的單纖型CARS激發(fā)源實(shí)現(xiàn)方法
[0037]利用飛秒光纖激光光源提供飛秒級(jí)線偏振脈沖光，用作CARS源的斯托克斯光脈沖種子源，其脈寬范圍50?200fs，中心波長(zhǎng)為1030?1064nm，重復(fù)頻率1MHz?100MHz，脈沖能量大于lnj。電壓控制器輸出控制電壓，控制由相位延遲器和檢偏器構(gòu)成的電控光功率衰減器的衰減值，實(shí)現(xiàn)光功率衰減調(diào)節(jié)。由光子晶體光纖構(gòu)成一級(jí)調(diào)諧器，通過(guò)控制注入光功率，利用光子晶體光纖的孤子自頻移非線性效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)斯托克斯光脈沖調(diào)諧，調(diào)諧波長(zhǎng)范圍10?40nm。脈沖展寬器由單模和多模光纖熔接組成，將斯托克斯光脈沖展寬到30?80ps。980nm泵浦激光器給增益光纖提供泵浦連續(xù)光，通過(guò)波分復(fù)用器將泵浦連續(xù)光和一級(jí)調(diào)諧器輸出斯托克斯光脈沖合成一束，輸入到增益光纖中進(jìn)行放大，一級(jí)調(diào)諧器調(diào)諧后的斯托克斯光脈沖經(jīng)放大后輸出脈沖峰值功率在3?20kW。輸出光脈沖注入到由光子晶體光纖構(gòu)成的二級(jí)調(diào)諧器，利用光子晶體光纖的四波混頻作用產(chǎn)生信號(hào)光脈沖和閑頻光脈沖，信號(hào)光脈沖和閑頻光脈沖的波長(zhǎng)依賴于注入的斯托克斯光脈沖波長(zhǎng)，信號(hào)光脈沖用作CARS源的泵浦光脈沖，斯托克斯光脈沖波長(zhǎng)的小范圍調(diào)諧將引起信號(hào)光脈沖的大范圍調(diào)諧。斯托克斯光脈沖和信號(hào)光脈沖的頻差覆蓋400?4000CHT1范圍的分子振動(dòng)譜范圍。采用濾光器濾除用于濾除二級(jí)調(diào)諧器的閑頻光和泵浦激光器輸出的泵浦光后，經(jīng)輸出端口輸出兩個(gè)波長(zhǎng)的光脈沖。
[0038]如圖2所示，注入NKT公司的LMA-8光子晶體光纖的斯托克斯光脈沖峰值功率3kW時(shí)，信號(hào)光脈沖和閑頻光脈沖的波長(zhǎng)隨斯托克斯光脈沖波長(zhǎng)的變化。
[0039]如圖3所示，為斯托克斯光脈沖注入后產(chǎn)生的信號(hào)光和閑頻光的光譜圖。信號(hào)光脈沖用作CARS源的泵浦光脈沖，斯托克斯光脈沖波長(zhǎng)的小范圍調(diào)諧將引起信號(hào)光脈沖的大范圍調(diào)諧。斯托克斯光脈沖和信號(hào)光脈沖的頻差覆蓋400?4000cm—1范圍的分子振動(dòng)譜范圍。采用濾光器10濾除用于濾除二級(jí)調(diào)諧器的閑頻光和泵浦激光器輸出的泵浦光后，經(jīng)輸出端口 11輸出CARS激發(fā)源兩個(gè)波長(zhǎng)的光脈沖。
[0040]實(shí)施實(shí)例3:應(yīng)用舉例
[0041]該CARS源輸出的信號(hào)光脈沖和斯托克斯光脈沖，其中信號(hào)光脈沖用作CARS源的泵浦光脈沖。在CARS源的泵浦光脈沖和斯托克斯光脈沖的兩束光脈沖作用下，首先激發(fā)待測(cè)物中的與泵浦光脈沖和斯托克斯光脈沖頻差共振的分子振動(dòng)，使其產(chǎn)生共振，然后產(chǎn)生共振的分子振動(dòng)將CARS源輸出的泵浦光大量轉(zhuǎn)化為反斯托克斯光從而實(shí)現(xiàn)對(duì)特定分子的探測(cè)。