本發明涉及中紅外激光技術領域，尤其涉及一種全光纖中紅外超寬帶超連續激光發射器。
背景技術：
2～20μm中紅外波段不僅包含了兩個重要的大氣傳輸窗口(3～5μm和8～13μm)，同時還覆蓋了眾多重要分子及原子的吸收峰，因此，工作波長位于該區域的激光源在大氣通信、光譜探測、材料加工、紅外對抗等諸多領域都具有重要的應用前景。其中，中紅外超連續激光源因具有超寬的工作帶寬近年來受到廣泛關注。
光纖激光器作為一種新型激光器類型，相比傳統激光器如：固體激光器、氣體激光器、半導體激光器等，具有轉化效率高、散熱良好、光束質量好、易于集成等一系列優勢，因此，發展高性能的中紅外超連續光纖激光源具有重要的科學意義的應用價值。
2014年，丹麥科技大學C.R.Petersen等人分別利用4.5μm和6.3μm波長的超短脈沖激光泵浦超高數值孔徑的硫化物光纖，實現了1.5～11.7μm和1.4～13.3μm的中紅外超連續激光輸出，其中4.5μm和6.3μm波長的超短脈沖激光通過對光參量啁啾放大的固體激光差頻產生；2016年，日本豐田工業大學先端光子技術研究中心T.L.Cheng等人通過采用更長波長的9.8μm超短脈沖激光泵浦優化的零色散平坦硫化物光纖實現了2.0～15.1μm的中紅外超連續激光輸出，其中9.8μm超短脈沖激光源仍采用光參量啁啾放大的固體激光差頻產生，這也是目前光譜最寬的中紅外寬光譜光纖光源。
由此可見，目前產生超寬帶中紅外超連續激光的方案均采用結構復雜的固體激光源作為泵浦，這不僅破壞了光纖激光器固有的緊湊型，同時增加了系統成本。
技術實現要素：
本發明實施例提供一種全光纖中紅外超寬帶超連續激光發射器，解決了現有技術中用于產生超寬帶中紅外超連續激光發射器由于采用結構復雜的固體激光源作為泵浦，破壞了光纖激光器固有的緊湊型，同時增加了系統成本的技術問題。
本發明實施例提供了一種全光纖中紅外超寬帶超連續光源發射器，包括第一激光泵浦源、第二激光泵浦源、泵浦合束器、第二增益光纖、第三增益光纖以及第四增益光纖，在第一激光泵浦源與泵浦合束器之間設置有諧振腔，所述諧振腔包括前端刻寫有第一光纖光柵的第一增益光纖、基于氟化物拉錐光纖的可飽和吸收器件以及第二光纖光柵，所述第二激光泵浦源連接泵浦合束器，泵浦合束器還連接第二增益光纖首端，第二增益光纖尾端連接第三增益光纖首端，第三增益光纖尾端連接第四增益光纖；
其中，第一激光泵浦源發出的第一預設波長的激光經刻寫有第一光纖光柵的第一增益光線、基于氟化物拉錐光纖的可飽和吸收器件以及刻寫在非摻雜氟化物光纖的第二光纖光柵產生第二預設波長的超短脈沖激光進入泵浦合束器，同時，第二激光泵浦源發出第三預設波長的激光進入泵浦合束器，第二預設波長的超短脈沖激光經第二增益光纖的放大進入第三增益光纖，經第三增益光纖的孤子自頻移效應進入第四增益光纖中，產生中紅外的超寬帶超連續激光，由第四增益光纖的8度切割的光纖端面輸出。
本發明實施例至少具有如下技術效果或優點：
1、由于在本發明中將第一泵浦光源發出的第一預設波長的激光經諧振腔中的基于氟化物拉錐光纖的可飽和吸收器的鎖模，產生第二預設波長的鎖模脈沖激光，再經該諧振腔中的第一光纖光柵和第二光纖光柵的色散補償，進入泵浦合束器，與第二泵浦光源發出的第三預設波長的激光合束，并經第二增益光纖的放大以及第三增益光纖的孤子自頻移效應，從而解決了現有技術中傳統光纖激光器難以在長波長產生高強度超短脈沖光纖激光的困難，進而能夠簡化器件的結構，從而產生中紅外的超寬帶超連續激光。
