本發(fā)明屬于激光器，具體涉及一種遠(yuǎn)位測(cè)量的太赫茲時(shí)域光譜儀用飛秒激光源。

背景技術(shù)：

1、基于超快飛秒激光的太赫茲時(shí)域光譜儀是太赫茲分析和測(cè)量的重要工具，在材料研究、無(wú)損檢測(cè)、光譜測(cè)量、半導(dǎo)體缺陷檢測(cè)等基礎(chǔ)科學(xué)研究和工業(yè)領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。目前，基于超快飛秒激光的激光源一般為固體鈦寶石飛秒激光和1550nm附近的摻鉺光纖飛秒激光。摻鉺光纖飛秒激光因具有穩(wěn)定性高、魯棒性好，且結(jié)構(gòu)緊湊、使用靈活等特點(diǎn)，近年來(lái)受到越來(lái)越多的關(guān)注。

2、飛秒激光的平均功率、脈沖寬度、脈沖形狀及穩(wěn)定性等參數(shù)直接決定著太赫茲時(shí)域光譜儀的中心頻率、帶寬等性能指標(biāo)。與固體鈦寶石飛秒激光相比，光纖型飛秒激光器通過(guò)光纖傳輸激光脈沖，需要考慮光纖帶來(lái)的損耗、色散和非線性等對(duì)輸出脈沖的影響。在單模光纖中，光纖的傳輸損耗小于1db/km,對(duì)于短距離傳輸，損耗可以忽略不計(jì)。對(duì)于光纖中傳輸?shù)拿}沖來(lái)說(shuō)，影響其脈沖寬度的主要因素之一是色散，色散會(huì)造成脈沖的展寬和形變。為了消除色散對(duì)傳輸脈沖的影響，須對(duì)飛秒激光脈沖進(jìn)行色散補(bǔ)償，一般采用色散補(bǔ)償光纖(dcf)、棱鏡對(duì)、光柵和啁啾鏡等光學(xué)元器件進(jìn)行色散補(bǔ)償。在進(jìn)行色散補(bǔ)償過(guò)程中，由于色散補(bǔ)償器件的二階色散和三階色散無(wú)法完美的將傳輸光纖(如smf-28或pm1550等)的各階色散完全補(bǔ)償，因此，隨著傳輸距離的增加，殘余色散引起脈沖的形變?cè)黾?，從而影響太赫茲時(shí)域光譜儀的性能指標(biāo)，導(dǎo)致目前基于飛秒激光的太赫茲時(shí)域光譜儀無(wú)法應(yīng)用于遠(yuǎn)位測(cè)量的場(chǎng)景中。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種遠(yuǎn)位測(cè)量的太赫茲時(shí)域光譜儀用飛秒激光源，包括種子激光器、光纖隔離器、光纖濾波器、脈沖一級(jí)放大器、分束器依次連接，通過(guò)分束器后分為探測(cè)輸出支路和發(fā)射輸出支路。輸出的激光脈沖首先經(jīng)過(guò)濾波器進(jìn)行頻譜窄化，以降低高階色散對(duì)寬譜的影響，以保證將脈沖傳遞到遠(yuǎn)端應(yīng)用。然后，利用常色散光纖對(duì)脈沖進(jìn)行預(yù)啁啾處理，保證脈沖啁啾為正，并利用脈沖自壓縮獲得脈沖孤子，獲得高峰值功率輸出的脈沖孤子，為后續(xù)線性啁啾擴(kuò)譜提供足夠的相位調(diào)制。最后，利用常色散光纖對(duì)孤子脈沖進(jìn)行線性啁啾擴(kuò)譜，而后利用反常色散光纖進(jìn)行時(shí)域壓縮，以獲得亞百飛秒脈沖輸出。本發(fā)明提高了系統(tǒng)的魯棒性，使系統(tǒng)可以適應(yīng)如爆炸、鹽霧等較為惡劣的工作環(huán)境。

2、本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案如下：

3、一種遠(yuǎn)位測(cè)量的太赫茲時(shí)域光譜儀用飛秒激光源，包括種子激光器、光纖隔離器、光纖濾波器、脈沖一級(jí)放大器、分束器依次連接，通過(guò)分束器后分為探測(cè)輸出支路和發(fā)射輸出支路；

4、所述探測(cè)輸出支路包括脈沖二級(jí)放大器、脈沖時(shí)間延遲線、第一色散補(bǔ)償光纖、孤子自壓縮光纖、第二色散補(bǔ)償光纖和傳輸光纖依次連接；發(fā)射輸出支路包括脈沖二級(jí)放大器、第一色散補(bǔ)償光纖、孤子自壓縮光纖、第二色散補(bǔ)償光纖和傳輸光纖依次連接；

5、所述種子激光器的輸出進(jìn)行一級(jí)放大，一級(jí)放大后的脈沖激光經(jīng)分束器分束后，分別作為探測(cè)輸出支路和發(fā)射輸出支路；所述探測(cè)輸出支路首先經(jīng)前后泵浦的脈沖二級(jí)放大器進(jìn)行功率放大，根據(jù)脈沖時(shí)間延遲線的插入損耗大小調(diào)整放大功率；

