[发明专利]1000-1100nm波长可调谐飞秒激光系统

说明书

本发明公开了一种1000‑1100nm波长可调谐飞秒激光系统，主要是使用1.5μm波段飞秒激光源泵浦一段光子晶体光纤令该1.5μm的飞秒激光源产生孤子频移，同时在1‑1.1μ处获得色散波，后用光栅滤波器截取该色散波的1‑1.1μm波段进行自相似放大以及脉冲压缩，得到<100fs的近变换极限脉冲输出。本发明通过光谱滤波技术实现脉冲中心波长可调谐，满足飞秒脉冲自相似放大对种子源的要求。利用自相似放大技术进行放大，该光谱可调的种子光脉冲在放大的过程中不但展宽光谱，而且在自相似演化过程中形成线性啁啾，放大输出脉冲压缩后，脉冲宽度可<100fs，脉冲质量为近变换极限。最终实现1‑1.1μm可调谐高功率、高质量飞秒激光输出。

技术领域

本发明涉及一种基于色散波和自相似放大的飞秒激光放大与脉冲压缩。

背景技术

1-1.1μm可调谐飞秒激光源在生物学、物理学等领域都具有广阔的应用，如生物光子学、光学参量振荡和放大技术、光谱学等。在生物光子学领域，近红外线可以对药物和基因运送过程进行时间和空间控制而不伤害健康组织，各种近红外线响应性的药物和基因递送技术正被加以开发，以应对外周疾病(尤其是癌症)，但是当前的研究大多是对于第一光谱窗口(700-1000nm)的研究，对于第二光谱窗口(1000-1100nm)的研究亟待开发。在光学参量振荡和放大技术领域，运用可调谐泵浦光源能够拓展光学参量振荡的输出覆盖波长。在光谱学领域，1-1.1μm可调谐飞秒激光源可应用于多维光谱学，使用该超快脉冲进行多维光学或红外光谱分析，用不同的频率探测各种动态分子过程，以区分不均匀和均匀的线增宽以及识别测量的光谱跃迁之间的耦合。

在现有实验研究中，目前能够获得1-1.1μm可调谐飞秒激光源的方法有以下几种：一是通过产生超连续谱(supercontineumm)来获得1-1.1μm可调谐飞秒激光源，即使用1μm的激光源来产生超连续谱以获得1-1.1μm可调谐飞秒激光源，但是通过这种方法产生的飞秒激光源功率和能量较低，功率不稳定，脉冲宽度较宽，光谱不平坦，并且脉冲的相位复杂，导致后续经过压缩后脉冲质量差。二是通过产生色散波来获得，即使用1.5μm的激光源来产生超连续谱，选取其1-1.1μm处的色散波作为可调谐飞秒激光源，通过这种方法产生的飞秒激光源功率谱十分平坦，但功率和能量依然较低，脉冲具有较宽的光谱。三是利用自相位调制(self-phase modulation，SPM)展宽光谱后，进行光谱滤波效应实现调谐。

上述三种方法无法满足我们对于理想啁啾脉冲种子源的需求，为了解决上述问题，亟需实现一种具有中心波长可调谐(1-1.1μm)、高功率、脉冲宽度小于100fs，脉冲质量近变换极限的飞秒激光脉冲源。

发明内容

针对上述现有技术中难以获得具有较高能量和平均功率的可调谐飞秒激光脉冲的问题，本发明提出了一种1000-1100nm波长可调谐飞秒激光系统，基于色散波和自相似放大技术来获得高功率、高质量可调谐飞秒激光脉冲。

为了解决上述技术问题，本发明提出的一种1000-1100nm波长可调谐飞秒激光系统，主要是使用1.5μm波段飞秒激光源泵浦一段光子晶体光纤，使得该1.5μm的飞秒激光源产生孤子频移，同时在1-1.1μm处获得色散波，后用光谱滤波器截取该色散波的1-1.1μm波段进行自相似放大以及脉冲压缩，得到<100fs的近变换极限脉冲输出。