产生三种可切换近红外宽带超连续谱的全光纤装置及方法

本发明涉及光纤激光器，尤其涉及一种产生三种可切换近红外宽带超连续谱的全光纤装置及方法。

背景技术：

1、光学领域中，当泵浦激光穿过特殊光波导时，由于一系列非线性效应与光纤的群速度色散的共同作用而使脉冲频谱展宽，输出的宽光谱激光束称超连续谱激光。近年来，各种新型超连续谱激光源的技术发展使之成为了一个光学研究的热点领域并且不断在新的领域中得到了广泛的应用。目前，超连续激光源已经运用于光学相干层析、非接触检测、宽谱光探测与激光雷达等领域。

2、在锁模光纤激光器中可以用传统孤子、束缚态孤子脉冲、类噪声脉冲等作为激励源实现超连续谱的产生，在一套装置中产生一种超连续谱的较多，然而目前没有在一套装置中产生三种类型可切换的超连续谱的装置以同时满足在不同领域或情况的需求。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提出一种产生三种可切换近红外宽带超连续谱的全光纤装置及方法，其可获得可切换的超连续谱光源，并且通过调整模块一的脉冲种类，可以调整输出的超连续谱的种类；通过调整模块二的输出功率，可以调节超连续谱的输出功率和宽度。

2、具体地，本发明提供一种产生三种可切换近红外宽带超连续谱的全光纤装置，包括模块一、模块二和模块三；

3、所述模块一包括：连续光源一、波分复用器一、掺铒光纤一、偏振控制器一、偏振相关隔离器、偏振控制器二、单模光纤、光耦合器一；

4、波分复用器一的一个输入端与连续光源一相连，输出端与掺铒光纤一相连；掺铒光纤、偏振控制器一、偏振相关隔离器、偏振控制器二、单模光纤、光耦合器一顺次连接，光耦合器一的一个输出端连接波分复用器中另一个输入端，从而构成环形腔；

5、所述模块二包括：连续光源二、波分复用器二、掺铒光纤二、偏振无关隔离器、高非线性光纤；波分复用器二中一个输入端与连续光源二相连，输出端与掺铒光纤二相连；掺铒光纤二、偏振无关隔离器、高非线性光纤依次连接，从而构成线形腔；

6、所述模块三包括：光耦合器二、光耦合器三、光耦合器四、光谱仪、示波器和自相关仪；

7、光耦合器二的输入端与与光耦合器一的一个输出端相连；光耦合器二的一个输出端和波分复用器二的输入端相连，光耦合器二中的另一个输出端与光耦合器三相连；光耦合器三、光耦合器四顺次连接；光谱仪与光耦合器三的输出端相连，示波器和自相关仪分别与光耦合器四的输出端相连；

8、所述模块一用来产生1550nm波段的三种可换切脉冲；模块二用来放大模块一的脉冲功率，并泵浦高非线性光纤，从而产生超连续谱；模块三用于观察模块一中的脉冲情况；

9、三种超连续谱类型的切换，是通过调节模块一中的偏振控制器一或偏振控制器二进行脉冲类型的切换，从而进行超连续谱类型的切换；所述的产生的三种超连续谱功率的可调谐性，是通过调节模块二中连续光源二，从而进行超连续谱功率可调谐性的输出。

10、进一步地，所述模块一中，波分复用器一为1550/980nm波分复用器，连续光源一为980nm连续光源，偏振相关隔离器为1550nm偏振相关隔离器，单模光纤为300m单模光纤，光耦合器一为30/70光耦合器；

11、其波分复用器一的980nm的输入端与连续光源一相连，1550nm的输入端与光耦合器一的70％的输出端相连。

12、进一步地，所述模块一中各部件之间以纤芯对齐的方式熔接在一起。

13、进一步地，所述模块二中：波分复用器二为1550/980nm波分复用器，连续光源二为980nm连续光源，高非线性光纤为60m高非线性光纤；波分复用器二中980nm的输入端与连续光源二相连。

14、进一步地，所述模块二中各部件之间以纤芯对齐的方式熔接在一起。

15、进一步地，所述模块三中，光耦合器二是输出端分光占比为99～95％和1～5％的光耦合器，光耦合器三、光耦合器四均为50/50光耦合器；

16、光耦合器二中输入端与模块一中光耦合器一的30％的输出端相连，1～5％的输出端与光耦合器三相连，99～95％的输出端与模块二中波分复用器二1550nm的输入端相连。

