專利名稱：一種用于飛秒激光頻率梳的擴譜裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明專利涉及一種用于飛秒激光頻率梳的擴譜裝置，特別涉及一種用于基于差頻腔原理的飛秒激光頻率梳的擴譜裝置，屬于光物理技術領域。
背景技術：
以摻鈦藍寶石為激光物質的飛秒激光頻率梳，可以實現(xiàn)激光頻率測量，但由于其梳頻鎖定到原子鐘頻率的過程中使用了倍頻拍頻法(又稱為f_2f方法)，需要用到光子晶體光纖，導致穩(wěn)定工作時間通常只能達到40分鐘左右。經改進后的差頻腔原理的飛秒激光頻率梳偏移頻率的鎖定無需經過光子晶體光纖構成鎖相環(huán)，因而與f_2f方法相比具有穩(wěn)定工作時間長的優(yōu)點，可以連續(xù)穩(wěn)定工作9小時以上，但由于摻鈦藍寶石的輻射光譜范圍為660nm 1050nm，吸收光譜范圍為400nm 600nm，從該激光物質構造的激光腔內輻射出的光譜通常約為660nm 950nm，很難包含660nm以下的波長，因此作為我國長度量計量基準的633nm波長激光頻率無法用差頻腔原理的飛秒激光頻率梳進行直接測量。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術的缺陷，為了實現(xiàn)光頻梳能夠用來直接測量 633nm穩(wěn)頻激光頻率，并仍然保持可長時間穩(wěn)定工作的特性，提出一種基于差頻腔原理的飛秒激光頻率梳擴譜裝置。本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的。本發(fā)明的一種用于飛秒激光頻率梳的擴譜裝置，包括第一平面反射鏡、第二平面反射鏡、第三平面反射鏡、第四平面反射鏡、第五平面反射鏡、色散補償棱鏡對、第一色散補償啁啾鏡對、第二色散補償啁啾鏡對和光子晶體光纖，其外圍設備為基于差頻腔原理的飛秒激光頻率梳；由飛秒激光頻率梳產生的光譜范圍為650nm 950nm、脈寬為皮秒量級的飛秒激光脈沖，經過第一平面反射鏡和第二平面反射鏡反射后，注入色散補償棱鏡對進行飛秒激光的2階色散補償和脈寬壓縮，之后經過第三平面反射鏡反射后，注入第一色散補償啁啾鏡對繼續(xù)進行色散補償和脈沖壓縮，之后再注入第二色散補償啁啾鏡對繼續(xù)進行3階色散補償和脈沖壓縮，上述過程后將飛秒激光脈沖的脈寬由皮秒的量級壓縮至幾十飛秒的量級，再經過第四平面反射鏡和第五平面反射鏡反射注入光子晶體光纖進行光譜展寬，從光子晶體光纖出射的飛秒激光脈沖的光譜范圍達到600nm lOOOnm。有益效果本發(fā)明結構簡單、成本低、易實現(xiàn)，使用腔外色散補償棱鏡對和啁啾鏡對相結合方式，進行腔外色散補償和壓縮脈沖，將差頻腔飛秒激光頻率梳產生的由于在空氣中傳播導致脈寬增大到皮秒量級的光梳，重新壓縮到幾十飛秒量級的寬度后，注入光子晶體光纖，利用光子晶體光纖的強非線性等效應展寬光譜范圍至600nm lOOOnm，展寬后的光頻梳可以用來直接測量633nm穩(wěn)頻激光頻率，并仍然保持可長時間穩(wěn)定工作的特性。


圖1為本發(fā)明的裝置的結構示意圖；其中，1為基于差頻腔原理的飛秒激光頻率梳，2、3、6、11和12分別為第一平面反射鏡、第二平面反射鏡、第三平面反射鏡、第四平面反射鏡和第五平面反射鏡，4和5構成色散補償棱鏡對，7和8構成第一色散補償啁啾鏡對，9和10構成第二色散補償啁啾鏡對，13 為光子晶體光纖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步說明。