本發(fā)明涉及激光技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及超連續(xù)譜激光產(chǎn)生裝置及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

超連續(xù)譜技術(shù)能在廣闊的光譜范圍內(nèi)同時(shí)產(chǎn)生高重復(fù)率的多波長短脈沖光。由于它具有高的輸出功率、平坦的寬帶光譜、高度的空間相干性等特點(diǎn)，能大大提高信噪比、減小測量時(shí)間以及加寬光譜測量范圍。從而產(chǎn)生的超連續(xù)譜白光光源在激光顯示、激光照明等領(lǐng)域應(yīng)用前景非常廣闊。

但是，根據(jù)資料顯示，現(xiàn)如今超連續(xù)譜裝置可達(dá)到的光譜范圍大約為400nm～1.7μm之間，泵浦非線性光子晶體光纖的中心波長為1μm左右。這樣產(chǎn)生的超連續(xù)光譜，主要能量分布集中在中紅外波段(760nm～1mm)，而可見光波段(400nm～760nm)的轉(zhuǎn)換效率很低，因此不能很好的用來當(dāng)作激光顯示光源。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供超連續(xù)譜激光產(chǎn)生裝置及系統(tǒng)，以提高可見光波段的轉(zhuǎn)換效率，獲得高功率穩(wěn)定的白光輸出。

第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種超連續(xù)譜激光產(chǎn)生裝置，其中，包括在同一光路上依次設(shè)置的：激光器、光纖放大器、倍頻器和光子晶體光纖；

所述激光器，用于提供第一短脈沖激光；

所述光纖放大器，用于將所述第一短脈沖激光進(jìn)行信號(hào)放大，輸出第二短脈沖激光；

所述倍頻器，用于對所述第二短脈沖激光按照預(yù)設(shè)倍頻次數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，輸出第三短脈沖激光；

所述光子晶體光纖，用于對所述第三短脈沖激光進(jìn)行非線性轉(zhuǎn)化，輸出超連續(xù)譜激光。

結(jié)合第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第一種可能的實(shí)施方式，其中，所述第一短脈沖激光的中心波長范圍為0.95～1.3μm。

結(jié)合第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第二種可能的實(shí)施方式，其中，所述第三短脈沖激光的中心波長范圍為470～650nm。

結(jié)合第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第三種可能的實(shí)施方式，其中，所述超連續(xù)譜激光的波長范圍為350～900nm。

結(jié)合第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第四種可能的實(shí)施方式，其中，所述激光器為半導(dǎo)體激光器、飛秒激光器、光纖激光器或者固體激光器。

結(jié)合第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第五種可能的實(shí)施方式，其中，所述光纖放大器為摻鐿光纖放大器。

結(jié)合第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第六種可能的實(shí)施方式，其中，所述光纖放大器為一級(jí)放大或者多級(jí)放大。

結(jié)合第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第七種可能的實(shí)施方式，其中，所述倍頻器為二倍頻器。

結(jié)合第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第八種可能的實(shí)施方式，其中，所述光子晶體光纖為非線性光纖。

第二方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供一種超連續(xù)譜激光產(chǎn)生系統(tǒng)，其中，包括激光吸收裝置，以及包括如上任一項(xiàng)所述超連續(xù)譜激光產(chǎn)生裝置，所述激光吸收裝置設(shè)置于所述超連續(xù)譜激光產(chǎn)生裝置的輸出端；

所述激光吸收裝置，用于將超連續(xù)譜激光中的非可見光波段的激光進(jìn)行吸收。

本發(fā)明實(shí)施例帶來了以下有益效果：本發(fā)明提供的超連續(xù)譜激光產(chǎn)生裝置及系統(tǒng)包括在同一光路上依次設(shè)置的：激光器、光纖放大器、倍頻器和光子晶體光纖，通過激光器提供中心波長為0.95～1.3μm的第一短脈沖激光，光纖放大器將第一短脈沖激光進(jìn)行信號(hào)放大，輸出第二短脈沖激光，倍頻器對第二短脈沖激光按照預(yù)設(shè)倍頻次數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，輸出中心波長范圍為470～650nm的第三短脈沖激光，光子晶體光纖對第三短脈沖激光進(jìn)行非線性轉(zhuǎn)化，輸出波長范圍為350～900nm的超連續(xù)譜激光。本發(fā)明可以提高可見光波段的轉(zhuǎn)換效率，獲得高功率穩(wěn)定的白光輸出。

