《皮秒脈衝泵浦產生中紅外超連續譜》是依託中國人民解放軍國防科技大學，由侯靜擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：皮秒脈衝泵浦產生中紅外超連續譜
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：侯靜
- 依託單位：中國人民解放軍國防科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
大功率中紅外超連續譜光源具有光譜範圍寬、相干性好等特點，在基礎科學、工業、通信、醫學和軍事等領域都有著重要的套用。如紅外光譜學、傅立葉變換紅外光譜儀、光學測量、分子光譜學、共聚焦顯微鏡、光學相干層析、燃燒監測、光譜指紋圖譜、自由空間光通信、生物醫學成像、生物和化學感測、光學生物組織蝕除、紅外對抗、機載雷射雷達等。.本項目將研究皮秒脈衝泵浦ZBLAN光纖產生大功率中紅外超連續譜（SC）輸出的物理機制，得到不同脈衝參數和光纖參數對輸出中紅外SC功率和光譜寬度的影響。將製作1.55 μm皮秒脈衝MOPA結構光纖雷射器，搭建全光纖瓦級中紅外SC光源系統,輸出光譜1-4μm。
結題摘要
中紅外超連續譜能同時具有中紅外雷射器的高相干性和熱輻射源的寬光譜特性，在紅外物理、生物醫學成像、光學生物組織蝕除、環境監測以及紅外對抗等眾多領域有著重要的套用。本項目以高功率中紅外超連續譜產生作為研究目標，建立了ZBLAN(組分為ZrF4-BaF2-LaF3-AlF3-NaF)光纖中產生高功率中紅外超連續譜的數值模型，編寫的仿真程式比商用軟體的功能更多、涉及的問題更全面、適用性更強，可為超連續譜光源的設計、分析和研究提供全面指導。通過數值模擬研究了不同波長、脈衝寬度和峰值功率雷射泵浦不同非線性係數、色散分布的ZBLAN光纖產生中紅外超連續譜，並理論分析了各個參數對光譜展寬的影響以及實現高平均功率的可行性。通過技術攻關解決了ZBLAN光纖端面處理的難題，而低損耗機械連線技術則為全光纖、高功率中紅外超連續譜研究工作的開展奠定了堅實的基礎。採用1.55μm脈衝雷射產生近紅外超連續譜，以此為泵浦源實現了2μm增益開關鎖模光纖雷射輸出。該方案的泵浦光譜中既有雷射器的泵浦光，又有種子光，為實現增益開關鎖模提供了一種新方法，所產生的鎖模脈衝源於超連續譜中脈衝分裂成的超短脈衝，具有極高的峰值功率，為後續非線性光譜展寬到中紅外波段提供了重要的種子源。在上述研究基礎上，提出了從光纖放大器到中紅外光纖的級聯光譜展寬方案，為實現全光纖寬頻中紅外超連續譜提供了新的方案。2011年，項目組在雙包層摻鐿光纖放大器中成功實現了高功率超連續譜輸出，光譜範圍為1.0-2.0μm，平均功率為177.6 W。將1.55μm種子光相繼通過鉺/鐿共摻光纖放大器和銩/鈥共摻光纖放大器後，光譜展寬到2.6μm，最後通過ZBLAN光纖，在國內首次獲得全光纖光譜範圍為1.9-4.3μm的中紅外超連續譜光源，光譜中不含殘留泵浦光，平均功率為185mW。通過進一步最佳化，以基於超連續譜泵浦的2.0μm增益開關鎖模光纖雷射器作為種子源，採用級聯光譜展寬方案，結合ZBLAN光纖端面處理和低損耗對接技術，在國內率先將中紅外超連續譜的輸出功率提升到瓦級以上水平，研究成果躋身於世界先進水平行列。在此基礎上，項目組成功完成研究目標，研製出瓦級以上全光纖超連續譜光源，光譜範圍為1-4.3µm，整個系統為全光纖結構，具有結構緊湊、性能穩定、無需主動冷卻的優點，便於使用和維護。