通過(guò)雙級(jí)調(diào)諧，CARS源的泵浦光脈沖和斯托克斯光脈沖覆蓋波數(shù)400?4000cm-1的分子振動(dòng)，從而滿足生物化學(xué)中對(duì)分子振動(dòng)譜的測(cè)量和特定分子的激發(fā)成像。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于雙級(jí)非線性調(diào)諧的單纖型CARS激發(fā)源裝置，其特征在于，該裝置從輸入到輸出依序包括飛秒光纖激光光源(I)、電控光功率衰減器(2)、電壓控制器(3)、一級(jí)調(diào)諧器(4)、脈沖展寬器(5)、泵浦激光源(6)、波分復(fù)用器(7)、增益光纖(8)、二級(jí)調(diào)諧器(9)、濾光器(10)和輸出端口 (11);其中: 所述飛秒光纖激光光源(I)，用于提供飛秒級(jí)線偏振脈沖光，用作CARS源的斯托克斯光脈沖種子源，其脈寬范圍50?200fs，中心波長(zhǎng)為1020?1080nm，重復(fù)頻率1MHz?10MHz，脈沖能量大于InJ ； 所述電控光功率衰減器(2)，由相位延遲器和檢偏器構(gòu)成，用于將電壓施加到相位延遲器件改變水平偏振和垂直偏振間的相位延遲，使出射光的偏振態(tài)發(fā)生變化，透過(guò)檢偏器的功率產(chǎn)生變化，實(shí)現(xiàn)光功率衰減調(diào)節(jié)； 所述電壓控制器(3)，用于輸出控制電壓，控制電控功率衰減器的衰減值； 所述一級(jí)調(diào)諧器(4)，由光子晶體光纖構(gòu)成，用于對(duì)飛秒脈沖光實(shí)現(xiàn)小范圍的波長(zhǎng)調(diào)諧，調(diào)諧范圍10?40nm ； 所述脈沖展寬器(5)，由單模和多模光纖熔接構(gòu)成，用于將斯托克斯光脈沖展寬到30 ?80ps ； 所述泵浦激光器出)，采用980nm泵浦激光器，用于給增益光纖提供泵浦連續(xù)光； 所述波分復(fù)用器(7)，將泵浦連續(xù)光和一級(jí)調(diào)諧器輸出斯托克斯光脈沖合成一束，輸入到增益光纖中； 增益光纖(8)，采用摻鐿光纖，用于放大一級(jí)調(diào)諧器后的斯托克斯光脈沖，使輸出脈沖峰值功率在3?20kW ； 所述二級(jí)調(diào)諧器(9)，由光子晶體光纖構(gòu)成，利用光子晶體光纖的四波混頻作用調(diào)諧；一級(jí)調(diào)諧器(4)輸出并經(jīng)放大后形成的高峰值功率斯托克斯光脈沖注入光子晶體光纖后，通過(guò)四波混頻作用產(chǎn)生信號(hào)光脈沖和閑頻光脈沖；信號(hào)光脈沖和閑頻光脈沖的波長(zhǎng)依賴于注入的斯托克斯光脈沖波長(zhǎng)；信號(hào)光脈沖用作CARS源的泵浦光脈沖，斯托克斯光脈沖波長(zhǎng)的小范圍調(diào)諧將引起信號(hào)光脈沖的大范圍調(diào)諧；CARS源的泵浦光脈沖和斯托克斯光脈沖的頻差覆蓋400?4000cm-1范圍的分子振動(dòng)譜范圍； 所述濾光器(10)，用于濾除二級(jí)調(diào)諧器的閑頻光脈沖和殘余的泵浦激光器輸出的泵浦連續(xù)光； 輸出端口(11)，用于輸出的外部光纖接口。
