[发明专利]一种基于强耦合多芯光纤随机激光的无散斑成像光源

说明书

本发明公开了一种基于强耦合多芯光纤随机激光的无散斑成像光源，涉及光纤激光照明光源领域，主要包括泵浦源和光纤环镜，还包括强耦合多芯光纤或单模光纤与强耦合多芯光纤，本发明中，直接采用强耦合多芯光纤或者结合单模光纤和强耦合多芯光纤作为照明光源，解决传统激光器作为照明光源空间相干性较高，不利于无散斑成像照明的问题，为高速、全场无散斑成像技术提供理想的照明光源。

技术领域

本发明涉及光纤激光照明光源领域，尤其涉及一种基于强耦合多芯光纤随机激光的无散斑成像光源。

背景技术

照明成像光源是成像领域的研究热点，理想的照明成像光源需具有低相干性、高光谱密度和高亮度输出的特点。然而，传统照明成像光源具有诸多限制因素，如发光二极管(LED)的光谱密度和亮度较低，会限制成像速率和效率；激光二极管(LD)相干性较高，会导致由光源自身干涉带来的散斑效应，降低成像质量；放大自发辐射光源(ASE)的发射波长受限于稀土离子的能级结构，波长调谐性差。

传统随机激光光源具有低空间相干性和高光谱密度的特点，能实现无散斑成像照明。然而，传统随机激光光源具有无方向性的任意角度发射，输出功率低等不足，无法用于高效照明系统。光纤随机激光作为一种重要的新光源，可用于非线性光学、光通信、成像和传感等领域(参见文献S.K.Turitsyn,S.A.Babin,A.E.El-Taher,P.Harper,D.V.Churkin,S.I.Kablukov,J.D.V.Karalekas,and E.V.Podivilov,“Randomdistributed feedback fiber laser,”Nat.Photon.4,231–235(2010)第一页第一段第一句话，以及参见文献A.A.Fotiadi,“Random lasers:An incoherent fibre laser,”Nat.Photon.4,204–205(2010)第一页摘要部分)，光纤随机激光输出具有较好的方向性、高亮度、低时间相干性等特点，在高速全场无散斑成像领域具有潜在的应用价值，但传统单模光纤随机激光为单横模输出，仍具有较高的空间相干性，不利于无散斑成像照明(参见文献J.W.Goodman,“Speckle Phenomena in Optics:Theory and Applications,”Roberts&Company,Englewood(2007)第163、164页，特别是公式5-137)。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种基于强耦合多芯光纤随机激光的无散斑成像光源，直接采用强耦合多芯光纤或者结合单模光纤和强耦合多芯光纤作为照明光源，解决传统单模光纤随机激光作为照明光源空间相干性较高，不利于无散斑成像照明的问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种基于强耦合多芯光纤随机激光的无散斑成像光源,主要包括泵浦源和光纤环镜，还包括与泵浦源和光纤环镜连接的强耦合多芯光纤。

本发明中，所述强耦合多芯光纤输入端连接泵浦源和光纤环镜，并由光纤环镜提供点式反馈，所述强耦合多芯光纤的受激拉曼散射和分布式瑞利散射为光纤随机激光激射过程提供放大增益和分布式反馈。通过采用强耦合多芯光纤构成光纤随机激光器，解决传统激光器作为照明光源空间相干性较高，不利于无散斑成像照明的问题。

进一步的，还包括分别与泵浦源和光纤环镜、强耦合多芯光纤连接的单模光纤。所述单模光纤输入端连接泵浦源和光纤环镜，并由光纤环镜提供点式反馈，所述单模光纤输出端与强耦合多芯光纤连接，并通过两种光纤的受激拉曼散射和分布式瑞利散射为光纤随机激光激射过程提供放大增益和分布式反馈。通过将单模光纤和强耦合多芯光纤结合，能够降低激光器体激射阈值。

进一步的，所述强耦合多芯光纤包括主纤芯、多个副纤芯和包层，所述主纤芯与副纤芯、副纤芯与副纤芯之间存在强耦合效应。用来有效地激发更多横向高阶模式，获得低空间相干性的多模光纤随机激光。