基于Kagome空心光子晶体光纤的脉冲自压缩系统及其耦合调节方法

摘要

本发明提供一种基于Kagome空心光子晶体光纤的脉冲自压缩系统和耦合调节方法，解决现有飞秒激光器存在脉冲宽度不够窄、无法实现柔性传输的问题。该系统包括从左到右依次设置的近红外高反镜对、衰减器、聚焦透镜、带保护外层的kagome空心光子晶体光纤以及对kagome空心光子晶体光纤内部气腔气压调节的真空单元；近红外高反镜对用于对飞秒激光进行左右方向和高低方向的调节；衰减器用对飞秒激光进行功率衰减；聚焦透镜用于对飞秒激光光束发散角和光斑大小的调节；kagome空心光子晶体光纤的入口端和出口端分别通过空心光纤密封头进行密封；第一空心光纤密封头安装在五维调整架上，用于kagome空心光子晶体光纤入口端上下、前后、左右平移以及高低、左右的角度调整。

权利要求

1.一种基于Kagome空心光子晶体光纤的脉冲自压缩系统，其特征在于：定义飞秒激光光源(1)的出射方向为从左到右，所述系统包括真空单元以及从左到右依次设置的近红外高反镜对、衰减器、聚焦透镜(6)、带保护外层的kagome空心光子晶体光纤(7)；

所述飞秒激光光源(1)输出的激光中心波长为1029nm；

所述近红外高反镜对用于对飞秒激光进行左右方向和高低方向的调节；

所述衰减器包括从左到右依次同轴设置的第一半波片(4)和第一偏振分光棱镜(5)，用对飞秒激光进行功率衰减；

所述聚焦透镜(6)用于对飞秒激光光束发散角和光斑大小的调节，使聚焦透镜(6)聚焦后的光束处于kagome空心光子晶体光纤(7)入口端的端面处；

所述kagome空心光子晶体光纤(7)的芯径57μm，数值孔径NA＝0.03，长度5m，kagome空心光子晶体光纤(7)对飞秒激光的色散值为负；

所述kagome空心光子晶体光纤(7)的入口端和出口端分别通过第一空心光纤密封头(10)和第二空心光纤密封头(11)进行密封，第一空心光纤密封头(10)的内腔、第二空心光纤密封头(11)的内腔均与kagome空心光子晶体光纤(7)的内部气腔连通；

第一空心光纤密封头(10)的密封窗口片(101)、第二空心光纤密封头(11)的密封窗口片(101)、聚焦透镜(6)、第一偏振分光棱镜(5)同轴设置；

所述第一空心光纤密封头(10)安装在五维调整架上，用于kagome空心光子晶体光纤(7)入口端在上下方向、前后方向、左右方向平移以及高低、左右的角度调整，实现接收入射光的位置和角度调节；

所述真空单元用于对kagome空心光子晶体光纤(7)内部气腔的气压调节。

2.根据权利要求1所述基于Kagome空心光子晶体光纤的脉冲自压缩系统，其特征在于：所述近红外高反镜对包括平行设置的第一反射镜(2)和第二反射镜(3)；所述第一反射镜(2)的反射面与飞秒激光光源(1)的光轴夹角为45°，所述第二反射镜(3)的反射面与第一半波片(4)的光轴夹角为45°。

3.根据权利要求1或2所述基于Kagome空心光子晶体光纤的脉冲自压缩系统，其特征在于：所述真空单元包括真空泵(8)、真空管道(17)和真空控制器(9)；

所述真空管道(17)的一端与真空泵(8)连通，另一端与第一空心光纤密封头(10)的内腔连通或者与第二空心光纤密封头(11)的内腔；

所述真空控制器(9)设置在真空管道(17)上。

4.根据权利要求3所述基于Kagome空心光子晶体光纤的脉冲自压缩系统，其特征在于：所述第一空心光纤密封头(10)包括管道(103)、真空壳体(105)、气体密封开关(107)以及用于与真空管道(17)连通的气体出入接口(106)；

