专利名称：精密同步双波长可调飞秒激光脉冲发生器的制作方法
技术领域：
本发明涉及了一种精密同步双波长可调飞秒激光脉冲发生器，属于超快激光脉冲发生器技术。
背景技术：
目前常用的电子同步装置的精度(需要电子触发等一系列电子的运动过程)只有纳秒或者百皮秒量级，不能满足当前某些超快学科的需求，因此亟需提高同步精度。而当前非线性光纤的新热点，微结构光纤为该技术提供了一个新的技术基础(提供了一个全光的同步过程)。微结构光纤(Microstructure fiber)，又叫做光子晶体光纤(Photonic Crystal fiber)，或者多孔光纤(Holey fiber)，是一种由单一材料构成，包层中具有周期性微米量级空气孔结构的新型光纤。在这种光纤中，光场被空气孔高度局域在纤芯周围的一小块区域内，能够很强烈地增强非线性效应，并且受到周围空气孔结构的影响，其色散特性可以方便的人为控制。这种增强的非线性效应和可控色散特性使这种光纤非常适合孤子产生和传输。纳焦量级的飞秒激光脉冲在微结构光纤中能够通过拉曼效应等高阶非线性作用，高效率地在红外波段产生自频移孤子。这种自频移孤子可以通过控制光纤和超短激光脉冲的参数来控制其相对于泵浦光的走离时间。在固定参数下，这个走离时间是一个相当精确的数值，能够精确到飞秒量级，利用这种非线性自频移效应可以构成高精度的时间同步装置。飞秒量级的时间同步装置对于需要精确同步的超短脉冲技术、光化学、光生物学等有着很重要的应用价值，并且能极大地拓宽飞秒激光技术应用范围，在物理、化学、生物等领域的超快研究中都具有广泛的应用前景。有关涉及到本发明技术的文献和报道如下1.Serebryannikov，E.E.，et al.，Journal of Raman Spectroscopy，2006.37(1-3)p.416-420.
2.Liu，X.，et al.，Optics Letters，2001.26(6)p.358-360.
3.Wadsworth，W.J.，et al.，Electronics Letters，2000.36(1)p.53-55.
4.Fiorentino，M.，et al.，Optics Letters，2002.27(8)p.649-651.
5.Serebryannikov，E.E.，et al.，Applied Physics B-Lasers And Optics，2005.81(5)p.585-588.
发明内容
本发明的目的在于提供一种精密同步双波长可调飞秒激光脉冲发生器。该脉冲发生器能够在红外波段产生波长在800nm和1050nm附近的两束超短脉冲激光，该两束激光脉冲在时间上能同步精度达飞秒量级，而且具有运转稳定和操作简单的特点。
本发明通过以下技术方案加以实现一种精密同步双波长可调飞秒激光脉冲发生器，其特征在于包括飞秒激光器1、飞秒激光器的输出端设置隔离器2，隔离器输出端依次设置全反镜3和分束片4，在经分束片4分束的一束光路上设置由耦合透镜5、微结构光纤6和耦合透镜7组成的自频移孤子发生器，该自频移孤子发生器的输出端设置只透1000～1100nm脉冲光的过滤片8；在经分束片4分束的另一束光路上设置全反镜9和精密时间延迟补偿线10。
上述的微结构光纤6的纤芯直径为1.5～2.5um，长度为50～100cm，包层空气比60％～80％。
上述的耦合透镜5和耦合透镜7分别为20倍的数值孔径为0.25、40倍的数值孔径为0.65或60倍的数值孔径为0.8的耦合透镜，或两个耦合透镜同时为20倍的数值孔径为0.25、40倍的数值孔径为0.65或60倍的数值孔径为0.8的耦合透镜。
上述的分束片反射率为40～60％。
本发明的优点飞秒激光器采用具有克尔透镜效应锁模的掺钛蓝宝石激光器，易启动，运转稳定；该脉冲发生器能够在红外波段产生波长在800nm和1050nm附近的两束超短脉冲激光，该两束激光脉冲在时间上能同步精度达飞秒量级，比现在所用的电子脉冲同步装置提高了3个数量级以上，而且操作简单。
图1为精密同步双波长可调飞秒激光脉冲发生器结构框图。图中1为飞秒激光振荡器，2为隔离器，3、9为全反镜，4为分束片，5、7为耦合透镜，6为微结构光纤装置，8为只让1000～1100nm脉冲全透的过滤片，10为精密时间延迟补偿线。
