[发明专利]高功率白光超连续谱激光器

说明书

本发明涉及激光技术领域，并提供一种高功率白光超连续谱激光器，包括依次连接的超短脉冲种子源激光器、非线性光纤放大器、模场匹配器和小芯径光纤，所述小芯径光纤的芯径小于所述非线性光纤放大器的光纤芯径。通过非线性光纤放大器对超短脉冲激光进行放大，提高了输出激光的有效峰值功率，再通过模场匹配器将激光耦合进小芯径的普通光纤内，实现白光超连续谱激光输出。非线性光纤放大器有效提升了脉冲有效峰值功率，小芯径普通光纤在保证非线性变换的同时，能够有效散热，保证高功率白光超连续谱激光稳定地输出。

技术领域

本发明涉及激光技术领域，尤其涉及一种高功率白光超连续谱激光器。

背景技术

白光超连续谱激光作为一种新型的激光，其以兼具光纤激光器的全光纤结构、稳定性好、效率高、免维护以及全谱段(包括可见光谱及近红外光谱)特性，在频率梳、成像、光电对抗等领域应用广泛。

随着白光超连续谱激光应用的发展，白光超连续谱激光在高亮度、远距离方面的应用需求也越来越迫切。白光超连续谱多采用超短脉冲激光泵浦高非线性的光子晶体光纤(PCF)，利用其极高的非线性系数，在其中产生多种非线性效应，使得输出光谱从近红外一直覆盖至可见波段。该设计方案在产生高功率白光超连续谱同时，也存在以下一些不足。其一，高非线性光子晶体光纤通常模场直径较小，仅为几个微米，且光子晶体光纤空气孔结构，为高功率泵浦激光耦合带来了非常大的问题；其二，作为非线性产生的主要媒质，光子晶体光纤空气孔结构不利于散热，特别是在高功率条件下，光纤单位长度上热量较大，光子晶体光纤散热能力不足。以上结果成为限制PCF作为白光超连续谱元件产生高功率的主要困难。

发明内容

本发明提供一种高功率白光超连续谱激光器，用以解决现有技术中光子晶体光纤难以与高功率泵浦激光器耦合且散热能力较差而使光子晶体光纤作为白光超连续谱元件难以产生高功率激光的缺陷，利用小芯径普通光纤优秀的热管理能力、以此为非线性介质，实现高功率白光超连续谱输出，满足高功率、高亮度、远距离等应用的需求。

本发明提供一种高功率白光超连续谱激光器，包括依次连接的超短脉冲种子源激光器、非线性光纤放大器、模场匹配器和小芯径光纤，所述小芯径光纤的芯径小于所述非线性光纤放大器的光纤芯径。

根据本发明提供的一种高功率白光超连续谱激光器，所述非线性光纤放大器包括一级光纤放大器或多级依次连接的光纤放大器。

根据本发明提供的一种高功率白光超连续谱激光器，所述光纤放大器为前向放大器或后向放大器或双向放大器。

根据本发明提供的一种高功率白光超连续谱激光器，所述光纤放大器包括隔离器、第二泵浦源、泵浦合束器和第二增益光纤，其中，

所述隔离器的输入端用于与所述超短脉冲种子源激光器的输出端或上一级所述光纤放大器连接；

所述第二泵浦源的输出端与所述泵浦合束器的泵浦端口连接；所述隔离器的输出端与所述泵浦合束器的信号端口连接；

所述泵浦合束器的出口与所述第二增益光纤连接，且所述第二增益光纤用于与所述模场匹配器或下一级所述光纤放大器的隔离器连接。

根据本发明提供的一种高功率白光超连续谱激光器，所述第二增益光纤为双包层掺镱光纤。

根据本发明提供的一种高功率白光超连续谱激光器，所述模场匹配器包括信号模场转换区和设置在所述信号模场转换区外的包层剥离区，所述信号模场转换区的输入端与所述非线性光纤放大器的输出端连接，所述信号模场转换区的输出端与所述小芯径光纤的输入端连接。

根据本发明提供的一种高功率白光超连续谱激光器，所述超短脉冲种子源激光器为皮秒或纳秒的脉冲光纤激光器。