所述密封窗口片(101)通过入口法兰(102)设置在管道(103)的一端；所述管道(103)的另一端通过出口法兰(104)设置在真空壳体(105)上，且管道(103)的内腔与真空壳体(105)的内腔相连通；

所述气体出入接口(106)设置在真空壳体(105)外壁且与真空壳体(105)内腔连通；

所述气体密封开关(107)设置在气体出入接口(106)上；

所述真空壳体(105)上设有用于连接kagome空心光子晶体光纤(7)的光纤接口。

5.根据权利要求4所述基于Kagome空心光子晶体光纤的脉冲自压缩系统，其特征在于：所述第二空心光纤密封头(11)与第一空心光纤密封头(10)结构相同。

6.根据权利要求5所述基于Kagome空心光子晶体光纤的脉冲自压缩系统，其特征在于：所述第一空心光纤密封头(10)还包括固定板(109)；

所述真空壳体设置在固定板(109)上；

所述固定板(109)安装在五维调整架上。

7.一种权利要求1所述基于Kagome空心光子晶体光纤的脉冲自压缩系统的耦合调节方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)光路粗调

1.1)去掉聚焦透镜(6)，在kagome空心光子晶体光纤(7)的出口端放置一个用于探测输出激光的CCD；

1.2)采用近红外高反镜对对入射激光进行光路方向的调节，直至CCD测得的光强达到最大；

2)光路精调

2.1)安装聚焦透镜(6)，同时将CCD更换为光敏功率计，安装聚焦透镜(6)后确保聚焦后的光束处于kagome空心光子晶体光纤(7)入口端的端面处；

2.2)通过五维调整架调节kagome空心光子晶体光纤(7)入口端的位置，直至光敏功率计测得的输出功率值达到最大；

3)kagome空心光子晶体光纤(7)气压调整

3.1)去掉光敏功率计，在kagome空心光子晶体光纤(7)出口端从左到右依次安装准直透镜(12)、第二半波片(13)、第二偏振分光棱镜(14)、热敏功率计(15)；

同时，在第二偏振分光棱镜(14)的反射光路上安装监测单元(16)，所述监测单元包括光谱仪和自相关仪；

3.2)调节第二半波片(13)的位置，直至热敏功率计(15)测得第二偏振分光棱镜(14)透射光功率达到最大；

3.3)开启监测单元(16)，测试第二偏振分光棱镜(14)反射光的光谱宽度和脉冲宽度，并根据该测试的光谱宽度和脉冲宽度，通过真空单元调节kagome空心光子晶体光纤(7)内部气腔的气压，直至光谱仪测到的光谱展宽达到设定的光谱宽度以及自相关仪测到的脉冲达到设定的脉冲宽度。

说明书

基于Kagome空心光子晶体光纤的脉冲自压缩系统及其耦合调

节方法

技术领域

[0001] 本发明属于激光技术领域，涉及超短脉冲自压缩技术，具体涉及一种基于Kagome空心光子晶体光纤的脉冲自压缩系统及其耦合调节方法。

背景技术

[0002] 随着工业飞秒激光“冷加工”技术的发展，超快激光加工过程中对热效应的关注正在逐步增加，相对皮秒激光加工、纳秒激光加工，数百飞秒的高能超短脉冲加工过程中的热
效应已经有了明显的缩小，但是在一些极端的微孔加工过程，对于热效应的要求非常苛刻，
数百飞秒的激光加工后依然存在热效应导致的重铸层，因此对更窄脉冲宽度的飞秒激光光
源提出了更高要求。但是由于受限于增益介质的发射光谱带宽(比如目前超短脉冲放大系
统主要应用的Yb光纤、Yb掺杂的晶体等)，以及放大过程中的传输器件的光谱带宽限制，其
光谱带宽一般只有几nm到十几nm，所能支持的转换极限脉宽普遍在几百飞秒到一皮秒左
右，因此如何获得几十飞秒的超短脉冲，是传统激光器面临的重要挑战。同时，对于加工机
床来说，如何实现输出光路的柔性传输，对于提升机床的加工幅面以及缩小加工机床的尺
寸都有重要的意义。但是目前的实心光纤受限于自聚焦等多种非线性效应以及损伤阈值的
限制，无法实现高能超短脉冲柔性传输，只能靠反射镜组成的空间光路传输。同时柔性传输
的高能超短脉冲在激光医疗领域也存在这巨大的应用前景，如何获得更窄的脉冲宽度以及
光束的柔性光纤传输是有巨大应用需求的。

