[发明专利]一种高能量超连续谱激光器

说明书

本公开的高能量超连续谱激光器，包括可见光源1、半波片2、透镜组3、反射镜4和条形非线性晶体5；可见光源1发射单一波长的可见脉冲激光；半波片2为激光偏振调节器件，将入射的可见脉冲激光的偏振方向调节至垂直偏振；透镜组3缩放经半波片2调节为垂直偏振的可见脉冲激光的光束口径与所述条形非线性晶体5的口径相匹配，并透射到反射镜4；反射镜4将入射的可见脉冲激光进行反射，使可见脉冲激光垂直入射到条形非线性晶体5；条形非线性晶体5用于折线型传输垂直入射的可见脉冲激光和展宽可见脉冲激光的光谱，形成高能量超连续谱激光。极大的扩展激光的光谱范围，实现超连续谱激光输出，提高超连续谱激光的转化效率。

技术领域

本发明属于激光技术领域，具体涉及一种高能量超连续谱激光器，利用激光在条形非线性晶体内折线型传输，实现可见光超连续谱激光的高能量输出。

背景技术

激光技术已在基础科学研究、临床医学、信息通讯、工业技术等众多领域得到广泛应用，是尖端领域的探索和发展的有力工具。随着激光应用领域的发展，单一波长的激光已不能满足应用需求。超连续谱激光器或白光光源，不同于单一波长的激光器，因其宽光谱性能，在光谱检测、生物医学成像、高精密光学频率测量、纳米材料检测及波分复用光通信系统等方面有着重要的应用。而在高光谱遥感和远程测距方面，则要求超连续谱激光具备高峰值功率和高单脉冲能量。可见光波段的特征谱线丰富，是高光谱遥感、生物医学应用、材料检测的常用波段。目前，比较成熟的超连续谱激光器由红外激光器作为激发光源，最短波长在400nm左右，可见波段功率占比不高。这极大限制了超连续谱激光器在可见波段的应用。因此，可见光波段的高峰值功率超连续谱激光产生技术就具有重要科学意义。

超连续谱激光产生技术是一种非线性光学技术，高效率产生宽带超连续谱激光的介质要求具有高的非线性系数和适当的色散条件。目前，常用的高效率产生超连续谱激光方案，主要有下述几种，同时也存在一些问题。

(1)利用非线性光子晶体光纤得到超连续谱激光的方案[Wanjun Bi,etal.Micro-joule level visible supercontinuum generation in seven-core photoniccrystal fiberspumped by a 515nm laser,Optics.Letters.2019,44,5041-5044]，是目前获得超连续谱激光的主流方案。通过改变光纤结构，设计光纤的零色散点，达到扩展超连续光谱范围和提高转化效率的目的。其缺点在于，由于光纤纤芯截面积大小的限制，光纤能够承载的激光峰值功率和单脉冲能量有限，从原理上不能获得较高单脉冲能量和高峰值功率的超连续谱激光，限制了其应用。

(2)利用块状非线性晶体获得超连续谱激光输出的方案[Haochuan Wang,etal.Cross-polarized,multi-octave supercontinuum generation,Optics.Letters.2017,42:2595-2598]。产生高效率的超连续谱激光需要激发激光波长在介质的零色散点附近，由于材料色散特性的限制(例如BBO晶体的零色散波长为1.4微米)，目前此类超连续谱激光能量集中在红外波段，而非可见光波段。同时利用红外激光器作为超连续谱激光的激发光源，虽然也可以覆盖可见波段，但转化率低，可见光波段功率占比低。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足之一，提供了一种高能量超连续谱激光器，通过采用条形非线性晶体，极大的扩展激光的光谱范围，获得高单脉冲能量和高峰值功率的超连续谱激光，实现超连续谱激光输出，提高超连续谱激光的转化效率。

根据本公开的一方面，本发明提供一种高能量超连续谱激光器，所述激光器包括：可见光源1、半波片2、透镜组3、反射镜4和条形非线性晶体5；

其中，所述可见光源1，用于发射单一波长的可见脉冲激光；

所述半波片2为激光偏振调节器件，用于将入射的可见脉冲激光的偏振方向调节至垂直偏振；