[实用新型]一种可调谐超短脉冲光纤参量振荡器

说明书

技术领域

本实用新型涉及参量振荡器、激光器领域，更具体的涉及一种可调谐超短脉冲光纤参量振荡器。

背景技术

超短脉冲光源（皮秒、飞秒量级）已经成为现代科学和生产不可或缺的工具，广泛应用于各个科研和工业领域，如非线性光学、超快光谱学、生物光学、光化学、微纳加工等。如何研制高性能的可调谐超短脉冲激光源已成为开启诸多激动人心应用的当务之急。

在典型的非线性参量过程中，如四波混频（Four-wave mixing）中，一束高功率的泵浦光和一束信号光在非线性介质中相互作用产生一束闲频光，泵浦光能量同时向信号光和闲频光转移，实现增益放大。将非线性介质置于谐振腔中，使用高功率的泵浦光激励，满足相位匹配条件的一对自发辐射噪声将作为信号光和闲频光，在谐振过程中获得增益。当腔内增益大于损耗时得到信号光和闲频光输出，这就是光学参量振荡器。光学参量振荡器具有很多优势，包括增益波段仅受限于介质的透明窗口；具有大增益带宽，可以支持宽波段可调谐激光工作；参量过程响应时间为飞秒量级，同时适用于连续和脉冲激光。

为了产生超短光脉冲，参量振荡器必须与泵浦脉冲光源保持同步。通常的做法是采用光学可调延迟线调节腔长，保证同步性并实现一定的波长调谐。但腔长调节会给谐振腔带来不稳定性，且可调范围有限，限制了超短脉冲光学参量振荡器的工作波长范围和重复频率范围。

综上所述，现有技术中的超短脉冲光学参量振荡器，存在波长、重复频率可调谐范围有限的问题。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种可调谐超短脉冲光纤参量振荡器，用以解决现有技术中存在超短脉冲光学参量振荡器的波长、重复频率可调范围有限的问题。

本实用新型实施例提供.一种可调谐超短脉冲光纤参量振荡器，包括基于时间透镜的泵浦光源单元、放大和啁啾单元、振荡腔单元，所述的基于时间透镜的泵浦光源单元与放大和啁啾单元相连，放大和啁啾单元与振荡腔单元相连；基于时间透镜的泵浦光源单元产生C波段的连续激光经过强度和相位调制后，产生所需重复频率的初始宽脉冲序列引入放大和啁啾单元，得到脉宽小于1ps的超短光脉冲；超短光脉冲在谐振腔单元将满足相位匹配条件的一对自发辐射噪声获得增益成为信号光和闲频光，调节基于时间透镜的泵浦光源单元的泵浦脉冲光源与振荡腔单元的光纤耦合输出的激光脉冲同步，其中信号光将在腔内谐振，闲频光则作为参量激光输出。

较佳地，光纤参量振荡器的重复频率由施加在基于时间透镜的泵浦光源单元的射频RF信号决定，激光波长通过可调谐激光器调节。。

较佳地，所述的基于时间透镜的泵浦光源单元包括可调谐激光器、隔离器、强度调制器、第一放大器、滤波器和相位调制器依次相连构成。

较佳地，所述的放大和啁啾单元包括第二放大器、第一偏振控制器、环形器和啁啾光纤光栅依次相连构成。

较佳地，所述第一偏振控制器的输出端与环形器第一端口连接，环形器第二端口与所述啁啾光纤光栅连接，环形器第三端口与振荡腔单元连接。

较佳地，所述的振荡腔单元包括波分复用器、高非线性光纤、光纤耦合器和第二偏振控制器；其中放大和啁啾单元与波分复用器第一端口连接；波分复用器第二端口通过所述高非线性光纤与光纤耦合器第一端连接，光纤耦合器第三端口通过所述第二偏振控制器与光纤耦合器第二端连接，参量振荡器第三端输出闲频光。

较佳地，相位调制器包括多个相位调制器，且多个相位调制器串接。

较佳地，可调谐超短脉冲光纤参量振荡器采用泵浦波长调谐法或时间色散调谐法进行波长调谐，具体为：

（1）泵浦波长调谐法

调节基于时间透镜的泵浦光源单元中光源的激光波长，即可在中红外波段产生不同波长的超短脉冲光，辅助微调泵浦脉冲光的重复频率，使得参量振荡器必须与泵浦脉冲光源保持同步。

（2）时间色散调谐法调

调谐泵浦光脉冲的重复频率可选择不同波长信号光谐振，当泵浦脉冲光入射非线性光纤，在参量增益范围内将产生一系列不同波长的信号光和闲频光，由于光纤色散的存在，不同波长的光分量在参量振荡器腔内的往返时间不同，仅当往返时间是泵浦脉冲周期整数倍时，该波长的光分量得到最大增益并实现谐振。

本实用新型实施例中，提供一种可调谐超短脉冲光纤参量振荡器，与现有技术相比，其有益效果如下：