发明内容

[0003] 为了解决现有飞秒激光器存在脉冲宽度不够窄、无法实现柔性传输的技术问题，本发明提供了一种基于Kagome空心光子晶体光纤的脉冲自压缩系统和耦合调节方法。

[0004] 为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

[0005] 一种基于Kagome空心光子晶体光纤的脉冲自压缩系统，其特殊之处在于：定义飞秒激光光源的出射方向为从左到右，所述系统包括真空单元以及从左到右依次设置的近红
外高反镜对、衰减器、聚焦透镜、带保护外层的kagome空心光子晶体光纤；

[0006] 所述近红外高反镜对用于对飞秒激光进行左右方向和高低方向的调节；

[0007] 所述衰减器包括从左到右依次同轴设置的第一半波片和第一偏振分光棱镜，用对飞秒激光进行功率衰减；

[0008] 所述聚焦透镜用于对飞秒激光光束发散角和光斑大小的调节，使得聚焦透镜聚焦后的光束处于kagome空心光子晶体光纤入口端的端面处；

[0009] 所述kagome空心光子晶体光纤的入口端和出口端分别通过第一空心光纤密封头和第二空心光纤密封头进行密封，第一空心光纤密封头的内腔、第二空心光纤密封头的内
腔均与kagome空心光子晶体光纤的内部气腔连通；

[0010] 第一空心光纤密封头的密封窗口片、第二空心光纤密封头的密封窗口片、聚焦透镜、第一偏振分光棱镜同轴设置；

[0011] 所述第一空心光纤密封头安装在五维调整架上，用于kagome空心光子晶体光纤入口端在上下方向、前后方向、左右方向平移以及高低、左右的角度调整，实现接收入射光的
位置和角度调节；

[0012] 所述真空单元用于对kagome空心光子晶体光纤内部气腔气压的调节。

[0013] 进一步地，所述近红外高反镜对包括平行设置的第一反射镜和第二反射镜；所述第一反射镜的反射面与飞秒激光光源的光轴夹角为45°，所述第二反射镜的反射面与第一
半波片的光轴夹角为45°。

[0014] 进一步地，所述真空单元包括真空泵、真空管道和真空控制器；

[0015] 所述真空管道的一端与真空泵连通，另一端与第一空心光纤密封头的内腔连通或者与第二空心光纤密封头的内腔；

[0016] 所述真空控制器设置在真空管道上。

[0017] 进一步地，所述第一空心光纤密封头包括管道、真空壳体、气体密封开关以及用于与真空管道连通的气体出入接口；

[0018] 所述密封窗口片通过入口法兰设置在管道的一端；所述管道的另一端通过出口法兰设置在真空壳体上，且管道的内腔与真空壳体的内腔相连通；

[0019] 所述气体出入接口设置在真空壳体外壁且与真空壳体内腔连通；

[0020] 所述气体密封开关设置在气体出入接口上；

[0021] 所述真空壳体上设有用于连接kagome空心光子晶体光纤的光纤接口。

[0022] 进一步地，所述第二空心光纤密封头与第一空心光纤密封头结构相同。

[0023] 进一步地，所述第一空心光纤密封头还包括固定板；

[0024] 所述真空壳体设置在固定板上；

[0025] 所述固定板安装在五维调整架上。

[0026] 进一步地，所述kagome空心光子晶体光纤的芯径57μm，数值孔径NA＝0.03，长度5m。

[0027] 同时，本发明提供了一种上述基于Kagome空心光子晶体光纤的脉冲自压缩系统的耦合调节方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：

