[发明专利]一种利用级联光纤整形超连续谱的方法

说明书

本发明提供了一种通过级联两段分别拥有两个双零色散点的单模光子晶体光纤的方式获得超宽带超平坦的超连续谱的方法。将一个短脉冲激光光源，通过耦合系统注入一定长度的级联光纤，并用频谱分析仪接收输出的信号，其中光源的中心波长位于级联光纤第一级的反常色散区，光纤的第一级为一个宽零色散频率间距的光子晶体光纤，以极大的拓宽频谱；然后级联第二级光纤，通过调节它的第二个零色散频率(低频零色散点)的位置，使其位于第一段级联光纤中产生的第一个基阶孤子在其光纤输出端时的频谱范围，以明显的改善光谱的平坦性。同时，调节泵浦功率和第二级光纤长度也可以对光谱的平坦性进行调节。本方法可以通过改变光纤的孔径大小和孔间距来调节零色散频率位置，针对性的整形超连续谱，实现有选择的整形不同频率范围内的超连续谱，最终获得超宽带超平坦的超连续谱。

技术领域

本发明涉及一种利用级联光纤整形光谱的方法，特别涉及一种整形超宽带的超连续谱的方法。

背景技术

超连续谱光源在实际生活中具有高度的实用性，如光学相干成像、频率测度、材料光谱学、群速度和波形的测量、全光通信中的波长转换以及密集波分复用等领域。对于短脉冲激光光源(如：飞秒，亚皮秒)的展宽原理为：脉冲在反常色散区传播时会受到非线性效应和群速度色散的扰动，并分裂成许多不同群速度的基态孤子，同时会在正常色散区产生相位匹配的色散波，孤子在受激拉曼散射的作用下不断红移，从而形成了超连续谱。在此过程中，红移的孤子与色散波会在四波混频效应下相互作用，将能量转移形成俘获波，拓宽蓝端的频谱。然而超连续谱的谱宽和平坦性难以同时满足，使得超连续谱在实际应用中受到限制。

发明内容

本发明旨在采用一种级联光纤中整形超连续光谱的方法，通过对第一级光纤中和第二极光纤中的零色散点的控制，获得超宽带超平坦的超连续谱光源。本发明通过以下方案实现：

一种级联光纤中整形超连续谱的方法，将两个拥有双零色散点的单模光子晶体光纤，通过空气孔塌缩技术和光纤拉锥技术分别增大和减小光子晶体光纤模场直径，消除场模失配后进行低损耗熔接为一根级联光纤，将短脉冲激光光源(飞秒，亚皮秒)通过耦合系统注入一定长度的级联光纤，并用频谱分析仪接收输出信号。其中短脉冲激光光源作用于级联光子晶体光纤第一级的反常色散区，级联光纤的第一级为宽零色散点间距的光子晶体光纤，通过蓝移俘获波和红移孤子极大的拓宽了光谱；通过调节第二级光纤的第二个零色散频率(低频零色散点)的位置，实现有选择性的整形特定频率范围内的超连续谱，从而改善光谱的整体平坦性，而输出的谱宽不变，获得超宽带超平坦的超连续谱。此外，通过对光源入射功率、第二级光纤长度的控制与利用，也可以对输出光谱的平坦性起到调节的作用。

所采用短脉冲激光光源的频率可以通过调节光源的水冷温度来实现，调节范围可以从GHz到THz；短脉冲激光光源的脉宽在飞秒和亚皮秒量级，总的输出功率为不大于4000W为最佳；其输出波长为可见波段、通信波段和中红外波段。

与现有的技术相比，本发明具有以下的优点：

1.本发明采用的短脉冲激光光源在反常色散区泵浦，在受激拉曼散射、自相位调制和群速度色散的影响下，诱导了高阶孤子分裂成一系列持续红移的基阶孤子并产生相位匹配的色散波。大零色散点间距的第一级光纤能够增加孤子的红移量从而向更低频处辐射出红移色散波来拓宽红端的频谱；而且相应的蓝移俘获波能产生更丰富的频谱成分来拓宽蓝端的频谱；当光源进入第二级光纤时，通过调节第二个零色散频率的位置，使得第一级光纤中分裂出来的第二个基阶孤子，在第二级光纤中由于非线性系数增加或者在泵浦位置的群色散值减少，发生了孤子阶跃并在第二级光纤中形成高阶孤子，该高阶孤子在第二级光纤中发生分裂，分裂产生的基阶孤子和色散波能够明显的填补第一级光纤输出端的光谱的空缺，从而明显的改善输出光谱的平坦性。因此，能够根据实际需要来调节光纤的空气孔径和孔间距以实现对光谱平坦性及谱宽的有效控制。

2.本发明方法在产生超宽带超平坦的超连续谱的同时，可以通过调节第二级光纤的第二个零色散频率的位置来有效的改善指定频率范围的功率。