專利名稱：微結(jié)構(gòu)光纖飛秒白光激光發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及了一種微結(jié)構(gòu)光纖飛秒白光激光發(fā)生器，屬于超快激光技術(shù)和非線性光學(xué)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
微結(jié)構(gòu)光纖(Microstructure fiber)，又叫做光子晶體光纖(Photonic Crystal fiber)，或者多孔光纖(Holey fiber)。在微結(jié)構(gòu)光纖中，光場被空氣孔高度局域在纖芯周圍的一小塊區(qū)域內(nèi)，能夠很強烈的增強非線性效應(yīng)。這種增強的非線性效應(yīng)和可控色散特性使其成為產(chǎn)生超連續(xù)光譜的有效手段——未經(jīng)過放大的納焦量級的飛秒激光脈沖就可以在光纖中產(chǎn)生一個倍頻程(octave)甚至兩個倍頻程的超連續(xù)光譜。自從Ranka等報道在微結(jié)構(gòu)光纖中產(chǎn)生兩個倍頻程(390nm至1600nm)的超連續(xù)光譜以來，在微結(jié)構(gòu)光纖中產(chǎn)生超連續(xù)光譜便成為一個新的研究熱點，而且超連續(xù)光譜在控制飛秒激光脈沖的相位穩(wěn)定、光學(xué)頻率測量、光學(xué)相干層析(OCT)等方面已經(jīng)帶來重要突破，越來越多的注意力被吸引到微結(jié)構(gòu)光纖中利用飛秒激光脈沖的頻譜展寬上來。此外，超連續(xù)光譜在光通信、超短脈沖壓縮、激光光譜學(xué)、傳感技術(shù)等方面有著極大的應(yīng)用潛力。有關(guān)涉及到本發(fā)明技術(shù)的文獻和報道如下[1]、J.C.Knight，et.al.Optics Letters，Vol.21 Issue 19(October 1996)Page 1547[2]、Jinendra K.Ranka et.al Optics Letters，Vol.25 Issue 1(January 2000)Page 25[3]、D J Jones et al.. Science，288635[4]、S A Diddams et al.Phy.Rev.Lett.，2000，845102[5]、I Hartl et al.Optics Letters.，2001，26608發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種微結(jié)構(gòu)光纖飛秒白光激光發(fā)生器。該激光發(fā)生器不但能夠產(chǎn)生超寬帶、超平坦的超短激光脈沖光源。而且具有運轉(zhuǎn)穩(wěn)定和操作簡單的特點。
本發(fā)明通過以下技術(shù)方案加以實現(xiàn)包括自啟動的鎖模激光器、微結(jié)構(gòu)光纖構(gòu)成的超連續(xù)白光發(fā)生器，其特征在于在飛秒激光器輸出至微結(jié)構(gòu)光纖的光路中，設(shè)置隔離器，并且在微結(jié)構(gòu)光纖的輸入和輸出端，分別設(shè)置耦合透鏡以及由分束片和CCD監(jiān)控器構(gòu)成的微結(jié)構(gòu)光纖端面的同軸成像監(jiān)控系統(tǒng)；所使用的微結(jié)構(gòu)光纖的空氣比在60％以上，纖芯直徑小于2um；上述耦合透鏡為20倍、數(shù)值孔徑為0.25或40倍、數(shù)值孔徑為0.65或60倍、數(shù)值孔徑為0.8的耦合透鏡；上述同軸監(jiān)控系統(tǒng)的分束片為反射率為2～10％的分束片；
本發(fā)明的優(yōu)點1、啟動簡單，使用半導(dǎo)體可飽和吸收體SESAM(SemiconductorSaturable Mirror)的飛秒激光器能夠自啟動鎖模穩(wěn)定運轉(zhuǎn)；2、隔離器能保證激光器運轉(zhuǎn)不受反饋光的影響；3、同軸成像監(jiān)控系統(tǒng)能簡單準(zhǔn)確的將飛秒激光脈沖耦合到微結(jié)構(gòu)光纖纖芯中；4、自行設(shè)計的安置光纖的零件和高精度高穩(wěn)定的調(diào)節(jié)旋鈕保證耦合的穩(wěn)定性和可重復(fù)性，并保證輸出光譜的抖動性很小；5、使用具有高空氣比、小纖芯的微結(jié)構(gòu)光纖(空氣比為80％、纖芯直徑2um)，其具有的增強非線性效應(yīng)保證在很短的光纖距離內(nèi)將光譜展寬，并能相應(yīng)減少傳輸損耗。