[0028] 1)光路粗调

[0029] 1.1)去掉聚焦透镜，在kagome空心光子晶体光纤的出口端放置一个用于探测输出激光的CCD；

[0030] 1.2)采用近红外高反镜对对入射激光进行光路方向的调节，直至CCD测得的光强达到最大；

[0031] 2)光路精调

[0032] 2.1)安装聚焦透镜，同时将CCD更换为光敏功率计，安装聚焦透镜后确保聚焦后的光束处于kagome空心光子晶体光纤入口端的端面处；

[0033] 2.2)通过五维调整架调节kagome空心光子晶体光纤入口端的位置，直至光敏功率计测得的输出功率值达到最大；

[0034] 3)kagome空心光子晶体光纤气压调整

[0035] 3.1)去掉光敏功率计，在kagome空心光子晶体光纤出口端从左到右依次安装准直透镜、第二半波片、第二偏振分光棱镜、热敏功率计；

[0036] 同时，在第二偏振分光棱镜的反射光路上安装监测单元，所述监测单元包括光谱仪和自相关仪；

[0037] 3.2)调节第二半波片的位置，直至热敏功率计测得第二偏振分光棱镜透射光功率达到最大；

[0038] 3.3)开启监测单元，测试第二偏振分光棱镜反射光的光谱宽度和脉冲宽度，并根据该测试的光谱宽度和脉冲宽度，通过真空单元调节kagome空心光子晶体光纤内部气腔的
气压，直至光谱仪测到的光谱展宽达到设定的光谱宽度以及自相关仪测到的脉冲达到设定
的脉冲宽度。

[0039] 与现有技术相比，本发明的优点是：

[0040] 1、本发明脉冲自压缩系统通过采用单透镜耦合的方式，实现空间光到kagome空心光子晶体光纤的高效率耦合，并通过真空单元对kagome空心光子晶体光纤的气压控制，实
现了高能超短脉冲的非线性自压缩，可实现原始输入脉冲宽度几百fs，输出脉冲宽度最窄
几十fs的超短脉冲柔性光纤输出；具有结构简单，成本低，无需额外色散补偿的特点，直接
可实现几十飞秒的超短脉冲的耦合输出。

[0041] 2、本发明耦合调节方法在调节近红外高反镜对时，去掉聚焦透镜，防止在最初的耦合没有调好情况下对kagome空心光子晶体光纤端面的损伤；在精调过程中，将CCD更换为
光敏功率计，可实现高速的调节相应，具有调节精度高的特点；在对kagome空心光子晶体光
纤内部气腔的气压调节过程中，先调节第二半波片的位置，使得第二偏振分光棱镜的透射
最大，能够更好的保证耦合效率；再利用偏振分光棱镜的反射光，测试耦合传输之后的光谱
变化，根据测试到的光谱变化，调节kagome空心光子晶体光纤的气压，实现几十飞秒的高能
超短脉冲输出，满足极其苛刻条件下的高精度工业冷加工对激光光源脉冲宽度的需求以及
高能物理方面对极限脉冲宽度的需求。