本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)在說明書、權(quán)利要求書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合所附附圖，作詳細(xì)說明如下。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施方式，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例一提供的超連續(xù)譜激光產(chǎn)生裝置示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例一提供的光子晶體光纖結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例二提供的超連續(xù)譜激光產(chǎn)生系統(tǒng)示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例三提供的超連續(xù)譜激光產(chǎn)生方法示意圖。

圖標(biāo)：

100-超連續(xù)譜激光產(chǎn)生裝置；110-激光器；120-光纖放大器；130-倍頻器；140-光子晶體光纖；200-激光吸收裝置。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

超連續(xù)譜技術(shù)能在廣闊的光譜范圍內(nèi)同時(shí)產(chǎn)生高重復(fù)率的多波長短脈沖光。由于它具有高的輸出功率、平坦的寬帶光譜、高度的空間相干性等特點(diǎn)，能大大提高信噪比、減小測量時(shí)間以及加寬光譜測量范圍。從而產(chǎn)生的超連續(xù)譜白光光源在激光顯示、激光照明等領(lǐng)域應(yīng)用前景非常廣闊。

但是，根據(jù)資料顯示，現(xiàn)如今超連續(xù)譜裝置可達(dá)到的光譜范圍大約為400nm～1.7μm之間，泵浦非線性光子晶體光纖的中心波長為1μm左右。這樣產(chǎn)生的超連續(xù)光譜，主要能量分布集中在中紅外波段(760nm～1mm)，而可見光波段(400nm～760nm)的轉(zhuǎn)換效率很低，因此不能很好的用來當(dāng)作激光顯示光源。

基于此，本發(fā)明實(shí)施例提供的超連續(xù)譜激光產(chǎn)生裝置及系統(tǒng)，可以提高可見光波段的轉(zhuǎn)換效率，獲得高功率穩(wěn)定的白光輸出。

為便于對本實(shí)施例進(jìn)行理解，首先對本發(fā)明實(shí)施例所公開的超連續(xù)譜激光產(chǎn)生裝置進(jìn)行詳細(xì)介紹。

實(shí)施例一：

圖1為本發(fā)明實(shí)施例一提供的超連續(xù)譜激光產(chǎn)生裝置示意圖。

參照圖1，超連續(xù)譜激光產(chǎn)生裝置100包括在同一光路上依次設(shè)置的：激光器110、光纖放大器120、倍頻器130和光子晶體光纖140。

激光器110，用于提供第一短脈沖激光；第一短脈沖激光的中心波長為1μm左右，范圍為0.95～1.3μm，比如可以為1.064μm。

光纖放大器120，用于將第一短脈沖激光進(jìn)行信號(hào)放大，輸出第二短脈沖激光；第二短脈沖激光與第一短脈沖激光的中心波長相同；這里的光纖放大器120為一級(jí)放大或者多級(jí)放大。

倍頻器130，用于對第二短脈沖激光按照預(yù)設(shè)倍頻次數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，輸出第三短脈沖激光；倍頻器130為二倍頻器，將第二短脈沖激光進(jìn)行轉(zhuǎn)換，輸出中心波長為500nm左右、范圍為470～650nm的第三短脈沖激光，第三短脈沖激光為綠光，比如中心波長可以為532nm。

光子晶體光纖140，用于對第三短脈沖激光進(jìn)行非線性轉(zhuǎn)化，輸出超連續(xù)譜激光。光子晶體光纖140通過改變第三短脈沖激光的中心波長，使輸出的超連續(xù)譜激光展寬范圍為350～900nm，其中主要集中在400～760nm。400～760nm波段的為可見光。光子晶體光纖140為非線性光纖。

具體的，超連續(xù)譜技術(shù)能在廣闊的光譜范圍內(nèi)同時(shí)產(chǎn)生高重復(fù)率的多波長短脈沖光。由于它具有高的輸出功率、平坦的寬帶光譜、高度的空間相干性等特點(diǎn)，能大大提高信噪比、減小測量時(shí)間以及加寬光譜測量范圍。從而產(chǎn)生的超連續(xù)譜白光光源在激光顯示、激光照明等領(lǐng)域應(yīng)用前景非常廣闊。

