專利名稱：一種產(chǎn)生超連續(xù)譜的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光纖領(lǐng)域，尤其涉及一種產(chǎn)生超連續(xù)譜的裝置。
背景技術(shù)：
目前，衡量超連續(xù)光譜源質(zhì)量有兩個重要指標(biāo)，一個是光譜范圍，另一個為光譜平坦度。當(dāng)前連續(xù)波泵浦產(chǎn)生超連續(xù)譜的研究大多都集中在超連續(xù)譜光譜范圍擴展方面，而 對于如何得到高平坦的超連續(xù)光譜方面的研究卻很少，比如通過增加雙零色散光子晶體光 纖的長度可以適當(dāng)提高泵浦光向長波方向的轉(zhuǎn)化，但輸出的光譜平坦度仍沒有得到明顯改 善，可見現(xiàn)有技術(shù)中在實現(xiàn)超連續(xù)光源光譜平坦化的問題上沒有得到好的解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實施例的目的在于提供一種產(chǎn)生超連續(xù)譜的裝置，旨在解決實現(xiàn)超連續(xù)譜 光源光譜平坦化的問題。本發(fā)明實施例是這樣實現(xiàn)的，一種產(chǎn)生超連續(xù)譜的裝置，所述裝置包括用于提供 泵浦光的連續(xù)波光纖激光器；與所述連續(xù)波光纖激光器的輸出尾纖熔接的，用于將所述連續(xù)波光纖激光器提供 的泵浦光進(jìn)行非線性轉(zhuǎn)化，以形成超連續(xù)譜的高非線性光子晶體光纖；與所述高非線性光子晶體光纖熔接的，用于將形成的超連續(xù)譜進(jìn)行光譜平坦化及 擴展的高非線性正常色散光纖。本發(fā)明實施例與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果在于通過高非線性正常色散光纖，可使 在泵浦波長附近具有高光譜強度峰的超連續(xù)譜得到平坦化，且向長波方向進(jìn)一步擴展，進(jìn) 而得到高平坦寬帶超連續(xù)譜輸出。


圖1是本發(fā)明實施例提供的一種產(chǎn)生超連續(xù)譜的裝置的框圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。本發(fā)明實施例中，通過高非線性正常色散光纖，可使在泵浦波長處具有高光譜強 度峰的超連續(xù)譜實現(xiàn)平坦化，同時光譜向長波方向進(jìn)一步擴展，進(jìn)而得到高平坦寬帶超連 續(xù)譜輸出。請參閱圖1，本發(fā)明實施例提供了一種產(chǎn)生超連續(xù)譜的裝置，所述裝置包括用于提供泵浦光的連續(xù)波光纖激光器101 ；與所述連續(xù)波光纖激光器101的輸出尾纖102熔接的，用于將所述連續(xù)波光纖激光器101提供的泵浦光進(jìn)行非線性轉(zhuǎn)化，以形成超連續(xù)譜的高非線性光子晶體光纖103 ；與所述高非線性光子晶體光纖103熔接的，用于將形成的超連續(xù)譜進(jìn)行光譜平坦 化及擴展的高非線性正常色散光纖104。在本發(fā)明的實施例中，所述高非線性正常色散光纖104具體為可使所述超連續(xù)譜 光譜都位于所述高非線性正常色散光纖的正常色散區(qū)的高非線性光纖。在本發(fā)明的實施例中，所述高非線性正常色散光纖104具體為可使所述超連續(xù)譜 光譜都位于所述高非線性正常色散光纖的正常色散區(qū)范圍內(nèi)、盡量高的非線性系數(shù)和盡量 低損耗的高非線性正常色散光纖。也就是說，高非線性正常色散光纖104在參數(shù)選取上，首選得保證所述超連續(xù)譜 光譜都位于其正常的色散區(qū)內(nèi)，其次選取盡量高的非線性系數(shù)和盡量低損耗的高非線性正 常色散光纖。在本發(fā)明的實施例中，所述高非線性正常色散光纖104是根據(jù)泵浦光的波長、泵 浦光的功率、高非線性光子晶體光纖103的色散系數(shù)、高非線性光子晶體光纖103的非線性 系數(shù)、高非線性正常色散光纖104的色散系數(shù)和高非線性正常色散光纖104的非線性系數(shù)， 通過模擬計算得出最優(yōu)化的長度。