SC(Supercontinuum，SC)激光器既具有灯光的宽谱线带宽又具有激光的高亮度、高空间相关性，被称为“终极白光”。但SC激光通常采用锁模激光器作为非线性介质的泵浦光源，体积庞大，限制了其应用范围。

   利用光纤的物理机制，本文在SC激光上获得了三个主要突破：将波长范围拓展到中红外波段；利用电信原件代替锁模激光器，减小了体积；仅仅提高重复率和使用高功率光纤放大器就可将输出功率提高至10W甚至更高，操作方便。本文介绍了两版超连续激光器，第一版基于掺铒/镱功率放大器，波长范围为0.8～4.2，第二版基于掺铥功率放大器，波长范围为1.9～4.5μm。

1. SC激光产生原理

    图19所示为利用调制不稳定性产生的SC现象的中红外超连续激光器(mid-infrared SC laser，MISCL)的结构简图。分布反馈式(DFB)激光二极管产生波长为1550nm、脉宽为0.5～2.0ns的激光经过前置放大器放大并优化噪声性能后，进入带通滤波器和隔离器，再经过包层泵浦光纤放大器中放大并最小化非线性失真。其中的泵浦激光器结构是一种常用的典型电信设计。

    泵浦激光器之后为1～2m的单模光纤(SMF)和数米的SC产生光纤。在SMF中，在反常群速色散的影响下，高达数瓦的纳米脉冲是不稳定的。由于在准连续波背景下，调制不稳定会构造孤子脉冲，纳米脉冲分裂会为0.5ps到数皮秒的脉冲。纳秒脉冲在SMF的作用下产生类似于锁模激光器的输出，只是更为简单有效。皮秒脉冲耦合到非线性光纤中后，在四波混频、自相位调制和拉曼效应的影响下，产生宽光谱带宽的SC激光。拉曼效应将激光向长波方向拓展，而四波混频将激光向短波方向拓展，并受到不断增加的群速色散的限制。选择合适的光纤放大器和非线性光纤，可获得可见波段、近红外波段和中红外波段的SC激光。

2. MISCL性能

    图20所示为第一版MISCL，采用的是掺铒/镱功率放大器和ZBLAN氟化物光纤。平均功率为3.9W，波长范围为0.8～4.2μm，其调制占空比为50%。由于SMF输出的激光光谱带宽很宽，整个光谱范围都表现出了空间相干性，光束可以保持形状长距传播。例如，波长为2.5～3.5μm 的光束形状相对于高斯光束改变了不到20% (M2<1.2)。

    图21所示为第二版MISCL，采用的是掺铥功率放大器和ZBLAN氟化物光纤。平均功率为2.6W，波长范围为1.9～4.5μm，波长大于3.8μm的范围的平均功率约为0.7W，其调制占空比也为50%。相对于第一版，虽然短波极限约为1.9μm，但是长波限拓展了约270nm。

3. MISCL应用

    在国防和国土安全领域，MISCL光谱可以模拟热黑体的辐射并与多种固体震动和转动谐振态的交叠。例如，大多数的带有热跟踪装置的导弹是通过发动机热源定位，热源辐射波长范围是1.5～5μm。MISCL可以应用于反红外定向系统中，而不会因为滤波而失效。另外对于许多固体，包括炸药和火器，在近红外和中红外都有明确的光谱。MISCL可以用来测量器光谱线型，而不像光谱仪仅仅测量一两个分立谱线。

    在测量领域，宽光谱意味着短脉冲，MISCL能够获得更加精确的空间分辨率。我们已经利用可见光SC激光器获得了半导体管芯上焊球的3D图像，其轴向分辨率为125nm，横向分辨率为15μm。另外，MISCL可以为动力传动系统的平面和弧形加工部分的粗糙度提供高精度、非接触的测量。

    在医疗领域，由于碳水化合物是脂类(油脂、固醇、油酸)的组要成分，其震动和转动谱带为3.3～3.6μm，处于MISCL光谱范围内，MISCL也用作吸收光谱仪的光源。由于日益严重的肥胖和心血管病等健康问题，MISCL将得到进一步的应用。

文章来源：http://laser.ofweek.com/2013-06/ART-240002-8140-28690403_2.html