2、由于激光輸出波長可通過調節泵浦功率來靈活控制，有利于實際應用中不同零色散波長光纖的最優化泵浦波長選取。
3、由于利用波長超過5.5μm超短脈沖光纖激光泵浦硫化物光纖，可在全光纖結構下實現中紅外超寬帶連續激光輸出，大大簡化了系統結構，同時還降低了系統成本。
附圖說明
圖1為本發明實施例中全光纖中紅外超寬帶超連續光源發射器的結構示意圖。
具體實施方式
本發明實施例通過提供一種全光纖中紅外超寬帶超連續激光發射器，解決了現有技術中用于產生超寬帶中紅外超連續激光發射器由于采用結構復雜的固體激光源作為泵浦，破壞了光纖激光器固有的緊湊型，同時增加了系統成本的技術問題。
為了解決上述技術問題，下面將結合說明書附圖以及具體的實施方式對上述技術方案進行詳細的說明。
本發明提供的一種全光纖中紅外超寬帶超連續光源發射器，如圖1所示，包括第一激光泵浦源1、第二激光泵浦源12、泵浦合束器20、第二增益光纖23、第三增益光纖25以及第四增益光纖27。
該第一激光泵浦源1與泵浦合束器20之間設置有諧振腔，該諧振腔具體由刻寫有第一光纖光柵4的第一增益光纖5前端、基于氟化物拉錐光纖的可飽和吸收器7以及刻寫在非摻雜氟化物光纖的第二光纖光柵9構成，其中，該第一增益光纖5前端與第一激光泵浦源1的尾纖2熔接，第一增益光纖5尾端與基于氟化物拉錐光纖的可飽和吸收器7的一端熔接，該基于氟化物拉錐光纖的可飽和吸收器7的另一端與第二光纖光柵9的一端熔接，從而連接至泵浦合束器20。
該泵浦合束器20包括信號光輸入端11、泵浦輸入端15和一個輸出端21，其中，該信號光輸入端11與第二光纖光柵9的另一端熔接，熔接點10，其中泵浦輸入端15與第二激光泵浦源12尾纖13熔接，熔接點14，由于該泵浦合束器20包括有兩個泵浦輸入端，當由于第二激光泵浦源12的功率沒有足夠大時，可以增加第三激光泵浦源16，第三激光泵浦源19尾纖17與另一泵浦輸入端16與熔接，熔接點18。從而提供功率足夠大的第三預設波長的激光。
該泵浦合束器20輸出端21與第二增益光纖23首端熔接，熔接點22，該第二增益光纖23尾端與第三增益光纖25首端熔接，熔接點24，該第三增益光纖25尾端與第四增益光纖27首端熔接，熔接點26。該第四增益光纖27尾端為8度角切割的光纖端面。
具體的實現原理：第一激光泵浦源1發出第一預設波長的激光順次經由刻寫有第一光纖光柵4的第一增益光纖5前端、基于氟化物拉錐光纖的可飽和吸收器件7以及刻寫在非摻雜的InF3氟化物光纖上的第二光纖光柵9構成的諧振腔產生第二預設波長的超短脈沖激光進入泵浦合束器20，具體地，該第一預設波長的激光經諧振腔中基于氟化物拉錐光纖的可飽和吸收器7的鎖模，產生第二預設波長的鎖模脈沖激光，再經第一光纖光柵和第二光纖光柵的色散補償，進入泵浦合束器20，同時，第二激光泵浦源12發出第三預設波長的激光進入泵浦合束器20，該第二預設波長的超短脈沖激光經第二增益光纖23的放大進入第三增益光纖25，經第三增益光纖25的孤子自頻移效應后進入第四增益光纖27中，產生中紅外的超寬帶超連續激光，從而由該第四增益光纖27的8度切割的光纖端面輸出。