在本實(shí)施例中，通過加入倍頻器130，將1μm左右的泵浦光倍頻成500nm左右的綠光，通過改變中心波長，使超連續(xù)譜在可見光范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)換效率增高，能量集中在可見光范圍內(nèi)，可獲得高功率穩(wěn)定的白光輸出，從而實(shí)現(xiàn)激光顯示光源的目的。

根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，激光器110為半導(dǎo)體激光器、飛秒激光器、光纖激光器或者固體激光器。

具體的，激光器110可以為ingaasp/inp半導(dǎo)體激光器，具有效率高、體積小、重量輕且價(jià)格低等優(yōu)勢。

激光器110也可以為光纖激光器，光纖激光器的尾纖與光纖放大器120的輸入端熔接，通過尾纖直接向光纖放大器120輸入第一短脈沖激光。

根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，光纖放大器120優(yōu)先選擇摻鐿光纖放大器。

具體的，光纖放大器120技術(shù)就是在光纖的纖芯中摻入能產(chǎn)生激光的稀土元素，通過激光器110提供的直流光激勵(lì)，使通過的光信號(hào)得到放大。摻鐿光纖放大器是在石英光纖的纖芯中摻入適量濃度的鐿離子(yb3+)。由于鐿離子的能級(jí)結(jié)構(gòu)簡單，在泵浦光以及信號(hào)光波長下，存在多重激發(fā)態(tài)吸收，光轉(zhuǎn)換效率高，大的能級(jí)間隔消除了非輻射弛豫時(shí)間以及濃度猝滅等，因此在該實(shí)施例中可以優(yōu)選摻鐿光纖放大器。

倍頻器130可以為波導(dǎo)型光纖倍頻器。

具體的，波導(dǎo)型光纖倍頻器的輸入端連接光纖放大器120的輸出端，可以與光纖放大器120集成于一個(gè)模塊中。

另外，倍頻器130還可以為晶體倍頻器。晶體倍頻器包括ktp(ktiopo4，磷酸鈦氧鉀)晶體或ln(linbo3，鈮酸鋰)晶體以及變頻耦合器，ktp晶體或ln晶體通過變頻耦合器實(shí)現(xiàn)相位匹配。

光子晶體光纖140為非線性光纖。其中，光子晶體光纖140可以包括但并不限于：按照其導(dǎo)光機(jī)理可以分為兩大類，即折射率導(dǎo)光型和帶隙引導(dǎo)型。

具體的，帶隙引導(dǎo)型的光子晶體光纖140的結(jié)構(gòu)圖可參照圖2，由純石英纖芯和具有周期性空氣孔結(jié)構(gòu)的包層組成，其中纖芯為中空結(jié)構(gòu)。帶隙引導(dǎo)型光子晶體光纖140通過改變空氣孔的大小、間距和石英材料的折射率，使得光子晶體光纖140的色散和非線性特性發(fā)生復(fù)雜改變，從而使得利用光子晶體光纖140產(chǎn)生的超連續(xù)譜的光譜寬度符合需求。

實(shí)施例二：

圖3為本發(fā)明實(shí)施例二提供的超連續(xù)譜激光產(chǎn)生系統(tǒng)示意圖。

參照圖3，超連續(xù)譜激光產(chǎn)生系統(tǒng)包括激光吸收裝置200，以及包括如上所述的超連續(xù)譜激光產(chǎn)生裝置100，激光吸收裝置200設(shè)置于超連續(xù)譜激光產(chǎn)生裝置100的輸出端；

激光吸收裝置200，用于將超連續(xù)譜激光中的非可見光波段的激光進(jìn)行吸收。

具體的，為了避免由超連續(xù)譜激光產(chǎn)生裝置100出射的非可見光波段的激光造成安全隱患，本實(shí)施例提供的超連續(xù)譜激光產(chǎn)生系統(tǒng)還包括激光吸收裝置200。激光吸收裝置200設(shè)置在超連續(xù)譜激光產(chǎn)生裝置100的殼體外，用于吸收經(jīng)光子晶體光纖140輸出的非可見光波段的激光，使得輸出的光主要集中在400～760nm的中心波長范圍內(nèi)。