實施例一種用于飛秒激光頻率梳的擴譜裝置，如圖1所示，包括第一平面反射鏡、第二平面反射鏡、第三平面反射鏡、第四平面反射鏡、第五平面反射鏡、色散補償棱鏡對、第一色散補償啁啾鏡對、第二色散補償啁啾鏡對和光子晶體光纖，其外圍設備為基于差頻腔原理的飛秒激光頻率梳；由飛秒激光頻率梳產生的光譜范圍為650nm 950nm、脈寬為皮秒量級的飛秒激光脈沖，經過第一平面反射鏡和第二平面反射鏡反射后，注入色散補償棱鏡對進行飛秒激光的2階色散補償和脈寬壓縮，之后經過第三平面反射鏡反射后，注入第一色散補償啁啾鏡對繼續(xù)進行色散補償和脈沖壓縮，之后再注入第二色散補償啁啾鏡對繼續(xù)進行3階色散補償和脈沖壓縮，上述過程后將飛秒激光脈沖的脈寬由皮秒的量級壓縮至幾十飛秒的量級，再經過第四平面反射鏡和第五平面反射鏡反射注入光子晶體光纖進行光譜展寬，從光子晶體光纖出射的飛秒激光脈沖的光譜范圍達到600nm IOOOnm ；上述飛秒激光頻率梳脈沖的重復頻率為350MHz，其發(fā)出的飛秒激光的平均功率約 350mW，色散補償棱鏡對中兩個棱鏡的光程為70cm，其余路徑以盡量簡短為原則進行設計。以上所述為本發(fā)明的較佳實施例而已，本發(fā)明不應該局限于該實施例和附圖所公開的內容。凡是不脫離本發(fā)明所公開的精神下完成的等效或修改，都落入本發(fā)明保護的范圍。
權利要求
1.一種用于飛秒激光頻率梳的擴譜裝置，其外圍設備為基于差頻腔原理的飛秒激光頻率梳，其特征在于包括第一平面反射鏡、第二平面反射鏡、第三平面反射鏡、第四平面反射鏡、第五平面反射鏡、色散補償棱鏡對、第一色散補償啁啾鏡對、第二色散補償啁啾鏡對和光子晶體光纖；由飛秒激光頻率梳產生的，經過第一平面反射鏡和第二平面反射鏡反射后，注入色散補償棱鏡對進行飛秒激光的2階色散補償和脈寬壓縮，之后經過第三平面反射鏡反射后， 注入第一色散補償啁啾鏡對繼續(xù)進行色散補償和脈沖壓縮，之后再注入第二色散補償啁啾鏡對繼續(xù)進行3階色散補償和脈沖壓縮，再經過第四平面反射鏡和第五平面反射鏡反射注入光子晶體光纖進行光譜展寬。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種用于飛秒激光頻率梳的擴譜裝置，其特征在于所述飛秒激光頻率梳產生的飛秒激光脈沖的光譜范圍為650nm 950nm、脈寬為皮秒量級，從第二色散補償啁啾鏡對發(fā)出的飛秒激光脈沖的脈寬的量級為幾十飛秒，從光子晶體光纖出射的飛秒激光脈沖的光譜范圍為600nm lOOOnm。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種用于飛秒激光頻率梳的擴譜裝置，其特征在于所述色散補償棱鏡對中兩個棱鏡的光程為70cm。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種用于飛秒激光頻率梳的擴譜裝置，其特征在于除去色散補償棱鏡對中兩個棱鏡的光程外，其余光程按照滿足現(xiàn)場條件的路徑最短為原則進行設計。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于飛秒激光頻率梳的擴譜裝置，屬于光物理技術領域。包括第一平面反射鏡、第二平面反射鏡、第三平面反射鏡、第四平面反射鏡、第五平面反射鏡、色散補償棱鏡對、第一色散補償啁啾鏡對、第二色散補償啁啾鏡對和光子晶體光纖。采用了腔外色散補償和壓縮脈沖的方法，將差頻腔飛秒激光頻率梳產生的飛秒激光脈沖重新壓縮到幾十飛秒量級的寬度，然后注入到光子晶體光纖，利用光子晶體光纖的強非線性等效應展寬其光譜至600nm～1000nm范圍。本發(fā)明結構簡單、成本低、易實現(xiàn)，其展寬后的光頻梳可以用來直接測量633nm穩(wěn)頻激光頻率，并仍然保持可長時間穩(wěn)定工作的特性。
文檔編號G02F1/35GK102162966SQ20111008586
公開日2011年8月24日 申請日期2011年4月6日 優(yōu)先權日2011年4月6日
發(fā)明者張大鵬, 梁志國, 武騰飛, 韓海年, 魏志義 申請人:中國航空工業(yè)集團公司北京長城計量測試技術研究所