[发明专利]宽频带超连续光发射器件及其用途

说明书

技术领域

本发明涉及宽频带光发射器件，该器件包括非线性光纤，当通过激光脉冲激励其非线性效应时，该非线性光纤产生和发射超连续光，更具体地说，涉及器件，其中的所述激光脉冲在性质上是混沌的，且该器件以随时间随机分布的光脉冲的形式发射超连续光。

本发明也涉及所提出器件对于多种应用的一系列用途。

背景技术

现有技术中一些宽频带超连续光发射器件是公知的，其中一些将在下面提到。

市售的超连续光源是基于根据激光腔模式的相位同步机制工作的皮秒激光器，通常被称为“锁模”，其激发非线性光子晶体纤维。锁模激光技术是昂贵的，因此，功率大于1瓦的超连续光源的成本大约为40000欧元。这些光源具有两个重要特性：一方面，它们构成用于光谱的卤素灯的可替代物，另一方面，它们利用时间分辨率产生适用于测量学和光谱学的相干频率梳。

其它的超连续光源用作在开关光腔的Q因数的机制中工作的激励系统或光纤激光器系统，通常称为“Q-开关”，其包括由泵浦源连续泵浦的掺杂的光纤增益介质，并提供比锁模激光器所产生的具有更高的脉冲能量和更久的脉冲持续时间的激光脉冲。

锁模激光器和Q-开关激光器都要求一些类型的频幅、相位或频率调制器，无论是有源的或是无源的。

专利文件No.CN102130413描述了基于多组分掺杂的二氧化硅光纤的全光纤类型的连续激光源。这一文件并未指出所用光纤是非线性的。作者立足于在Q-开光构造中的半导体激光器泵浦光源、镱掺杂的光纤，以及多组分掺杂的二氧化硅光纤的工作来获得具有简单结构形式、高输出功率和宽泛且平缓的光谱范围的连续激光源。

在CN102130413中所提出的激光源的光腔使用两个高反射率布拉格光栅，因为在光腔的两端需要高反射率的反射镜，因此所发射激光的效率必定会很低。

国际申请WO2011124867A1描述了在红外光区域和紫外光区域之间的超连续光发射器件，其包括激光源和设置用于接收由该激光源发射的激光束、并产生和发射超连续光的非线性微结构光纤，从而该器件包括用于改变所发射的超连续光脉冲的持续时间的机构。

通常，光纤激光器(除了极少数时候，如CN102130413的情况)初始不会提供足够的功率，需要放大级，才能够产生超连续光，这使得相对于能够单独使用激光器的情况其部件的数量成倍增加。

文献“Cr4+:YAG啁啾脉冲振荡器”(New J Phys.2008年8月10日，pii:083022.Sorokin E et al.Institut für Photonik,TU Wien,Gusshausstr.27/387,A-1040Vienna,Austria)描述了无源Cr:YAG锁模激光器的啁啾脉冲操作。探讨了围绕零色散操作激光器的不同的机制。显示了对于某些激光器构造，到正色散的转换允许输出脉冲的能量增加五倍，然而这一增加受到出现的多脉冲或混沌锁模的限制。该输出脉冲具有1.4ps的持续时间，并且在3m的二氧化硅光纤件中可降低至120fs，这使得将在非线性光纤中产生超连续光。频谱的形式和啁啾脉冲机制的稳定性在很大程度上取决于腔内的色散的数量和形式。

注意：啁啾脉冲放大(CPA)是一种用于在放大前将超短激光脉冲放大至拍瓦(petawatt)级，将激光脉冲在时间上和频谱上展宽的技术。

文献“无源Q-开关的全固态激光的脉冲间隔的混沌”("Chaos in the pulse spacing of passive Q-switched all-solid-state lasers",Marcelo Kovalsky and Alejandro Hnilo,OPTICS LETTERS/Vol.35,No.20/2010年10月15日)描述了对于在二极管泵浦的Cr-YAGQ-开关激光器中，由低维确定性混沌决定脉冲间隔(“抖动”)的不稳定性的实验及理论验证。在对动力学研究及其主要参数的研究中所获得的特性对于减少该抖动的有效的方式取得了进展，通过控制混沌的机制，其是具有实用价值的。相反地，预测脉冲间隔的困难使得该系统对于高功率的加密通信(在自由空间传播中，基于强大的混沌激光频率调制)引人注目。

因此，可以断言，通过这两个文献，本领域技术人员可以理解在Q-开关激光器的混沌机制的使用上或在混沌激光器的使用上所涉及的不稳定性问题，造成不允许光以受控的方式被发射。

发明内容