在本發(fā)明的實施例中，通過高非線性正常色散光纖104，可使高非線性光子晶體光 纖103輸出的超連續(xù)譜中剩余的大量泵浦光經(jīng)歷級聯(lián)受激拉曼散射效應(yīng)，逐級轉(zhuǎn)化到長波 超連續(xù)譜中，進(jìn)而實現(xiàn)超連續(xù)譜的光譜平坦化及光譜擴展。其工作原理是高功率的連續(xù)波光纖激光器101輸出的高功率單模連續(xù)波激光耦 合到高非線性光子晶體光纖103中，泵浦光位于高非線性光子晶體光纖103中靠近零色散 波長的反常色散區(qū)，因此，入射激光通過調(diào)制不穩(wěn)定性(MI)過程產(chǎn)生一系列超短脈沖。部 分超過拉曼閾值的脈沖演化為能量隨機的一階拉曼孤子，所述一階拉曼孤子經(jīng)過孤子拉曼 自頻移效應(yīng)(SSFS)后，由于各個孤子能量是隨機的，因此產(chǎn)生的拉曼孤子自頻移位置也是 隨機的，進(jìn)而形成孤子拉曼連續(xù)譜。當(dāng)泵浦光的波長并未緊靠光纖零色散點或泵浦功率不 高的情況下，輸出超連續(xù)譜中會存在大量的剩余泵浦光，在泵浦區(qū)，即泵浦光波長附近存在 一個很高的光譜強度峰。高非線性光子晶體光纖103輸出的超連續(xù)譜耦合到高非線性正常 色散光纖104中，由于超連續(xù)譜光譜都位于高非線性正常色散光纖104的正常色散區(qū)，受激 拉曼散射效應(yīng)起主要作用。隨著泵浦功率的增大，泵浦波長附近大量的脈沖能量通過級聯(lián) 受激拉曼散射效應(yīng)逐級轉(zhuǎn)移到一級拉曼光、二級拉曼光，再到更高級的拉曼光中；在這個轉(zhuǎn) 移過程中，各級拉曼光的光譜峰值逐漸降低，光譜寬度逐漸擴大，光譜趨于平坦，同時向長 波方向轉(zhuǎn)化，進(jìn)而實現(xiàn)超連續(xù)譜的光譜平坦化及擴展。本發(fā)明的實施例主要是利用高非線性正常色散光纖104對連續(xù)波泵浦超連續(xù)譜 進(jìn)行光譜平坦化及擴展。本發(fā)明的實施例中，通過高非線性光子晶體光纖103尾端和高非線性正常色散光 纖104進(jìn)行模場匹配熔接，可降低光纖熔接損耗。在本發(fā)明的實施例中，所述高非線性正常色散光纖104的輸出端107研磨有8度 角，可避免光纖端面反射。在本發(fā)明的實施例中，所述連續(xù)波光纖激光器可以具體為輸出功率20W和中心波長位于1071. 5nm的摻Y(jié)b隨機偏振單模光纖激光器。
所述高非線性光子晶體光纖103具體可以為光纖長度為200m、零色散波長為 1030nm、在泵浦波長處的非線性系數(shù)為和模場直徑分別為11 (W · km) 和3. 9 μ m的高非線 性光子晶體光纖。所述高非線性正常色散光纖104具體可以為零色散波長和單模截止波長分別位 于1840nm和1520nm、模場直徑和數(shù)值孔徑分別為3. 6 μ m和0. 35的高非線性正常色散光纖。在本發(fā)明的實施例中，所述連續(xù)波光纖激光器的尾纖與所述高非線性光子晶體光 纖的熔接點105的熔接損耗可以為0. 55dB。在本發(fā)明的實施例中，所述高非線性光子晶體光纖與所述高非線性正常色散光纖 的熔接點106的損耗可以為0. 3dB。通過本發(fā)明的實施例，高非線性光子晶體光纖作為超連續(xù)譜產(chǎn)生的增益介質(zhì)，泵 浦光在其中實現(xiàn)非線性轉(zhuǎn)化，可形成功率為10. 3W，3dB譜寬為62nm的超連續(xù)譜輸出。高非線性正常色散光纖104用來對高非線性光子晶體光纖中輸出的超連續(xù)譜進(jìn) 行光譜平坦化及擴展，得到輸出功率為8W，3dB譜寬為340nm的超連續(xù)譜輸出，且超連續(xù)譜 長波限向長波方向擴展了 60nm。在本發(fā)明的實施例中，在泵浦波長處具有高光譜強度峰的超連續(xù)譜通過這段高非 線性正常色散光纖104后，光譜將會得到平坦化，且向長波方向進(jìn)一步擴展，進(jìn)而得到高平 坦寬帶超連續(xù)譜輸出。本發(fā)明的產(chǎn)生超連續(xù)譜光譜源的裝置，通過高非線性正常色散光纖，可使在泵浦 波長處具有高光譜強度峰的超連續(xù)譜得到平坦化，同時光譜向長波方向進(jìn)一步擴展，進(jìn)而 得到高平坦寬帶超連續(xù)譜輸出。平坦化的超連續(xù)譜具有高平坦、寬范圍、高光譜功率密度的優(yōu)點，在光學(xué)相干層析 攝影技術(shù)的測量精度、化學(xué)傳感、生物醫(yī)學(xué)成像等方面也具有廣闊的應(yīng)用潛力。