該第一激光泵浦源1為雙波長級聯泵浦的摻Er3+的ZrF4氟化物光纖激光器，用于產生3.5μm波長激光，該第一激光泵浦源1尾纖2為非摻雜的ZrF4氟化物光纖，用于輸出3.5μm波長激光。該基于氟化物拉錐光纖的可飽和吸收器7是通過將可飽和吸收材料(如：半導體、二維材料等)沉積到InF3氟化物拉錐光纖上制備而成的，第二光纖光柵9為布拉格啁啾光纖光柵，刻寫在非摻雜的InF3氟化物光纖上，該第一增益光纖5為非摻雜的InF3氟化物光纖，該第二增益光纖23為摻Pr3+硫化物光纖。第二激光泵浦源12具體為摻銩光纖激光器，用于產生2μm波長激光。
該第一預設波長的激光具體是3.5μm波長的激光，該第二預設波長的超短脈沖激光具體為4.4μm波長的超短脈沖激光，該第三預設波長的激光具體為2μm波長的激光。由此，在開啟第一激光泵浦源1時，該第一激光泵浦源1發出的3.5μm波長的激光經過第一激光泵浦源1尾纖2輸出并耦合進前端刻寫有第一光纖光柵4的第一增益光纖5中，經過諧振腔中的基于InF3氟化物拉錐光纖的可飽和吸收器件7的作用下產生第二預設波長的鎖模脈沖激光，并通過第一光纖光柵4對4.4μm波長的超短脈沖激光進行高反，用于補償該4.4μm波長鎖模脈沖激光色散，窄化脈沖，第二光纖光柵9對4.4μm波長的激光半透半反，用于補充該4.4μm波長鎖模脈沖激光色散，窄化脈沖，同時充當輸出耦合，由第二光纖光柵輸出4.4μm波長的超短脈沖激光，其中，該第一增益光纖5為非摻雜的InF3氟化物光纖，用于提供拉曼增益，實現波長頻移。在輸出4.4μm波長的超短脈沖激光經信號光輸入端11被耦合進泵浦合束器20，若采用兩個激光泵浦源，第二激光泵浦源12和第三激光泵浦源16，該第三激光泵浦源16與第二激光泵浦源12一樣，同樣為摻銩光纖激光器，這兩個激光泵浦源的功率可以任意調節，同時開啟第二激光泵浦源12和第三激光泵浦源16，由第二激光泵浦源12輸出的2μm波長的激光經第一泵浦輸入端15被耦合進入泵浦合束器20，該第三激光泵浦源16也產生2μm波長的激光。該2μm波長的激光與4.4μm波長的超短脈沖激光經泵浦合束器20輸出端21被耦合進第二增益光纖23中，該第二增益光纖23為摻Pr3+硫化物光纖，該第二增益光纖23對4.4μm波長的超短脈沖激光放大，然后再輸入第三增益光纖25中，該第三增益光纖25為非摻雜的InF3氟化物光纖，能夠在孤子自頻移效應作用下，產生波長大于5.5μm的孤子自頻移脈沖，從而再進入第四增益光纖27中，該第四增益光纖27為非摻雜的硫化物光纖，其零色散波長為5.5μm，在多種非線性效應的共同作用下產生中紅外的超寬帶超連續激光，最終由8度角切割的光纖端面輸出。采用該8度角切割的光纖端面用于減小端面殘余反饋。
采用上述的全光纖中紅外超寬帶超連續光源發射器能夠大大簡化系統結構，同時還節約了系統成本。
盡管已描述了本發明的優選實施例，但本領域內的技術人員一旦得知了基本創造性概念，則可對這些實施例作出另外的變更和修改。所以，所附權利要求意欲解釋為包括優選實施例以及落入本發明范圍的所有變更和修改。
顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和范圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬于本發明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。