一种能实现超连续谱光谱激光的种子源装置
阅读说明：本技术 一种能实现超连续谱光谱激光的种子源装置 (A kind of seed source device being able to achieve super continuous spectrums spectral laser ) 是由 陆黎明 阮双琛 于 2019-07-19 设计创作，主要内容包括：本发明涉及半导体激光器技术领域,具体涉及一种能实现超连续谱光谱激光的种子源装置,包括半导体激光器,该装置基于增益开关技术原理,其还包括信号处理模块、脉冲调理模块、脉冲放大模块、电流偏置模块、电源转换模块。本发明的有益效果：实现短脉宽、低重复频率、高功率的激光输出；方便多种不同波形的输入,重复频率覆盖范围很广,可以从1MHz到10MHz；增益开关皮秒脉冲激光器可以实现小型化、模块化、产品化、集成度高,易于集成到工业应用系统上作为皮秒脉冲种子源应用。(The present invention relates to semiconductor laser fields, more particularly to a kind of seed source device for being able to achieve super continuous spectrums spectral laser, including semiconductor laser, the device is based on gain switch technical principle, further includes signal processing module, pulse conditioning module, pulse amplifying module, current offset module, power conversion module.Beneficial effects of the present invention: short pulse duration, low-repetition-frequency, the output of high-power laser are realized；Facilitate the input of a variety of different waves, repetition rate coverage area is very wide, can be from 1MHz to 10MHz；Miniaturization, modularization, commercialization, integrated level height may be implemented in gain switch picosecond pulse laser, is readily integrated into industrial application system as the application of picosecond pulse seed source.)
技术领域
本发明涉及半导体激光器技术领域，具体涉及一种能实现超连续谱光谱激光的种子源装置。
背景技术
超连续谱光源，俗称白光激光器，具有传统宽带光源的宽光谱特性以及激光光源的高空间相干性、稳定性等特性,在基础科学研究、生物医学、高精度光谱技术、共焦显微分析、流式细胞术、光学显示及照明、光学检测、光纤通信等众多领域有着广泛的应用前景。
超连续谱的产生是激光与非线性介质相互作用的结果：窄带激光在非线性介质中传波时，在介质的色散和各种非线性效应相互作用下，入射激光的光谱被大范围持续展宽，从而形成超连续光谱。光子晶体光纤(PCF)结构设计灵活，满足高非线性和色散特性灵活可控这两方面的要求，是产生超连续谱的理想介质，产生较好的超连续谱就必然要求抽运光源具有较高的峰值功率，脉冲光甚至是连续光都可以在光子晶体光纤(PCF)中产生超连续光谱。
连续光抽运到光子晶体光纤产生超连续谱的转换效率相对较低，而且需要较长的光子晶体光纤，光谱范围的控制也比较困难。脉冲光抽运光子晶体光纤产生超连续谱的转换效率较高，仅需较短的光子晶体光纤，且超连续谱的光谱控制相对容易，比较适合商业应用。
锁模激光器(包含光纤、固体、半导体等形式)、短腔调Q固体激光器、增益开关激光器等都可以做超连续谱光源的脉冲光种子源。与锁模方式的激光器、短腔调Q固体激光器等相比，增益开关激光器结构简单，激光的输出特性主要取决于调制电路，因此输出激光的单脉冲能量和重复频率变化范围很大；而且可以通过调制电路电流波形来优化光脉冲的波形和宽度。此外采用该技术的光源具有稳定性较高、结构紧凑、性能可靠等独特优势，想要实现超连续谱光谱(如400nm～2200nm，1800nm)的超宽光谱，对抽运激光种子源提出了更高的要求，需更高的脉冲峰值功率抽运光，这就需要超连续谱光谱种子源具有超短脉冲、低重频、高峰值功率的光学性能，然后才能通过后面主振荡功率放大(MOPA)系统得到很高的峰值抽运功率，从而抽运光子晶体光纤产生1800nm左右的超连续谱光源。