附图说明

[0042] 图1是本发明基于Kagome空心光子晶体光纤的脉冲自压缩系统结构示意图；

[0043] 图2是本发明基于Kagome空心光子晶体光纤的脉冲自压缩系统中第一空心光纤密封头(第二空心光纤密封头)的结构示意图；

[0044] 图3是本发明耦合调节方法中步骤3)的结构示意图；

[0045] 图4是本发明耦合调节方法中光纤色散和传输损耗图；其中，a为传输损耗，b为光纤色散；

[0046] 图5是本发明耦合调节方法中耦合效率实测曲线图；

[0047] 图6是本发明耦合调节方法中非线性光谱展宽图；

[0048] 图7是原始注入脉冲宽度自相关曲线图；

[0049] 图8是采用本发明耦合调节方法传输后脉冲宽度自相关曲线图；

[0050] 其中，附图标记如下：

[0051] 1‑飞秒激光光源，2‑第一反射镜，3‑第二反射镜，4‑第一半波片，5‑第一偏振分光棱镜，6‑聚焦透镜，7‑kagome空心光子晶体光纤，8‑真空泵，9‑真空控制器，10‑第一空心光
纤密封头，101‑密封窗口片，102‑入口法兰，103‑管道，104‑出口法兰，105‑真空壳体，106‑
气体出入接口，107‑气体密封开关，109‑固定板，11‑第二空心光纤密封头，12‑准直透镜，
13‑第二半波片，14‑第二偏振分光棱镜，15‑热敏功率计，16‑监测单元，17‑真空管道。

具体实施方式

[0052] 以下结合附图和具体实施例对本发明的内容作进一步详细描述。

[0053] 针对现有的飞秒激光器输出脉冲宽度受限于增益介质的发射谱宽，输出脉冲宽度普遍在数百飞秒到一皮秒，为了进一步的压缩脉冲宽度，实现几十飞秒的高能超短脉冲输
出，满足极其苛刻条件下的高精度工业冷加工对激光光源脉冲宽度的需求以及高能物理方
面对极限脉冲宽度的需求，本发明设计了基于Kagome空心光子晶体光纤的脉冲自压缩系统
及其耦合调节方法。

[0054] 如图1所示，一种基于Kagome空心光子晶体光纤的脉冲自压缩系统，定义飞秒激光光源1的出射方向为从左到右，系统包括沿飞秒激光光源1出射方向从左到右依次设置的近
红外高反镜对、衰减器、聚焦透镜6、带保护外层的kagome空心光子晶体光纤7以及用于对
kagome空心光子晶体光纤7内部气腔的气压调节的真空单元。

[0055] 飞秒激光光源1是基于啁啾脉冲放大技术的全固态激光器，重复频率600kHz，中心波长1029nm，谱宽约10nm，最大输出功率20W，输出光近似准直，脉冲宽度260fs，光斑直径约
3mm。

[0056] 近红外高反镜对为近红外的一对高反镜，具有高低方向和左右方向的二维调节功能，用来实现对入射激光脉冲的高低和左右调节，实现入射kagome空心光子晶体光纤7的光
路方向粗调。近红外高反镜对包括平行设置的第一反射镜2和第二反射镜3，第一反射镜2的
反射面与飞秒激光光源1的光轴夹角为45°，第二反射镜3的反射面与第一半波片4的光轴夹
角为45°，第一反射镜2和第二反射镜3的参数均为HR@1030nm。

[0057] 衰减器包括从左到右依次同轴设置的1030nm第一半波片4和第一偏振分光棱镜5，用于对入射光进行功率衰减，满足开始调试时注入kagome空心光子晶体光纤7的功率。

[0058] 聚焦透镜6的焦距为100mm，用于对飞秒激光光束发散角和光斑大小的调节，实现注入kagome空心光子晶体光纤7的光束发散角和光斑大小的控制。

[0059] kagome空心光子晶体光纤7的芯径57μm，数值孔径NA＝0.03，长度5m，色散参数和不同波长的传输损耗如图4所示，从图中可以看出，对于传输的1030nm激光提供的色散值为
负。kagome空心光子晶体光纤7的入口端和出口端分别通过第一空心光纤密封头10和第二
空心光纤密封头11进行密封，第一空心光纤密封头10的内腔、第二空心光纤密封头11的内
腔均与kagome空心光子晶体光纤7的内部气腔连通；如图2所示，第一空心光纤密封头10包
括密封窗口片101、管道103、真空壳体105、气体出入接口106和气体密封开关107；密封窗口
片101为1um波段的激光高透镜片，密封窗口片101通过入口法兰102设置在管道103的一端；
管道103的另一端通过出口法兰104设置在真空壳体上，且管道103的内腔与真空壳体的内
腔相连通；气体出入接口106设置在真空壳体外壁且与真空壳体内腔连通；气体密封开关
107设置在气体出入接口106上；真空壳体上还设置带光纤接口。第二空心光纤密封头11与
第一空心光纤密封头10结构相同，且以kagome空心光子晶体光纤7对称分布；第一空心光纤
密封头10的密封窗口片101、第二空心光纤密封头11的密封窗口片101、聚焦透镜6、第一偏
振分光棱镜5同轴设置。