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精 神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種產(chǎn)生超連續(xù)譜的裝置，其特征在于，所述裝置包括用于提供泵浦光的連續(xù)波光纖激光器；與所述連續(xù)波光纖激光器的輸出尾纖熔接的，用于將所述連續(xù)波光纖激光器提供的泵浦光進(jìn)行非線性轉(zhuǎn)化，以形成超連續(xù)譜的高非線性光子晶體光纖；與所述高非線性光子晶體光纖熔接的，用于將形成的超連續(xù)譜進(jìn)行光譜平坦化及擴展的高非線性正常色散光纖。
2.如權(quán)利要求1所述的產(chǎn)生超連續(xù)譜的裝置，其特征在于，所述高非線性正常色散光 纖具體為可使所述超連續(xù)譜光譜都位于所述高非線性正常色散光纖正常色散區(qū)的高非線 性光纖。
3.如權(quán)利要求1所述的產(chǎn)生超連續(xù)譜的裝置，其特征在于，所述高非線性正常色散光 纖是根據(jù)泵浦光的波長、泵浦光的功率、高非線性光子晶體光纖的色散系數(shù)、高非線性光子 晶體光纖的非線性系數(shù)、高非線性正常色散光纖的色散系數(shù)和高非線性正常色散光纖的非 線性系數(shù)，通過模擬計算得出優(yōu)化長度。
4.如權(quán)利要求1所述的產(chǎn)生超連續(xù)譜的裝置，其特征在于，所述高非線性光子晶體光 纖的尾端和高非線性正常色散光纖模場匹配熔接。
5.如權(quán)利要求1所述的產(chǎn)生超連續(xù)譜的裝置，其特征在于，所述連續(xù)波光纖激光器具體為輸出功率20W和中心波長位于1071. 5nm的摻Y(jié)b隨機偏振單模光纖激光器。
6.如權(quán)利要求5所述的產(chǎn)生超連續(xù)譜的裝置，其特征在于，所述高非線性光子晶體光 纖具體為光纖長度為200m、零色散波長為1030nm、在泵浦波長處的非線性系數(shù)為和模場直 徑分別為11 (W · km)"1禾Π 3. 9 μ m的高非線性光子晶體光纖。
7.如權(quán)利要求6所述的產(chǎn)生超連續(xù)譜的裝置，其特征在于，所述高非線性正常色散光 纖具體為零色散波長和單模截止波長分別位于1840nm和1520nm、模場直徑和數(shù)值孔徑分 別為3. 6 μ m和0. 35的高非線性正常色散光纖。
8.如權(quán)利要求1至7中任一項所述的產(chǎn)生超連續(xù)譜的裝置，其特征在于，所述高非線性 正常色散光纖的輸出端面呈8度角。
9.如權(quán)利要求1至7中任一項所述所述的產(chǎn)生超連續(xù)譜的裝置，其特征在于，所述連續(xù) 波光纖激光器的輸出尾纖與所述高非線性光子晶體光纖的熔接點的熔接損耗為0. 55dB。
10.如權(quán)利要求9所述的產(chǎn)生超連續(xù)譜的裝置，其特征在于，所述高非線性光子晶體光纖與所述高非線性正常色散光纖的熔接點的熔接損耗為 0. 3dB。
全文摘要
本發(fā)明適用于光纖領(lǐng)域，提供了一種產(chǎn)生超連續(xù)譜的裝置，所述裝置包括用于提供泵浦光的連續(xù)波光纖激光器；與所述連續(xù)波光纖激光器的輸出尾纖熔接的，用于將所述連續(xù)波光纖激光器提供的泵浦光進(jìn)行非線性轉(zhuǎn)化，以形成超連續(xù)譜的高非線性光子晶體光纖；與所述高非線性光子晶體光纖熔接的，用于將形成的超連續(xù)譜進(jìn)行光譜平坦化及擴展的高非線性正常色散光纖。本發(fā)明的產(chǎn)生超連續(xù)譜的裝置，通過高非線性正常色散光纖，可使在泵浦波長處具有高光譜強度峰的超連續(xù)譜實現(xiàn)平坦化，同時光譜向長波方向進(jìn)一步擴展，進(jìn)而得到高平坦寬帶超連續(xù)譜輸出。
文檔編號G02B6/02GK101825826SQ20101015343
公開日2010年9月8日 申請日期2010年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月16日
發(fā)明者潘爾明, 郭春雨, 閆培光, 阮雙琛 申請人:深圳大學(xué);郭春雨;阮雙琛;閆培光;潘爾明