本發(fā)明實(shí)施例帶來了以下有益效果：本發(fā)明提供的超連續(xù)譜激光產(chǎn)生裝置及系統(tǒng)包括在同一光路上依次設(shè)置的：激光器、光纖放大器、倍頻器和光子晶體光纖，通過激光器提供中心波長范圍為0.95～1.3μm的第一短脈沖激光，光纖放大器將第一短脈沖激光進(jìn)行信號(hào)放大，輸出第二短脈沖激光，倍頻器對第二短脈沖激光按照預(yù)設(shè)倍頻次數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，輸出中心波長范圍為470～650nm左右的第三短脈沖激光，光子晶體光纖對第三短脈沖激光進(jìn)行非線性轉(zhuǎn)化，輸出波長范圍約為350～900nm的超連續(xù)譜激光。本發(fā)明可以提高可見光波段的轉(zhuǎn)換效率，獲得高功率穩(wěn)定的白光輸出。

實(shí)施例三：

圖4為本發(fā)明實(shí)施例三提供的超連續(xù)譜激光產(chǎn)生方法示意圖。

參照圖4，超連續(xù)譜激光產(chǎn)生方法包括如下步驟：

步驟s110，提供第一短脈沖激光；

具體的，通過激光器提供中心波長范圍為0.95～1.3μm第一短脈沖激光，作為種子光源。

步驟s120，將第一短脈沖激光進(jìn)行信號(hào)放大，輸出第二短脈沖激光；

具體的，通過具有光學(xué)增益功能的光纖放大器，將第一短脈沖激光進(jìn)行信號(hào)放大，輸出第二短脈沖激光，第二短脈沖激光與第一短脈沖激光的中心波長相同。

步驟s130，對第二短脈沖激光按照預(yù)設(shè)倍頻次數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，輸出第三短脈沖激光；

具體的，通過二倍頻器，將中心波長范圍為0.95～1.3μm的泵浦光倍頻成中心波長范圍為470～650nm的綠光。

步驟s140，對第三短脈沖激光進(jìn)行非線性轉(zhuǎn)化，輸出超連續(xù)譜激光；

具體的，通過光子晶體光纖對第三短脈沖激光進(jìn)行非線性轉(zhuǎn)化，輸出中心波長范圍為在350～900nm波段的為可見光。

步驟s150，將超連續(xù)譜激光中的非可見光波段的激光進(jìn)行吸收。

具體的，通過激光吸收裝置將非可見光波段的激光進(jìn)行吸收，使得輸出的光主要集中在400～760nm的中心波長范圍內(nèi)。

本發(fā)明實(shí)施例還提供一種電子設(shè)備，包括存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，處理器執(zhí)行計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例提供的超連續(xù)譜激光產(chǎn)生方法的步驟。

本發(fā)明實(shí)施例還提供一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，計(jì)算機(jī)程序被處理器運(yùn)行時(shí)執(zhí)行上述實(shí)施例的超連續(xù)譜激光產(chǎn)生方法的步驟。

本發(fā)明實(shí)施例所提供的超連續(xù)譜激光產(chǎn)生裝置及系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括存儲(chǔ)了程序代碼的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述程序代碼包括的指令可用于執(zhí)行前面方法實(shí)施例中所述的方法，具體實(shí)現(xiàn)可參見方法實(shí)施例，在此不再贅述。

所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡潔，上述描述的系統(tǒng)和裝置的具體工作過程，可以參考前述方法實(shí)施例中的對應(yīng)過程，在此不再贅述。

另外，在本發(fā)明實(shí)施例的描述中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

所述功能如果以軟件功能單元的形式實(shí)現(xiàn)并作為獨(dú)立的產(chǎn)品銷售或使用時(shí)，可以存儲(chǔ)在一個(gè)計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中?；谶@樣的理解，本發(fā)明的技術(shù)方案本質(zhì)上或者說對現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻(xiàn)的部分或者該技術(shù)方案的部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來，該計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品存儲(chǔ)在一個(gè)存儲(chǔ)介質(zhì)中，包括若干指令用以使得一臺(tái)計(jì)算機(jī)設(shè)備(可以是個(gè)人計(jì)算機(jī)，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲(chǔ)介質(zhì)包括：u盤、移動(dòng)硬盤、只讀存儲(chǔ)器(rom，read-onlymemory)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盤等各種可以存儲(chǔ)程序代碼的介質(zhì)。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術(shù)語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

最后應(yīng)說明的是：以上所述實(shí)施例，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，其依然可以對前述實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改或可輕易想到變化，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改、變化或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)所述以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。