[发明专利]基于双级非线性调谐的单纤型CARS激发源装置及实现方法

摘要

本发明公开了一种基于双级非线性调谐的单纤型CARS激发源装置与方法，包括飞秒光纤激光光源、电控光功率衰减器、一级调谐器、脉冲展宽器、二级调谐器、泵浦激光器、波分复用器、增益光纤、滤光器和输出端口。飞秒光纤激光光源输出飞秒脉冲作为斯托克斯光脉冲，进入电控光功率衰减器，在一级调谐器中实现功率控制的光脉冲波长调谐，经脉冲展宽器展宽成皮秒脉冲后进入到增益光纤放大，在二级调谐器产生信号光脉冲和闲频光脉冲，信号光脉冲用作CARS源的泵浦光脉冲，滤光器滤除闲频光脉冲和残余的泵浦连续光，输出端口输出。与现有技术相比，本发明采用单纤光路结构和电控调谐，具有结构紧凑、抗干扰、可靠性高和调谐速度快的优点，满足CARS快速成像的需求。

主权项

一种基于双级非线性调谐的单纤型CARS激发源装置，其特征在于，该装置从输入到输出依序包括飞秒光纤激光光源(1)、电控光功率衰减器(2)、电压控制器(3)、一级调谐器(4)、脉冲展宽器(5)、泵浦激光源(6)、波分复用器(7)、增益光纤(8)、二级调谐器(9)、滤光器(10)和输出端口(11)；其中：所述飞秒光纤激光光源(1)，用于提供飞秒级线偏振脉冲光，用作CARS源的斯托克斯光脉冲种子源，其脉宽范围50～200fs，中心波长为1030～1064nm，重复频率10MHz～100MHz，脉冲能量大于1nJ；所述电控光功率衰减器(2)，由相位延迟器和检偏器构成，用于将电压施加到相位延迟器件改变水平偏振和垂直偏振间的相位延迟，使出射光的偏振态发生变化，透过检偏器的功率产生变化，实现光功率衰减调节；所述电压控制器(3)，用于输出控制电压，控制电控光功率衰减器的衰减值；所述一级调谐器(4)，由光子晶体光纤构成，用于对飞秒脉冲光实现小范围的波长调谐，调谐范围10～40nm；所述脉冲展宽器(5)，由单模和多模光纤熔接构成，用于将斯托克斯光脉冲展宽到30～80ps；所述泵浦激光器源(6)，采用980nm泵浦激光器，用于给增益光纤提供泵浦连续光；所述波分复用器(7)，将泵浦连续光和一级调谐器输出斯托克斯光脉冲合成一束，输入到增益光纤中；增益光纤(8)，采用掺镱光纤，用于放大一级调谐器后的斯托克斯光脉冲，使输出脉冲峰值功率在3～20kW；所述二级调谐器(9)，由光子晶体光纤构成，利用光子晶体光纤的四波混频作用调谐；一级调谐器(4)输出并经放大后形成的高峰值功率斯托克斯光脉冲注入光子晶体光纤后，通过四波混频作用产生信号光脉冲和闲频光脉冲；信号光脉冲和闲频光脉冲的波长依赖于注入的斯托克斯光脉冲波长；信号光脉冲用作CARS源的泵浦光脉冲，斯托克斯光脉冲波长的小范围调谐将引起信号光脉冲的大范围调谐；CARS源的泵浦光脉冲和斯托克斯光脉冲的频差覆盖400～4000cm‑1范围的分子振动谱范围；所述滤光器(10)，用于滤除二级调谐器的闲频光脉冲和残余的泵浦激光器输出的泵浦连续光；输出端口(11)，用于输出的外部光纤接口。