
2、为实现上述目的,本专利技术采用的技术方案如下:
3、本专利技术提供一种利用混合非线性过程提升光谱性能的多波长可见光光源,包括光谱可定制的种子源、光纤放大器、啁啾极化周期铌酸锂波导、波分复用器、基频光输出端、可见光输出端;
4、光谱可定制的种子源输出所需光谱的种子光;光谱可定制的种子源连接光纤放大器的输入端,光纤放大器的输出端连接啁啾极化周期铌酸锂波导的输入端,啁啾极化周期铌酸锂波导的输出端连接波分复用器的输入端,波分复用器的一个输出端连接基频光输出端,波分复用器的另一个输出端连接可见光输出端。
5、本专利技术中:光谱可定制的种子源输出所需光谱的种子光;将光谱可定制的种子源输出的种子光注入光纤放大器中,获得高功率的基频光输出;光纤放大器输出的基频光注入啁啾极化周期铌酸锂波导中,发生非线性频率转换,获得光谱可定制的多波长可见光输出;其中啁啾极化周期铌酸锂波导的极化周期所对应的波长范围需要覆盖所需光谱的范围。波分复用器将基频光与可见光分离,基频光从基频光输出端输出,可见光从可见光输出端输出。
6、优选地,所述光谱可定制的种子源包括超荧光光纤光源和声光可调滤波器,超荧光光纤光源连接声光可调滤波器的输入端,声光可调滤波器的输出端连接光纤放大器的输入端。超荧光光纤光源提供初始种子光,通过声光可调滤波器根据所需光谱定制初始种子光的透过光谱,实现对超荧光种子源的光谱的定制输出,方法包括:先确定所需的超荧光种子源的光谱,然后根据所需的超荧光种子源的光谱设置声光可调滤波器的射频通道数以及射频强度;初始种子光通过声光可调滤波器实现对超荧光种子源的光谱的定制输出。
7、优选地,所述光谱可定制的种子源的另一种实现方式,所述光谱可定制的种子源包括声光可调滤波器、半导体激光器、(n+1)×1的光纤泵浦/信号合束器、掺镱光纤、光纤耦合器与光纤隔离器;
8、半导体激光器有n个,n大于等于1;光纤耦合器为能够将输入进来的光束按照一定的分光比例分为两路光束输出的光纤耦合器;
9、n个半导体激光器的输出尾纤连接(n+1)×1的光纤泵浦/信号合束器的n个泵浦臂,光纤泵浦/信号合束器的合束端连接掺镱光纤的输入端,掺镱光纤的输出端连接光纤耦合器的输入端,光纤耦合器具有两个输出端,光纤耦合器的第一输出端连接声光可调滤波器,声光可调滤波器连接光纤隔离器后接入(n+1)×1的光纤泵浦/信号合束器的信号输入臂;光纤耦合器的第二输出端连接光纤放大器的输入端;
10、(n+1)×1的光纤泵浦/信号合束器、掺镱光纤、光纤耦合器、声光可调滤波器、光纤隔离器连接成一个环形腔,声光可调滤波器在环形腔中提供激光增益反馈,光纤隔离器用于阻碍反方向行波。
11、本专利技术提供一种利用混合非线性过程提升光谱性能的多波长可见光光源通过结合滤波器的光谱调控能力以及啁啾极化周期铌酸锂波导中的混合非线性过程,可以在保持良好光谱调控能力的同时,极大地拓展可见光波长数量输出。相对于现有技术中普通的可调谐的可见光光源,本专利技术可以达到以下技术效果:
12、与基于其他技术的多波长激光器相比,本专利技术使用声光可调滤波器可以实现更为灵活的光谱定制,如波长数量、强度、间隔可调。
13、本专利技术利用啁啾铌酸锂波导的混合非线性过程可以极大地拓展光源输出波长数量,从而弥补声光可调滤波器输出波长数量较少的缺点。具体来说,当啁啾极化周期铌酸锂波导的输入波长数量为m时,啁啾极化周期铌酸锂波导的输出波长的数量最多为m+0.5*m!/(m-2)!。
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1.利用混合非线性过程提升光谱性能的多波长可见光光源,其特征在于,包括光谱可定制的种子源、光纤放大器、啁啾极化周期铌酸锂波导、波分复用器、基频光输出端、可见光输出端;
2.根据权利要求1所述的利用混合非线性过程提升光谱性能的多波长可见光光源,其特征在于,光谱可定制的种子源输出所需光谱的种子光;将光谱可定制的种子源输出的种子光注入光纤放大器中,获得高功率的基频光输出;光纤放大器输出的基频光注入啁啾极化周期铌酸锂波导中,发生非线性频率转换,获得光谱可定制的多波长可见光输出;波分复用器将基频光与可见光分离,基频光从基频光输出端输出,可见光从可见光输出端输出。