圖1微結(jié)構(gòu)光纖飛秒白光激光發(fā)生器裝置結(jié)構(gòu)框圖。圖中1為自啟動的飛秒激光振蕩器，2為隔離器，3、4為全反鏡，5、10為分束片，7、9為耦合透鏡，8為微結(jié)構(gòu)光纖裝置，6、11為CCD監(jiān)控器。
圖2本發(fā)明中50cm微結(jié)構(gòu)光纖產(chǎn)生的超連續(xù)白光光譜圖。從圖2可見譜寬從420nm到1100nm，大于一個倍頻程。
圖3為飛秒白光激光器使用的微結(jié)構(gòu)光纖端面的電子掃描顯微圖。
具體實施例方式
整套儀器由能穩(wěn)定輸出飛秒激光脈沖的自啟動的鎖模激光器，能監(jiān)控微結(jié)構(gòu)光纖端面的同軸成像監(jiān)控系統(tǒng)，防止反饋光影響鎖模的隔離器以及具有增強非線性效應(yīng)的微結(jié)構(gòu)光纖組成。首先振蕩級輸出的飛秒激光脈沖通過隔離器輸出到耦合透鏡處。輸入輸出端均使用反射率5％的分束片分光對耦合情況進行成像監(jiān)控。使用40倍，數(shù)值孔徑0.65的耦合透鏡，將飛秒激光脈沖耦合至微結(jié)構(gòu)光纖纖芯中，并采用CCD監(jiān)視儀進行同軸成像監(jiān)控耦合位置，利用功率計監(jiān)控耦合輸入效率。由于微結(jié)構(gòu)光纖與飛秒激光相互作用時發(fā)生的自相位調(diào)制、高階孤子分裂、四波混頻、交叉相位調(diào)制以及自陡峭等諸多增強的非線性效應(yīng)的作用，輸入譜寬為24nm的飛秒激光脈沖在具有80％的空氣比，纖芯直徑小于2.2um的微結(jié)構(gòu)光纖中傳輸50cm后，其光譜譜展寬到大于600nm，平坦度在10dB范圍以內(nèi)，即獲得了超平坦的超連續(xù)白光，光譜如圖2。在輸入功率500mW時，能夠到達100mW的超連續(xù)白光輸出，且具有很好的單模場分布的光束空間質(zhì)量。
權(quán)利要求
1.一種微結(jié)構(gòu)光纖飛秒白光激光發(fā)生器，該發(fā)生器包括自啟動的鎖模激光器、微結(jié)構(gòu)光纖構(gòu)成，其特征在于在飛秒激光器輸出至微結(jié)構(gòu)光纖的光路中，設(shè)置隔離器，并且在微結(jié)構(gòu)光纖的輸入和輸出端，分別設(shè)置耦合透鏡以及由分束片和CCD監(jiān)控器構(gòu)成的微結(jié)構(gòu)光纖端面的同軸成像監(jiān)控系統(tǒng)；所使用的微結(jié)構(gòu)光纖的空氣比在60％以上，纖芯直徑小于2um。
2.按權(quán)利要求1所述的微結(jié)構(gòu)光纖飛秒白光激光發(fā)生器，其特征在于耦合透鏡為20倍、數(shù)值孔徑為0.25或40倍、數(shù)值孔徑為0.65或60倍、數(shù)值孔徑為0.8的耦合透鏡。
3.按權(quán)利要求1所述的微結(jié)構(gòu)光纖飛秒白光激光發(fā)生器，其特征在于同軸監(jiān)控系統(tǒng)的分束片為反射率為2～10％的分束片。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種微結(jié)構(gòu)光纖飛秒白光激光發(fā)生器，屬于超快激光技術(shù)和非線性光學(xué)領(lǐng)域。該發(fā)生器包括自啟動的鎖模激光器、微結(jié)構(gòu)光纖構(gòu)成，其特征在于，在飛秒激光器輸出至微結(jié)構(gòu)光纖的光路中，設(shè)置隔離器，并且在微結(jié)構(gòu)光纖的輸入和輸出端，分別設(shè)置耦合透鏡以及同軸成像監(jiān)控系統(tǒng)；所使用的微結(jié)構(gòu)光纖的空氣比在60％以上，纖芯直徑小于2um。本發(fā)明的優(yōu)點，啟動簡單，運轉(zhuǎn)穩(wěn)定，同軸成像監(jiān)控系統(tǒng)能簡單準(zhǔn)確的將飛秒激光脈沖耦合到微結(jié)構(gòu)光纖纖芯中，輸出光譜的抖動性很小，使用具有高空氣比、小纖芯的微結(jié)構(gòu)光纖，其具有的增強非線性效應(yīng)保證在很短的光纖距離內(nèi)將光譜展寬，并能相應(yīng)減少傳輸損耗。
文檔編號G02F1/35GK1560965SQ200410018688
公開日2005年1月5日 申請日期2004年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月26日
發(fā)明者王清月, 胡明列, 柴路, 侯藍田 申請人:天津大學(xué)