[发明专利]一种双波长高速扫频同步脉冲光源

说明书

本发明公开了一种双波长高速扫频同步脉冲光源。所述光源包括第一波长高速扫频脉冲光源、第二波长高速扫频脉冲光源、耦合器和波分复用器。第一波长高速扫频脉冲光源和第二波长高速扫频脉冲光源采用了被动锁模技术，通过利用声光型高速可调谐滤波器实现高速扫频；被动脉冲同步元件为双折射的非线性介质，位于第一波长高速扫频脉冲光源内，通过对双波长脉冲施加交叉相位调制完成脉冲同步并形成两路波长不同、重复频率一致的脉冲光输出；波分复用器对两路光信号进行复用，最后得到双波长高速扫频同步脉冲输出。本发明可以将扫频速度提升至kHz频率以上，同时双波长的输出特性有利于进一步提升相干拉曼成像、光学相干层析等技术的成像质量。

技术领域

本发明属于激光技术领域，尤其涉及一种双波长高速扫频同步脉冲光源。

背景技术

扫频脉冲光源在许多科学、工程领域都有重要的应用，如相干拉曼散射显微成像、光学相干层析成像、光学测距等方面。一般来说，实现扫频脉冲输出主要可以通过：1）腔内可调滤波，2）腔外波长调谐，3）傅里叶域锁模，4）时间拉伸等方法，其中采用腔内滤波是最为直接的手段之一，同时可以保证扫频过程中的功率相对稳定。

随着近年来相干拉曼散射显微术的发展（Science, 2008, 322(5909): 1857-1861），人们开始越来越关注这种免标记、光毒性小的成像技术，同时对双波长同步扫频脉冲光源的需求变得越来越广泛。目前，较为方便的方法是采用同源锁模脉冲，利用光参量过程、孤子自频移或产生超连续光谱等方法进行频率转换，得到双波长扫频源，但伴随的其他非线性效应，如调制不稳定性会不可避免地放大噪声信号，进而影响成像质量。如何实现低噪声、高相干性地同步双波长扫频脉冲光源也成为了领域内的关键课题之一（Light SciAppl., 2020, 9, 25）。另一方面，因为扫频光源的扫描速度直接决定了系统的成像速度，所以如何获得高速的扫频光源也显得尤为重要。

为了解决上述提到的问题，本发明提出了一种双波长高速扫频同步脉冲光源，包括了第一、第二波长扫频脉冲光源；它们各自有独立的激光谐振腔结构从而保证了良好的噪声和相干特性，其中通过利用声光效应的光栅型可调滤波器替代了机械调谐的方式，较大提升了扫描速度。为保证双波长脉冲的同步性，在第一波长激光谐振腔内加入了双折射的非线性介质作为被动脉冲同步元件，最后实现了高相干性的双波长高速扫频脉冲的输出。

发明内容

本发明的目的是实现双波长高速扫频同步脉冲激光器，一方面可以确保双波长脉冲的相干性和噪声特性，同时还可以较大提升扫频速度至kHz频率范围。

本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现。

一种双波长高速扫频同步脉冲光源，包括第一波长高速扫频脉冲光源、第二波长高速扫频脉冲光源、耦合器和波分复用器；

所述第一波长高速扫频脉冲光源为波长可调谐被动锁模激光器，包括第一可饱和吸收体、第一泵浦激光器、第一泵浦光波分复用器、第一增益介质、第一三端口光环行器、第一高速可调谐滤波器、光延迟线、光学集成器件和被动脉冲同步元件；

其中，第一泵浦光波分复用器的一个输入端口接第一可饱和吸收体，另一个输入端口接第一泵浦激光器，公共端接第一增益介质的一端；第一三端口光环行器的端口2接第一增益介质的另一端，端口3接第一高速可调谐滤波器的输入端，端口1接被动脉冲同步元件的一端；光延迟线一端接第一高速可调谐滤波器的输出端，另一端接光学集成器件的第一波长信号输入端，光学集成器件的公共端接脉冲同步元件的另一端；

所述第二波长高速扫频脉冲光源同为波长可调谐被动锁模激光器，包括第二可饱和吸收体、第二泵浦激光器、第二泵浦光波分复用器、第二增益介质、第二三端口光环行器、光耦合器和第二高速可调谐滤波器；