3.根据权利要求2所述的利用混合非线性过程提升光谱性能的多波长可见光光源,其特征在于,啁啾极化周期铌酸锂波导的极化周期所对应的波长范围需要覆盖所需光谱的范围。
4.根据权利要求2或3所述的利用混合非线性过程提升光谱性能的多波长可见光光源,其特征在于,光谱可定制的种子源包括超荧光光纤光源和声光可调滤波器,超荧光光纤光源连接声光可调滤波器的输入端,声光可调滤波器的输出端连接光纤放大器的输入端。
>5.根据权利要求4所述的利用混合非线性过程提升光谱性能的多波长可见光光源,其特征在于,超荧光光纤光源提供初始种子光,通过声光可调滤波器定制初始种子光的透过光谱,实现对超荧光种子源的光谱的定制输出,包括:先确定所需的超荧光种子源的光谱,然后根据所需的超荧光种子源的光谱设置声光可调滤波器的射频通道数以及射频强度;初始种子光通过声光可调滤波器实现对超荧光种子源的光谱的定制输出。
6.根据权利要求5所述的利用混合非线性过程提升光谱性能的多波长可见光光源,其特征在于,根据所需的超荧光种子源的光谱设置声光可调滤波器的射频通道数以及射频强度,方法包括:
7.根据权利要求2或3所述的利用混合非线性过程提升光谱性能的多波长可见光光源,其特征在于,光谱可定制的种子源包括声光可调滤波器、半导体激光器、(N+1)×1的光纤泵浦/信号合束器、掺镱光纤、光纤耦合器与光纤隔离器;
8.根据权利要求7所述的利用混合非线性过程提升光谱性能的多波长可见光光源,其特征在于,N个半导体激光器输出的激光经(N+1)×1的光纤泵浦/信号合束器耦合进入掺镱光纤,激发出宽谱的ASE光,由掺镱光纤经光纤耦合器进行分光,分出一小部分激光由光纤耦合器的第一输出端进入到声光可调滤波器;根据所需光谱设置声光可调滤波器的射频通道数以及射频强度,实现对光谱可定制的种子源输出种子激光光谱的可定制输出;声光可调滤波器输出所需光谱形状的激光,然后经过光纤隔离器,再由光纤泵浦/信号合束器耦合进入掺镱光纤,提供激光增益反馈,使得具有所需光谱的激光进一步被增强,形成激光振荡,由光纤耦合器的第二输出端输出。
...【技术特征摘要】
1.利用混合非线性过程提升光谱性能的多波长可见光光源,其特征在于,包括光谱可定制的种子源、光纤放大器、啁啾极化周期铌酸锂波导、波分复用器、基频光输出端、可见光输出端;
2.根据权利要求1所述的利用混合非线性过程提升光谱性能的多波长可见光光源,其特征在于,光谱可定制的种子源输出所需光谱的种子光;将光谱可定制的种子源输出的种子光注入光纤放大器中,获得高功率的基频光输出;光纤放大器输出的基频光注入啁啾极化周期铌酸锂波导中,发生非线性频率转换,获得光谱可定制的多波长可见光输出;波分复用器将基频光与可见光分离,基频光从基频光输出端输出,可见光从可见光输出端输出。
3.根据权利要求2所述的利用混合非线性过程提升光谱性能的多波长可见光光源,其特征在于,啁啾极化周期铌酸锂波导的极化周期所对应的波长范围需要覆盖所需光谱的范围。
4.根据权利要求2或3所述的利用混合非线性过程提升光谱性能的多波长可见光光源,其特征在于,光谱可定制的种子源包括超荧光光纤光源和声光可调滤波器,超荧光光纤光源连接声光可调滤波器的输入端,声光可调滤波器的输出端连接光纤放大器的输入端。
5.根据权利要求4所述的利用混合非线性过程提升光谱性能的多波长可见光光源,其特征在于,超荧光光纤光源提供初始种子光,通过声光可调滤波器定制初始种子光的透过光谱,实现对超荧光种子源的光谱的定制输出...
【专利技术属性】
技术研发人员:许将明,何俊鸿,叶俊,柯延钊,郭艺东,成文文,杜垒,梁峻锐,马小雅,张扬,陶悦,姜曼,姚天甫,吴坚,李灿,李俊,冷进勇,周朴,
申请(专利权)人:中国人民解放军国防科技大学,
类型:发明
国别省市:
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