本发明主要涉及到光纤激光器，尤其一种基于锥型光纤放大结构的高功率超连续谱系统。
背景技术：
1、高功率近红外波段的超连续谱光源在光电对抗、光学相干层析成像和高光谱激光雷达等方面具有广泛的应用前景。产生超连续谱的原理是高峰值脉冲泵浦高非线性介质，在非线性的作用下对光谱进行展宽。最近几年，涌现了一些用于产生高功率超连续谱光源的新方法，推动了高功率超连续谱光源的进一步发展。
2、为了提高超连续谱输出的平均功率，脉冲除了要满足高峰值功率以外，同时还要拥有高平均功率。因此，大多数对种子脉冲的常规放大手段是一种基于主振荡功率放大（mopa）结构。该方案基于低平均功率的脉冲种子光，然后使用纤芯尺寸逐渐变大的掺杂增益光纤逐级来进行放大的。基于mopa 结构的高功率超连续谱激光光源通常先由多级光纤放大器对脉冲种子进行功率放大，然后再去泵浦一段非线性光纤产生超连续谱，如光子晶体光纤、单模光纤等。
3、然而，为了增加非线性，所使用的非线性光纤纤芯直径较小，不能承受更高的功率。因此，为了获得高功率的近红外超连续谱，提出了一种方法是采用光纤放大器直接输出超连续谱。该方法不存在泵浦光纤与非线性光纤熔接困难的问题。基于光纤放大器的单波长光纤激光器早已突破了10 kw，因此基于光纤放大器直接输出超连续谱的方案在功率提升方面极具潜力，但是由于光纤放大器中增益光纤的非线性抑制和芯径变大带来的高阶模式增多等问题，导致了输出功率效率低，光束质量差等问题。
4、综上所述，在现有基于光纤放大器结构直接产生超连续谱的方案中，存在着输出功率低和光束质量差的问题。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的不足，本发明提出一种基于锥型光纤放大结构的高功率超连续谱系统。本发明从主振荡功率放大结构产生高功率超连续谱的方法出发，通过对该方案的优化，直接获得高功率近红外超连续谱。
2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
3、本发明提供一种基于锥型光纤放大结构的高功率超连续谱系统，包括纳秒脉冲种子源和放大单元，纳秒脉冲种子源连接放大单元，所述纳秒脉冲种子源为脉冲、重频均可调制的纳秒脉冲种子源；
4、所述放大单元包括预放大级和主放大级，所述预放大级由2级以上的放大单元级联而成，所述预放大级中的各放大单元中的增益光纤的纤芯包层尺寸互不相同，所述预放大级的输出端连接主放大级，所述主放大级采用锥形增益光纤作为最后一级主放大。
5、优选地，所述预放大级包括第1级放大单元、第2级放大单元、...、第n级放大单元,其中第n+1级放大单元中的放大增益光纤的纤芯直径大于n级放大单元中的放大增益光纤的纤芯直径，n=1、...、n-1。优选地，所述预放大级包括第1级放大单元、第2级放大单元、第3级放大单元。优选地，所述第1级放大单元中的第1级放大增益光纤使用6/125掺镱光纤，第2级放大单元中的第2级放大增益光纤使用10/125掺镱光纤，第3级放大单元中的第3级放大增益光纤使用20/130掺镱光纤。
6、优选地，所述主放大级中采用的锥形增益光纤为锥形掺镱光纤，所述锥形增益光纤包括细段、锥形过渡段和粗段，所述细段的端头作为输入端，粗段的端头作为输出端。
7、基于现有光纤放大器结构直接产生超连续谱的方案中，存在着输出功率低和光束质量差的问题。
8、因为超连续谱是需要在高非线性下产生的，因此本发明使用脉冲种子源使用脉宽、重频可调的种子源，通过控制重频可以提高峰值功率，增加非线性效应产生超连续谱。
9、进一步地，本发明通过对主放大级增益光纤空间结构的优化来进一步提高输出超连续谱的输出功率和光束质量。
10、本发明通过所设计足够长度的锥形增益光纤作为主放大级，可以完美的解决光束质量和输出功率效率的问题，细段、锥形过渡段用来光束质量的保持和光谱的优化，粗段用于非线性的抑制，用来提高输出功率。
1.一种基于锥型光纤放大结构的高功率超连续谱系统，其特征在于，包括纳秒脉冲种子源和放大单元，纳秒脉冲种子源连接放大单元，所述纳秒脉冲种子源为脉冲、重频均可调制的纳秒脉冲种子源；
2.根据权利要求1所述的基于锥型光纤放大结构的高功率超连续谱系统，其特征在于，所述预放大级包括第1级放大单元、第2级放大单元、...、第n级放大单元,其中第n+1级放大单元中的放大增益光纤的纤芯直径大于n级放大单元中的放大增益光纤的纤芯直径，n=1、...、n-1。
3.根据权利要求1或2所述的基于锥型光纤放大结构的高功率超连续谱系统，其特征在于，所述主放大级中采用的锥形增益光纤为锥形掺镱光纤，所述锥形增益光纤包括细段、锥形过渡段和粗段，所述细段的端头作为输入端，粗段的端头作为输出端。
4.根据权利要求3所述的基于锥型光纤放大结构的高功率超连续谱系统，其特征在于，包括纳秒脉冲种子源、第一隔离器、第一泵浦源、第一合束器、第1级放大增益光纤、第二隔离器、第二泵浦源、第二合束器、第2级放大增益光纤、第三隔离器、第三泵浦源、第四泵浦源、第三合束器、第3级放大增益光纤、第四隔离器、第五泵浦源、第六泵浦源、第四合束器、锥形增益光纤、激光输出端；
5.根据权利要求4所述的基于锥型光纤放大结构的高功率超连续谱系统，其特征在于，所述纳秒脉冲种子源的脉宽设置为4.8 ns、中心波长为1064 nm。
6.根据权利要求5所述的基于锥型光纤放大结构的高功率超连续谱系统，其特征在于，第1级放大增益光纤使用6/125掺镱光纤，第2级放大增益光纤使用10/125掺镱光纤，第3级放大增益光纤使用20/130掺镱光纤。
7.根据权利要求6所述的基于锥型光纤放大结构的高功率超连续谱系统，其特征在于，锥形增益光纤长度为25米，其中细段长度为7米，锥形过渡段的长度为10米，粗段的长度为6米，细段的纤芯直径为20.03μm，粗段的纤芯直径为29.94μm，锥形过渡段的纤芯直径由细段的20.03μm线性过渡到粗段的29.94μm，同样的，细段的包层直径为400.79μm，粗段的包层直径为595.37μm，包层直径由细段的400.79μm线性过渡到粗段的595.37μm。
8.根据权利要求7所述的基于锥型光纤放大结构的高功率超连续谱系统，其特征在于，所述纳秒脉冲种子源的重频设置为7.5mhz，主放大级的泵浦功率为1366w。
9.根据权利要求7所述的基于锥型光纤放大结构的高功率超连续谱系统，其特征在于，所述纳秒脉冲种子源的重频设置为15mhz，主放大级的泵浦功率为1366w。
10.根据权利要求7所述的基于锥型光纤放大结构的高功率超连续谱系统，其特征在于，所述纳秒脉冲种子源的重频设置为10mhz，主放大级的泵浦功率为1366w。
