[发明专利]一种基于亚波长光纤产生紫外超连续谱光源的装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于亚波长光纤产生紫外超连续谱光源的装置，包括：同一光路上依次设置的泵浦光源、第一光纤耦合器、亚波长光纤；所述亚波长光纤输出紫外超连续谱。本发明公开了一种基于亚波长光纤产生紫外超连续谱光源的方法，包括：通过泵浦光源发出无啁啾双曲正割型、中心波长为400nm、初始脉冲宽度范围为250～450fs、脉冲峰值功率为千瓦级的光脉冲；光脉冲通过第一光纤耦合器入射亚波长光纤进行色散和非线性效应，亚波长光纤输出紫外超连续谱。本发明能够产生紫外超连续光源，解决了超连续谱难以向短波段拓展的技术难题。

技术领域

本发明涉及一种基于亚波长光纤产生紫外超连续谱光源的装置及方法，属于非线性光学与光纤激光技术领域。

背景技术

超连续谱光源具有宽光谱、高亮度和高相干性等特点，广泛应用于计量学、生物医学成像和天文学等领域。紫外超连续谱覆盖短波长波段，其光谱具有生物效应、荧光效应、光化学和光电效应，在很多方面具有重要作用。

在超连续谱的生成中，利用普通光子晶体光纤产生400nm以下的短波段比较困难。光纤结构、光纤材料以及泵浦条件都会影响光纤的色散特性和非线性效应，光纤结构类型会影响光纤的色散特性和非线性效应。光纤材料具有不同的非线性属性，决定了光谱的透射范围和非线性系数以及色散特性，泵浦光源及其工作条件直接影响产生的超连续谱的波长范围以及输出特性。

在超连续谱的生成中，目前还未出现产生400nm以下的紫外波段超连续谱，存在研究空白。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种基于亚波长光纤产生紫外超连续谱光源的装置及方法，能够产生紫外超连续光源，解决了超连续谱难以向短波段拓展的技术难题。为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

第一方面，本发明提供了一种基于亚波长光纤产生紫外超连续谱光源的装置，包括：同一光路上依次设置的泵浦光源、第一光纤耦合器、亚波长光纤；所述亚波长光纤输出紫外超连续谱。

结合第一方面，进一步地，所述光路上还设有第二光纤耦合器和光谱仪，所述第二光纤耦合器的输入端连接所述亚波长光纤，所述第二光纤耦合器的输出端连接所述光谱仪。

结合第一方面，进一步地，所述亚波长光纤的基底材料为氟化镁。

结合第一方面，进一步地，所述亚波长光纤的纤芯半径a=0.3um，光纤半径b=2.4um，对应的光纤色散零点为424nm。

结合第一方面，进一步地，所述亚波长光纤长度为3cm。

结合第一方面，进一步地，所述泵浦光源发出的激励源为无啁啾双曲正割型、中心波长为400nm的脉冲光。

结合第一方面，进一步地，所述脉冲光脉冲峰值功率为千瓦级、初始脉冲宽度为250～450fs。

结合第一方面，优选地，采用分步傅里叶法求解光纤的非线性薛定谔方程，考虑光纤中色散和非线性效应，优化得到亚波长光纤的结构参量和泵浦光源参数。

第二方面，本发明还提供了一种基于亚波长光纤产生紫外超连续谱光源的方法，包括，

通过泵浦光源发出无啁啾双曲正割型、中心波长为400nm、初始脉冲宽度范围为250～450fs、脉冲峰值功率为千瓦级的光脉冲；

光脉冲通过第一光纤耦合器入射亚波长光纤进行色散和非线性效应，亚波长光纤输出紫外超连续谱。

结合第二方面，进一步地，所述紫外超连续谱的超连续谱的范围为245nm～1114nm，输出的平坦度为0.968，平均输出功率为-44.02dB。

与现有技术相比，本发明实施例所提供的一种基于亚波长光纤产生紫外超连续谱光源的装置及方法所达到的有益效果包括：