[0060] 第一空心光纤密封头10的气体出入接口106与真空单元连通，第二空心光纤密封头11的气体密封开关107为关闭状态；kagome空心光子晶体光纤7的入口端和出口端分布连
接于第一空心光纤密封头10的光纤接口和第二空心光纤密封头11的光纤接口处；即kagome
空心光子晶体光纤7的入口端为打开状态、出口端为封闭状态，可以用来抽气，降低kagome
空心光子晶体光纤7中的非线性效应(比如自相位调制，孤子自频移等)，实现更大能量的飞
秒传输和非线性自压缩。在其它实施例中，也可将第二空心光纤密封头11的气体出入接口
106与真空单元连通，第一空心光纤密封头10的气体密封开关107为关闭状态，即kagome空
心光子晶体光纤7的入口端为封闭状态、出口端为打开状态与真空单元连通。

[0061] 本实施例kagome空心光子晶体光纤7通过密封窗口片101进行密封，并配备了气体出入接口106和气体密封开关107，通过气体密封开关107可以将kagome空心光子晶体光纤7
内部气压进行调节和保持，可以进行抽气或者充气，控制不同入射参数超短脉冲激光的非
线性控制；同时，第一空心光纤密封头10固定在五维调整架上，可以实现kagome空心光子晶
体光纤7入口端在上下、前后、左右的三位维平移以及高低、左右的角度调整，确保实现入射
激光的光束要位于光纤端面，并实现最佳的接收入射光的位置和角度。

[0062] 为了便于调整，第一空心光纤密封头10还包括固定板109；真空壳体设置在固定板109上；固定板109安装在五维调整架上。

[0063] 真空单元包括真空泵8、真空管道17和真空控制器9；真空管道17的一端与真空泵8连通，另一端与第一空心光纤密封头10的气体出入接口106连通；真空控制器9设置在真空
管道17上；真空控制器9可以实现1100‑1mbar的气压控制，真空泵8可以实现最小气压1mbar
的抽真空能力。

[0064] 上述脉冲自压缩系统的耦合调节方法，包括以下步骤：

[0065] 1)光路粗调

[0066] 飞秒激光光源1的输出激光采用近红外高反镜的第一反射镜2和第二反射镜3实现注入kagome空心光子晶体光纤7的光路粗调，第一半波片4和第一偏振分光棱镜5对入射光
进行功率衰减，使得入射kagome空心光子晶体光纤7的功率只有几个mW到几十mW，避免在最
初的耦合没有调好的情况下损伤kagome空心光子晶体光纤7端面。开始调节过程中，可以不
加聚焦透镜6，通过几个mW到几十mW达到kagome空心光子晶体光纤7入口端端面，在kagome
空心光子晶体光纤7出口端上加一个高敏感CCD进行输出激光的探测，第一空心光纤密封头
10固定在五维调整架上，通过调节增强CCD测试得到的光强，完成耦合的粗调；

[0067] 2)光路精调

[0068] 安装聚焦透镜6，聚焦透镜6加入的距离基本满足透镜聚焦后的光束要处于kagome空心光子晶体光纤7入口端端面处，调节五维调整架的(x、Y,θx,θy)四个维度使得CCD上的
光强增大，其中，x为左右方向，Y为上下方向，θx为左右方向角度，θy为高低方向角度。为了
实现高速的调节响应，将CCD换成一个量程覆盖几个mW到几十mW的光敏功率计，通过调节z
(前后)方向，精密调节激光输出和kagome空心光子晶体光纤7的入口端端面的相对位置，观
察功率计的变化，确定前后方向，朝着功率增加的方向不断移动，每移动几十um，(x、Y,θx,θ
y)四个维度进行最佳功率的优化，反复逼近，直到输出功率值达到最大；