6、所述探測(cè)輸出支路和發(fā)射輸出支路脈沖之間的相對(duì)時(shí)間延遲差被探測(cè)輸出支路的脈沖時(shí)間延遲線補(bǔ)償。

7、優(yōu)選地，所述種子激光器采用全保偏光纖結(jié)構(gòu)。

8、優(yōu)選地，所述種子激光器的輸出脈沖功率為mw量級(jí)。

9、優(yōu)選地，所述脈沖一級(jí)放大器采用前后泵浦結(jié)構(gòu)。

10、優(yōu)選地，所述第一色散補(bǔ)償光纖、孤子自壓縮光纖、第二色散補(bǔ)償光纖和傳輸光纖均為保偏光纖。

11、優(yōu)選地，所述脈沖時(shí)間延遲線在幾厘米到幾十厘米的量級(jí)。

12、優(yōu)選地，所述探測(cè)輸出支路和發(fā)射輸出支路輸出功率小于太赫茲天線的最大承受功率。

13、本發(fā)明的有益效果如下：

14、本發(fā)明提高了系統(tǒng)的魯棒性，使系統(tǒng)可以適應(yīng)如爆炸、鹽霧等較為惡劣的工作環(huán)境。其次，本發(fā)明光源采用線性啁啾擴(kuò)譜技術(shù)和時(shí)域壓縮技術(shù)進(jìn)行脈沖的傳輸和壓縮，可根據(jù)輸出功率和傳輸長(zhǎng)度的不同，選擇不同的光纖組合以滿足不同傳輸長(zhǎng)度的需求，能夠滿足不同距離的測(cè)量應(yīng)用需求。

技術(shù)特征：

1.一種遠(yuǎn)位測(cè)量的太赫茲時(shí)域光譜儀用飛秒激光源，其特征在于，包括種子激光器、光纖隔離器、光纖濾波器、脈沖一級(jí)放大器、分束器依次連接，通過(guò)分束器后分為探測(cè)輸出支路和發(fā)射輸出支路；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種遠(yuǎn)位測(cè)量的太赫茲時(shí)域光譜儀用飛秒激光源，其特征在于，所述種子激光器采用全保偏光纖結(jié)構(gòu)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種遠(yuǎn)位測(cè)量的太赫茲時(shí)域光譜儀用飛秒激光源，其特征在于，所述種子激光器的輸出脈沖功率為mw量級(jí)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種遠(yuǎn)位測(cè)量的太赫茲時(shí)域光譜儀用飛秒激光源，其特征在于，所述脈沖一級(jí)放大器采用前后泵浦結(jié)構(gòu)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種遠(yuǎn)位測(cè)量的太赫茲時(shí)域光譜儀用飛秒激光源，其特征在于，所述第一色散補(bǔ)償光纖、孤子自壓縮光纖、第二色散補(bǔ)償光纖和傳輸光纖均為保偏光纖。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種遠(yuǎn)位測(cè)量的太赫茲時(shí)域光譜儀用飛秒激光源，其特征在于，所述脈沖時(shí)間延遲線在幾厘米到幾十厘米的量級(jí)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種遠(yuǎn)位測(cè)量的太赫茲時(shí)域光譜儀用飛秒激光源，其特征在于，所述探測(cè)輸出支路和發(fā)射輸出支路輸出功率小于太赫茲天線的最大承受功率。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種遠(yuǎn)位測(cè)量的太赫茲時(shí)域光譜儀用飛秒激光源，包括種子激光器、光纖隔離器、光纖濾波器、脈沖一級(jí)放大器、分束器依次連接，通過(guò)分束器后分為探測(cè)輸出支路和發(fā)射輸出支路。輸出的激光脈沖首先經(jīng)過(guò)濾波器進(jìn)行頻譜窄化，以降低高階色散對(duì)寬譜的影響，以保證將脈沖傳遞到遠(yuǎn)端應(yīng)用。然后，利用常色散光纖對(duì)脈沖進(jìn)行預(yù)啁啾處理，保證脈沖啁啾為正，并利用脈沖自壓縮獲得脈沖孤子，獲得高峰值功率輸出的脈沖孤子，為后續(xù)線性啁啾擴(kuò)譜提供足夠的相位調(diào)制。最后，利用常色散光纖對(duì)孤子脈沖進(jìn)行線性啁啾擴(kuò)譜，而后利用反常色散光纖進(jìn)行時(shí)域壓縮，以獲得亞百飛秒脈沖輸出。本發(fā)明提高了系統(tǒng)的魯棒性，使系統(tǒng)可以適應(yīng)如爆炸、鹽霧等較為惡劣的工作環(huán)境。

技術(shù)研發(fā)人員：張顏艷,邢思達(dá),陳虹樺
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西北工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15