[发明专利]一种高功率超连续谱激光系统

说明书

本发明公开的高功率超连续谱激光系统，包括：种子激光源、与种子激光源光纤连接的放大组件以及与放大组件光纤连接的光子晶体光纤组件。光子晶体光纤组件包括：依次连接的N个光子晶体光纤，N个光子晶体光纤中的第i个光子晶体光纤的纤芯和非线性系数均大于第i+1个光子晶体光纤的纤芯和非线性系数。种子激光经过放大组件进行功率放大后输送至光子晶体光纤组件中，在光子晶体光纤组件的作用下，会发生各种非线性效应，使频谱展宽至几百纳米甚至更宽，进而输出超连续谱激光，通过采用光子晶体光纤组件中的光子晶体光纤的纤芯分段逐级递减，且非线性系数分段逐级递增的方式，来降低耦合的热负载，便于热管理，进而可以实现高功率超连续谱输出。

技术领域

本发明属于激光技术领域，具体涉及一种高功率超连续谱激光系统。

背景技术

激光脉冲在高非线性介质中传输时，会发生各种非线性效应，使频谱展宽至几百纳米甚至更宽，这种极端的频谱展宽现象称为超连续谱的产生。超连续谱光源和其它光源相比，具有连续谱带宽、稳定可靠、相干性好等诸多优点。超连续谱激光在生物医学、光计量学、光通信、相干测量、光学显示以及光谱分析等许多方面都有非常重要的应用价值。

相对于其它固体或液体非线性介质，高非线性光纤作为非线性介质，以其轻便稳定的物理特性，更适合于用在具有实用价值的超连续谱产生系统中。然而，作为泵浦的激光向非线性光纤的耦合是限制超连续谱平均功率的一个重要因素，因此，如何高效耦合光子晶体光纤与石英光纤成为了研究的对象。本申请发明人在研究本申请时发现：现有的大功率激光耦合装置均采取拉锥的方式实现光子晶体光纤与石英光纤的熔接，由于拉锥这一工艺水平对耦合方式要求较高，使得耦合效率难以提高，且这种耦合方法还对环境要求苛刻，难以实现工程可靠性的要求。

发明内容

鉴于此，本发明实施例在于提供一种高功率超连续谱激光系统方法，以有效地改善上述问题。

本发明的实施例是这样实现的：

第一方面，本发明实施例提供了一种高功率超连续谱激光系统，包括：种子激光源，用于产生种子激光；与所述种子激光源光纤连接的放大组件，所述放大组件用于对所述种子激光的功率进行放大；与所述放大组件光纤连接的光子晶体光纤组件，所述光子晶体光纤组件包括：依次连接的N个光子晶体光纤，所述N个光子晶体光纤中的第i个光子晶体光纤的纤芯大于第i+1个光子晶体光纤的纤芯，其中，所述第i个光子晶体光纤的非线性系数小于所述第i+1个光子晶体光纤的非线性系数，i依次取1到N－1，N为大于等于2的正整数。

本申请实施例中，种子激光源产生的种子激光经过放大组件进行功率放大后输送至光子晶体光纤组件中，在光子晶体光纤组件的作用下，会发生各种非线性效应，使频谱展宽至几百纳米甚至更宽，进而输出超连续谱激光，通过采用光子晶体光纤组件中的光子晶体光纤的纤芯分段逐级递减，且非线性系数分段逐级递增的方式，来降低耦合的热负载，便于热管理，进而可以实现高功率超连续谱输出。

结合第一方面实施例的一种可能的实施方式，所述N个光子晶体光纤中的相邻光子晶体光纤之间的连接为熔接，与所述放大组件通过光纤连接的第一个光子晶体光纤的输入端的连接也为熔接。

结合第一方面实施例的一种可能的实施方式，所述放大组件包括：与所述种子激光源光纤连接的包层直径为第一阈值的预放大器；与所述预放大器通过光纤连接的第一模场匹配器；与所述第一模场匹配器光纤连接的包层直径为第二阈值的主放大器；以及与所述主放大器光纤连接的第二模场匹配器，所述第二模场匹配器还通过光纤与所述光子晶体光纤组件连接，其中，所述第二阈值大于所述第一阈值，所述光子晶体光纤组件中的光子晶体光纤的包层直径为所述第一阈值。

结合第一方面实施例的一种可能的实施方式，所述预放大器包括：与所述种子激光源光纤连接的第一包层功率剥除器；与所述第一包层功率剥除器连接的包层直径为第一阈值的第一掺镱光纤；以及与所述第一掺镱光纤的输出端连接的第一集束器，所述第一集束器的输出端通过光纤与所述第一模场匹配器连接，所述第一集束器的泵浦端与第一泵浦源连接。