[0069] 3)kagome空心光子晶体光纤7气压调整

[0070] 3.1)去掉光敏功率计，在kagome空心光子晶体光纤7出口端从左到右依次同轴安装准直透镜12、第二半波片13、第二偏振分光棱镜14、热敏功率计15，见图3所示；

[0071] 同时，在第二偏振分光棱镜14的反射光路上安装监测单元16，利用第二偏振分光棱镜14的反射光，测试耦合传输之后的光谱变化；

[0072] 其中，准直透镜12采用250mm长焦的透镜，对光束进行准直；

[0073] 3.2)调节第二半波片13的位置，使第二偏振分光棱镜14透射最大，采用大量程的热敏功率计15测试第二偏振分光棱镜14透射方向输出光功率；

[0074] 3.3)开启监测单元16，测试第二偏振分光棱镜14反射光的光谱宽度和脉冲宽度，并根据该测试的光谱宽度和脉冲宽度，通过真空单元控制进入kagome空心光子晶体光纤7
内部气腔的气压，进而控制超短脉冲在kagome空心光子晶体光纤7中的非线性效应，根据监
测单元16测试到的光谱变化，需要主动的控制气压，让光谱产生展宽，主要基于自相位调制
产生的光谱展宽，通过控制气压，观察光谱展宽，使得原始注入的几个nm到十几nm的光谱通
过自相位调制进行展宽，光谱宽度达到几十nm到百nm，图4中，监测单元包括光谱仪和自相
关仪，光谱仪测试光谱变化(展宽变化)，自相关仪测试脉冲宽度的变化，脉冲宽度的变化主
要是体现在将原来比较宽的脉冲压缩到更短的脉冲，比如几十飞秒的脉冲，最终达到光谱
非线性展宽，脉冲宽度的压缩。通常情况下，光谱宽度的变化与气压之间的关系是：气压越
大，超短脉冲传输的过程中，非线性越强，产生的自相位调制越明显，光谱展宽越明显。同时
和注入激光脉冲的峰值功率有关系，峰值功率越高，同等气压下非线性越强，光谱展宽越明
显。因此本申请采用注入脉冲的峰值功率情况以及光谱的监测，来调制气压获得几十nm到
将近100nm的自相位调制光谱展宽，结合色散补偿进而达到非线性压缩，获得窄脉冲输出。

[0075] 光源重复频率600kHz，中心波长1029nm，谱宽约10nm，最大输出功率20W，输出光近似准直，脉冲宽度260fs，光斑直径约3mm。通过耦合效率实测曲线如图5所示，耦合效率
65％‑83％之间。光谱产生了明显的展宽，最短输出脉冲宽度达到45fs。从图6中可以看出，
开始时的输入脉冲光谱只有10nm左右，通过在本实施例kagome空心光子晶体光纤中的传
输，光谱出现了明显的非线性展宽，得到的输出光谱宽度达到近50nm。图7为原始的注入自
相关曲线，脉冲宽度260fs；图8为通过非线性传输之后，利用非线性光谱展宽引入正啁啾和
光纤负色散相互补偿，传输后获得的自压缩脉冲输出，脉冲宽度45fs。本实施例脉冲自压缩
系统通过采用单透镜耦合的方式，实现空间光到Kagome空心光纤的高效率耦合，同时，通过
对kagome空心光子晶体光纤的参数选择和气压控制，实现了高能超短脉冲的非线性自压
缩，实现了原始输入脉冲宽度260fs，输出脉冲宽度最窄45fs的超短脉冲柔性光纤输出，具
有结构简单，成本低，无需色散器件进行额外色散补偿，可直接实现几十飞秒的超短脉冲的
耦合输出。

[0076] 以上仅是对本发明的优选实施方式进行了描述，并不将本发明的技术方案限制于此，本领域技术人员在本发明主要技术构思的基础上所作的任何公知变形都属于本发明所
要保护的技术范畴。