图2本发明中微结构光纤的端面扫描电镜显微图。
图3本发明中800nm泵浦脉冲和产生的1050nm孤子脉冲的光谱图。
图4本发明中1050nm脉冲孤子通过光纤后相对于800nm脉冲的走离时间示意图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明加以详细说明整套仪器由能稳定输出脉冲宽度15～100fs，单脉冲能量2～10nJ，重复频率60～120MHz的飞秒激光脉冲的掺钛蓝宝石激光器1，防止反馈光影响锁模的隔离器2(由法拉第旋光器、半波片和起偏器构成)，能够在掺钛蓝宝石锁模激光器输出的飞秒激光的中心波长800nm附近提供负色散且具有增强非线性效应的微结构光纤6和单步精度微米量级的精密时间延迟补偿线10组成。首先飞秒激光器输出的飞秒激光脉冲通过隔离器输出到耦合透镜7处。在透镜耦合前使用反射率40％或50％或60％的分束片4将800nm飞秒激光分成两束。使用20倍的数值孔径为0.25或40倍的数值孔径为0.65或60倍的数值孔径为0.8的耦合透镜5，将其中一束飞秒激光脉冲耦合至微结构光纤6的输入端进入光纤6的纤芯中，在拉曼效应等高阶非线性作用下，产生中心波长在1000～1100nm的自频移孤子。所产生的1000～1100nm的自频移孤子从光纤6输出端输出，通过20倍的数值孔径为0.25或40倍的数值孔径为0.65或60倍的数值孔径为0.8的耦合透镜7耦合输出。使用只透1000～1100nm脉冲光的过滤片8将非自频移孤子光过滤，最后该路光只得到1000～1100nm的自频移孤子。由反射率40％或50％或60％的分束片4所分出的另外一束800nm飞秒激光通过全反镜9入射进入延迟线10，通过延迟线10补偿该路光与上一路1000～1100nm的自频移孤子的时间差。这样得到从延迟线10出射的800nm飞秒激光与另一路1000～1100nm的自频移孤子脉冲在时间上高精度地同步，同步精度飞秒量级。
权利要求
1.一种精密同步双波长可调飞秒激光脉冲发生器，其特征在于包括飞秒激光器(1)，飞秒激光器的输出端设置隔离器(2)，隔离器输出端依次设置全反镜(3)和分束片(4)，在经分束片(4)分束的一束光路上设置由耦合透镜(5)、微结构光纤(6)和耦合透镜(7)组成的自频移孤子发生器，该自频移孤子发生器的输出端设置只透1000～1100nm脉冲光的过滤片(8)；在经分束片(4)分束的另一束光路上设置全反镜(9)和精密时间延迟补偿线(10)。
2.按权利要求1所述的精密同步双波长可调飞秒激光脉冲发生器，其特征在于微结构光纤(6)的纤芯直径为1.5～2.5um，长度为50～100cm，包层空气比60％～80％。
3.按权利要求1所述的精密同步双波长可调飞秒激光脉冲发生器，其特征在于耦合透镜(5)和耦合透镜(7)分别为20倍的数值孔径为0.25、40倍的数值孔径为0.65或60倍的数值孔径为0.8的耦合透镜，或两个耦合透镜同时为20倍的数值孔径为0.25、40倍的数值孔径为0.65或60倍的数值孔径为0.8的耦合透镜。
4.按权利要求1所述的精密同步双波长可调飞秒激光脉冲发生器，其特征在于分束片反射率为40～60％。
全文摘要
本发明公开了一种精密同步双波长可调飞秒激光脉冲发生器，属于超快激光脉冲发生器技术。该精密同步双波长可调飞秒激光脉冲发生器包括飞秒激光器，飞秒激光器的输出端设置隔离器，隔离器输出端依次设置全反镜和分束片，在经分束片分束的一束光路上设置由耦合透镜、微结构光纤和耦合透镜组成的自频移孤子发生器，该自频移孤子发生器的输出端设置只透1000～1100nm脉冲光的过滤片；在经分束片分束的另一束光路上设置全反镜和精密时间延迟补偿线。本发明的优点，结构简单，运转稳定，800nm飞秒激光同所产生的1000～1100nm自频移孤子脉冲能够达到飞秒量级的高精度同步，比现在所用的电子脉冲同步装置高了3个数量级以上。
文档编号G02F1/35GK1917306SQ200610015298
公开日2007年2月21日 申请日期2006年8月10日 优先权日2006年8月10日
发明者王清月, 胡明列, 刘博文, 柴路 申请人:天津大学