目前已知的国内的增益开关半导体激光器主要都是在几百Mhz到几Ghz的触发频率，这样的激光设置丛然可以得到较高的平均功率，但是其弱点很明显峰值功率很低，不利于超连续谱光谱的展宽，达不到超连续光谱光源超宽光谱(如400nm～2200nm，1800nm)的激光输出。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的问题，提供一种能实现超连续谱光谱激光的种子源装置，它可以实现提供短脉宽、低重复频率、高功率的激光输出装置。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种能实现超连续谱光谱激光的种子源装置，包括半导体激光器，该装置基于增益开关技术原理，其还包括：
信号处理模块，所述信号处理模块用于将输入的多种波形信号转换成系统后续所需的信号；
脉冲调理模块，所述脉冲调理模块用于将信号处理模块中的信号转换成同频率窄脉冲信号输出；
脉冲放大模块，所述脉冲放大模块用于将窄脉冲信号进行放大；
电流偏置模块，所述电流偏置模块用于为半导体激光器提供一定的偏置电流；
电源转换模块，所述电源转换模块用于将输入的电源转换成不同的输出电流和电压。
进一步地，所述信号处理模块包括多个高速信号转换芯片。
进一步地，还包括温度控制模块，所述温度控制模块用于控制半导体激光器的温度。
本发明的有益效果：实现短脉宽、低重复频率、高功率的激光输出；方便多种不同波形的输入，重复频率覆盖范围很广，可以从1MHz到10MHz；增益开关皮秒脉冲激光器可以实现小型化、模块化、产品化、集成度高，易于集成到工业应用系统上作为皮秒脉冲种子源应用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的框架结构示意图；
图2为本发明实施例中脉冲调理模块中上升沿信号的示意图；
图3为本发明实施例中脉冲调理模块中下降沿信号的示意图；
附图中，各标号所代表的部件如下：
1-半导体激光器，2-信号处理模块，3-脉冲调理模块，4-脉冲放大模块，5-电流偏置模块，6-电源转换模块，7-温度控制模块。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-3所示的一种能实现超连续谱光谱激光的种子源装置，包括半导体激光器1，该装置基于增益开关技术原理，增益开关技术简单来说就是：用电流脉冲或高频正弦电流直接调制的半导体激光器。当注入电流低于阈值时，增益关闭，不发射激光；当注入电流高于阈值时，增益打开，激光器弛豫振荡产生的第一个尖峰通常功率很高而且脉宽很窄。如果使用窄脉宽或者高重复频率电流脉冲，容易得到10～100ps的稳定激光输出。
其还包括：
信号处理模块2，所述信号处理模块2用于将输入的多种波形信号转换成系统后续所需的信号；
脉冲调理模块3，所述脉冲调理模块3用于将信号处理模块1中的信号转换成同频率窄脉冲信号输出，脉冲调理模块3内部是利用D触发自动清零的性能设计的一套触发信号和输出激光的脉冲宽度无关的信号调理电路；
脉冲放大模块4，所述脉冲放大模块4用于将窄脉冲信号进行放大；
电流偏置模块5，所述电流偏置模块5用于为半导体激光器1提供一定的偏置电流；
电源转换模块6，所述电源转换模块6用于将输入的电源转换成不同的输出电流和电压，使各模块能够正常工作。
所述信号处理模块2由多个高速信号转换芯片与外部电路配合形成。
还包括温度控制模块7，所述温度控制模块7用于控制半导体激光器1的温度。
本发明的工作方法为：通过信号处理模块将多种输入波形(TTL\LVDS\PECL\VCML等波形)转换成同一种触发信号，通过脉冲调理模块将外部输入或者内部产生的波形信号转换成频率、脉宽可调窄脉冲，其中输入的触发信号分成两路，一路是上升沿信号，一路是下降沿信号，两路信号在经过一定的固定触发延时之后，上升沿信号产生触发延时为a的信号LE,下降沿信号经过延时电路的延时产生触发延时为b的信号TE,将上升沿触发延时信号和下降沿触发延时信号输入D触发器中，就可以得到两路触发信号之间的相对延时c就是窄脉冲信号输出，再由脉冲放大模块将窄脉冲信号放大，并调制半导体激光器输出窄带皮秒种子源激光，皮秒种子源激光在经过几级的光放大抽运到光子晶体光纤(PCF)中即可产生超连续光谱光源超宽光谱(如400nm～2200nm，1800nm)的激光输出。增益开关皮秒脉冲激光器制作的种子源是产生高稳定、高可靠性超连续谱光源的核心，其输出光的性能一定程度上决定了超连续谱光源最终的输出功率水平。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。