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于雙級(jí)非線性調(diào)諧的單纖型CARS激發(fā)源裝置的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: 飛秒光纖激光光源(I)提供飛秒級(jí)線偏振脈沖光，用作CARS源的斯托克斯光脈沖種子源，其脈寬范圍50?200fs，中心波長(zhǎng)為1030?1064nm，重復(fù)頻率1MHz?100MHz，脈沖能量大于InJ ； 電壓控制器(3)輸出控制電壓，從而控制由相位延遲器和檢偏器構(gòu)成的電控光功率衰減器(2)的衰減值，實(shí)現(xiàn)光功率衰減調(diào)節(jié)； 控制一級(jí)調(diào)諧器(4)注入光功率，實(shí)現(xiàn)對(duì)斯托克斯光脈沖調(diào)諧，調(diào)諧波長(zhǎng)范圍10?40nm ； 脈沖展寬器(5)將斯托克斯光脈沖展寬到30?80ps ； 泵浦激光器(6)給增益光纖提供泵浦連續(xù)光； 由波分復(fù)用器(7)將泵浦連續(xù)光和一級(jí)調(diào)諧器輸出斯托克斯光脈沖合成一束，輸入到增益光纖中進(jìn)行放大，一級(jí)調(diào)諧器(4)調(diào)諧后的斯托克斯光脈沖經(jīng)放大后輸出脈沖峰值功率在3?20kW ； 輸出光脈沖注入到二級(jí)調(diào)諧器(9)，利用光子晶體光纖的四波混頻作用產(chǎn)生信號(hào)光脈沖和閑頻光脈沖，信號(hào)光脈沖和閑頻光脈沖的波長(zhǎng)依賴于注入的斯托克斯光脈沖波長(zhǎng)，信號(hào)光脈沖用作CARS源的泵浦光脈沖，斯托克斯光脈沖波長(zhǎng)的小范圍調(diào)諧將引起信號(hào)光脈沖的大范圍調(diào)諧，斯托克斯光脈沖和信號(hào)光脈沖的頻差覆蓋400?4000CHT1范圍的分子振動(dòng)譜范圍； 采用濾光器(10)濾除二級(jí)調(diào)諧器的閑頻光和泵浦激光器輸出的泵浦光后，經(jīng)輸出端口(11)輸出兩個(gè)波長(zhǎng)的光脈沖。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于雙級(jí)非線性調(diào)諧的單纖型CARS激發(fā)源裝置與方法，包括飛秒光纖激光光源、電控光功率衰減器、一級(jí)調(diào)諧器、脈沖展寬器、二級(jí)調(diào)諧器、泵浦激光器、波分復(fù)用器、增益光纖、濾光器和輸出端口。飛秒光纖激光光源輸出飛秒脈沖作為斯托克斯光脈沖，進(jìn)入電控光功率衰減器，在一級(jí)調(diào)諧器中實(shí)現(xiàn)功率控制的光脈沖波長(zhǎng)調(diào)諧，經(jīng)脈沖展寬器展寬成皮秒脈沖后進(jìn)入到增益光纖放大，在二級(jí)調(diào)諧器產(chǎn)生信號(hào)光脈沖和閑頻光脈沖，信號(hào)光脈沖用作CARS源的泵浦光脈沖，濾光器濾除閑頻光脈沖和殘余的泵浦連續(xù)光，輸出端口輸出。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用單纖光路結(jié)構(gòu)和電控調(diào)諧，具有結(jié)構(gòu)緊湊、抗干擾、可靠性高和調(diào)諧速度快的優(yōu)點(diǎn)，滿足CARS快速成像的需求。
【IPC分類】G01N21-65, G02F1-35
【公開(kāi)號(hào)】CN104834149
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510178527
【發(fā)明人】江俊峰, 劉鐵根, 劉琨, 王雙, 王輝, 吳航
【申請(qǐng)人】天津大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年8月12日
【申請(qǐng)日】2015年4月15日