[发明专利]一种基于空间色散管理的超宽带平坦光谱超快脉冲激光器

说明书

本发明公开了一种基于空间色散管理的超宽带平坦光谱超快脉冲激光器，包括：光路模块、空间色散管理模块、可饱和吸收体及耦合器；其中所述光路模块、所述空间色散管理模块、所述可饱和吸收体、所述耦合器依次连接，所述耦合器与所述光路模块连接；本发明提出空间色散管理技术，搭建空间色散管理模块，通过对腔内群时延的补偿，实现多波长耗散孤子的同步锁模；其次通过数值计算，建立液晶空间光调制器液晶分子与孤子相位的一一对应关系，实现对多孤子光谱相位的精密调控，最终使得多孤子光谱实现相干合成，以实现超宽带、光谱平坦、高度相干的超快脉冲激光源。

技术领域

本发明属于激光调制技术领域，特别是涉及一种基于空间色散管理的超宽带平坦光谱超快脉冲激光器。

背景技术

超快光纤激光器是当前激光产业发展的重要工具之一。例如，在进行光学相干层析成像时，通常希望光源的相干程度越短越好，因此希望原始光谱宽带且均匀平坦，从而保证各成像区域信噪比一致，提高成像质量。同时，为了使光频梳在实际应用中拥有更高的频率分辨率和更宽广的测量范围，需要光频梳频谱宽且均匀平坦，因此对用于生成光频梳的光源提出了带宽和平坦度的要求。此外，通过对宽带高相干光源进行精密相位调控是少周期激光脉冲(few-cycle laser pulses)的主要生成途径之一，原光谱越平滑，产生的脉冲质量越高，这在高分辨率的时间/频率分辨光谱测量中是至关重要的。

对于传统多波长锁模光纤激光器而言，由于群速度色散的影响，脉冲传输速度与工作波长相关，导致不同波长的锁模脉冲在腔内独立演化并周期性碰撞，因各自具有不同的运动速度，经过多次循环，其到达终点所需时间不同，因而无法实现同步运转。

目前的光谱展宽技术通常依赖于以下多种技术的结合：超连续谱光源能够实现宽谱且平坦的输出，但超连续谱并不是一种具有高度相干性的光源；利用自相位调制对超快脉冲进行压缩能够得到相干光，但其输出光谱平坦度较差，且相位变化不规律，因此利用自相位调制进行光谱展宽的光源难以应用于精密计量领域；此外，自放大、自相似效应也能够致使超快脉冲光谱展宽，但是这种技术不能实现对单个脉冲的展宽；与之相反地，基于耗散孤子的锁模激光器能够提供平坦、宽带、线性相位的光谱输出，但是受限于非线性材料的增益带宽限制，目前已有报道的最大单个耗散孤子光谱仅仅在40nm左右。

发明内容

为了解决现有技术中存在不同波长的锁模脉冲无法实现同步运转及现有光谱展宽技术不足等问题，本发明的目的是提供一种基于空间色散管理的超宽带平坦光谱超快脉冲激光器，以解决上述现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于空间色散管理的超宽带平坦光谱超快脉冲激光器，包括：光路模块、空间色散管理模块、可饱和吸收体及耦合器；其中所述光路模块、所述空间色散管理模块、所述可饱和吸收体、所述耦合器依次连接，所述耦合器与所述光路模块连接；

所述光路模块，用于获取耗散孤子；

所述空间色散管理模块，用于对所述耗散孤子进行群速度色散延迟补偿，得到多波长耗散孤子，同时对光谱进行融合；

所述可饱和吸收体，用于对所述多波长耗散孤子进行锁模；

所述耦合器，用于对所述同步锁模后的多波长孤子进行分光，并对分光后的多波长孤子分别进行输出及对光路模块传输。

优选地，所述光路模块包括：激光器、合束器、增益光纤、剥离器、隔离器及偏振控制器；其中所述激光器、所述合束器、所述增益光纤、所述剥离器、所述隔离器及所述偏振控制器依次连接。

优选地，所述激光器采用980nm泵浦激光器。

优选地，所述增益光纤采用铒镱共掺双包层增益光纤。