17、进一步地，模块一用来产生三种类型可切换脉冲：孤子束脉冲，输出波长1561nm，重复频率680.49khz；多纵模震荡方波脉冲，输出波长为1561nm，中心重复频率为680.49khz；孤子束与方波共存脉冲，输出波长为1561nm，重复频率680.49khz。

18、另外，本发明还提出一种基于上述产生三种可切换近红外宽带超连续谱的全光纤装置产生超连续谱的方法：

19、由模块一产生三种类型可切换脉冲，模块一中光耦合器一的30％的输出端连接到模块三中分光占比为99～95％的光耦合器二；光耦合器二1～5％输出端连接到50/50光耦合器三；光耦合器三的一个输出端连接到光耦合器四；光谱仪、示波器和自相关仪则分别与光耦合器三、光耦合器四的输出端相连；通过模块三中的光谱仪、示波器和自相关仪进行观察和认定脉冲类型；通过调节模块一的偏振控制器一或偏振控制器二进行脉冲类型的切换，从而进行超连续谱类型的切换；

20、模块二用来对脉冲进行功率放大并泵浦60m高非线性光纤；其中模块一的30/70光耦合器一的30％输出端，连接到模块三中光耦合器二的输入端，光耦合器二分光占比为99～95％的输出端与模块二中波分复用器二中1550nm的输入端相连，进行脉冲的功率放大，放大后的光脉冲进入60m高非线性光纤，从而产生超连续谱；通过调节模块二中980nm连续光源二，从而进行超连续谱功率和宽度的可调谐。

21、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

22、本发明通过切换模块一的脉冲种类，切换输出的超连续谱的种类；通过调整模块二的功率，调节超连续谱的输出功率和宽度；随着放大器泵浦功率的增加，孤子束与方波共存脉冲产生的超连续谱的输出功率相对稳定，而谱宽变化显著。通过本发明可以得到，孤子束与方波共存脉冲产生的超连续谱在谱宽的宽可调范围内具有相对稳定的功率输出，适用于需要稳定功率输出的情况；孤子束脉冲产生的超连续谱的输出功率变化很大，可调功率范围大，可调谱宽范围窄，适用于需要调整输出功率范围宽且谱宽变化较小的情况；方波脉冲产生的超连续谱的输出功率与孤子束脉冲产生的超连续谱遵循相同的规律，光谱宽度的变化范围是在上述两种脉冲产生的超连续谱之间；这三种类型的超连续谱具有各自的光谱宽度调整范围和功率输出特性，可以满足不同场合对功率和频谱范围的需求。

技术特征：

1.一种产生三种可切换近红外宽带超连续谱的全光纤装置，其特殊之处在于：

2.根据权利要求1所述的一种产生三种可切换近红外宽带超连续谱的全光纤装置，其特征在于：

3.根据权利要求2所述的一种产生三种可切换近红外宽带超连续谱的全光纤装置，其特征在于：

4.根据权利要求3所述的一种产生三种可切换近红外宽带超连续谱的全光纤装置，其特征在于：

5.根据权利要求4所述的一种产生三种可切换近红外宽带超连续谱的全光纤装置，其特征在于：

6.根据权利要求5所述的产生三种可切换近红外宽带超连续谱的全光纤装置，其特征在于：

7.根据权利要求1所述的产生三种可切换近红外宽带超连续谱的全光纤装置，其特征在于：

8.基于权利要求1-7任一所述的产生三种可切换近红外宽带超连续谱的全光纤装置产生超连续谱的方法，其特征在于：

技术总结
本发明公开了一种产生三种可切换近红外宽带超连续谱的全光纤装置及其产生方法，装置包括模块一、模块二和模块三，模块一包括连续光源、波分复用器、掺铒光纤、偏振控制器、偏振相关隔离器、单模光纤、光耦合器组成，用于产生脉冲并切换脉冲种类，从而切换输出的超连续谱的种类；模块二由连续光源、波分复用器、掺铒光纤、偏振无关隔离器、高非线性光纤组成，用于放大脉冲功率并泵浦高非线性光纤产生超连续谱；模块三包括光耦合器、光谱仪、示波器和自相关仪，用于观察模块一中的脉冲情况。本发明通过切换模块一的脉冲种类，可以切换输出的超连续谱的种类；通过调整模块二中连续光源的功率，可以调节超连续谱的输出功率和宽度。

技术研发人员：李建设,李兴玮,杜会静,郭海涛,李曙光,王瑞多,郭鹏霄
受保护的技术使用者：燕山大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15