[发明专利]基于波前整形的光纤级联光谱压缩装置和方法

权利要求书

1.一种基于波前整形的光纤级联光谱压缩装置，其特征在于，该装置包括飞秒脉冲激光器(1)、线偏振片(2)、半波片(3)、扩束镜(4)、偏振分束棱镜(5)、空间光调制器(6)、光纤耦合镜(7)、多模光纤(8)、空心微管(9)、单模光纤(10)和光谱分析仪(11)；其中：所述飞秒脉冲激光器(1)输出脉宽为百飞秒量级的超短脉冲，该超短脉冲依次经所述线偏振片(2)和所述半波片(3)入射至所述扩束镜(4)，经所述扩束镜(4)后超短脉冲入射至所述偏振分束棱镜(5)、并经所述偏振分束棱镜(5)透射输出至所述空间光调制器(6)，所述空间光调制器(6)反射输出的超短脉冲经所述偏振分束棱镜(5)反射后至所述光纤耦合镜(7)；所述光纤耦合镜(7)的输出端连接所述多模光纤(8)的输入端，经所述多模光纤(8)传输后的超短脉冲入射至所述单模光纤(10)，所述多模光纤(8)和所述单模光纤(10)之间由所述空心微管(9)实现连接，经单模光纤(10)输出的超短脉冲入射至光谱分析仪(11)；其中：

所述空间光调制器(6)，用于实现对超短脉冲光束的空间相位调制；

所述多模光纤(8)，用于使超短脉冲传输时产生负啁啾超短脉冲；

所述空心微管(9)，用于固定多模光纤(8)输出端和单模光纤(10)输入端，并使两者之间形成间隔，使得经波前整形后的超短脉冲光束在多模光纤(8)输出端输出后会聚于单模光纤(10)输入端面上的纤芯(12)区域；

所述单模光纤(10)，用于使超短脉冲在其正常色散区域传输时产生自相位调制效应。

2.利用如权利要求1所述的一种基于波前整形的光纤级联光谱压缩装置实现的一种基于波前整形的光纤级联光谱压缩方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

首先，利用线偏振片实现超短脉冲光束中与线偏振片偏振方向一致的部分光束的透射、并且将其余偏振方向的部分光束滤除，从而实现超短脉冲光束线偏振输出；利用半波片改变超短脉冲光束的线偏振方向，使超短脉冲的线偏振方向沿偏振分束棱镜的透射偏振方向，利用扩束镜扩大超短脉冲光束的直径；

接着，利用空间光调制器实现经偏振分束棱镜透射输出的线偏振超短脉冲束的波前整形，使得超短脉冲经多模光纤透射输出后的光束由散斑图变为在距多模光纤输出端面一定距离处实现会聚的会聚光束；并且，利用空间光调制器对超短脉冲光束的线偏振方向进行调制，使空间光调制器反射输出的超短脉冲光束偏振方向与入射至空间光调制器的超短脉冲光束偏振方向相垂直；

然后，将经空间光调制器反射输出的偏振方向与原来入射超短脉冲相垂直并且经波前整形后的超短脉冲利用光纤耦合镜耦合至多模光纤，经多模光纤传输，入射至单模光纤；

超短脉冲在多模光纤中传输时，经多模光纤透射输出负啁啾超短脉冲，选择使得经多模光纤输出的负啁啾超短脉冲在单模光纤中输出时实现光谱压缩的单模光纤长度；调节多模光纤输出端面和单模光纤输入端面的间距，使得多模光纤输出光束会聚点位于单模光纤输入端面处的纤芯位置，从而实现多模光纤输出负啁啾超短脉冲至单模光纤纤芯的高效功率传输；负啁啾超短脉冲在单模光纤中传输时受自相位调制效应的影响，产生光谱压缩；通过使用空间光调制器、多模光纤、空心微管以及单模光纤实现飞秒脉冲光谱的高效压缩以及光功率的低损耗传输；

最后，经单模光纤透射输出的光谱压缩后的超短脉冲入射至光谱分析仪以测量超短脉冲光谱，对光谱压缩效果进行评估。