CN103117508A - 多波长高重复频率超短脉冲光源 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光纤光源领域。为克服现有超短脉冲光源输出波长选择性差和单一的缺陷，产生多波长高重复频率的超短脉冲，本发明采取的技术方案是，多波长高重复频率超短脉冲光源，包括：多波长光纤激光器，增益可调谐掺铒光纤放大器，光隔离器，宽带光学频率发生器，射频信号发生器和直流稳压源，多波长光纤激光器输出端接所述的光纤放大器的输入端，光纤放大器的输出端经光隔离器接宽带光学频率发生器的输入端，宽带光学频率发生器的输出端经另一个光隔离器输出激光；宽带光学频率发生器由端面镀膜光纤、偏振控制器、压电陶瓷以及铌酸锂相位调制器构成。本发明主要应用于光纤光源的设计制造。

Description

多波长高重复频率超短脉冲光源

技术领域

本发明涉及光纤光源领域，尤其涉及多波长高重复频率超短脉冲光纤光源。

背景技术

高重复频率超短脉冲光纤激光器主要指输出脉冲宽度在飞秒到皮秒量级的脉冲激光器，它们在超高速光通信网、智能光纤传感网和超快物理过程测量等领域有着广泛的应用，是近年来激光技术的前沿方向之一，也是激光器研究领域的一大热点问题。

锁模光纤激光器是产生高重复频率超短脉冲的传统手段，主要包括主动锁模、被动锁模、自锁模、同步泵浦锁模等。但是锁模光纤激光器的输出波长由增益介质和腔长等因素决定，因此通常只能输出单一波长的超短脉冲。而在超高速光通信网、智能光纤传感网等实际应用领域中，往往要求光源能同时输出多路不同波长的高重复频率超短脉冲，即具有丰富的波长资源。目前采用的主要技术包括：一是利用输出不同波长的锁模半导体激光器阵列集成，但半导体激光器输出的脉冲宽度较宽、重复频率低，同时随着波长数量的增加，光源的制备成本和复杂程度急剧增加；二是利用锁模光纤激光器输出的超短脉冲泵浦高非线性光纤产生超连续光谱，通过对超连续光谱进行谱切片的方法获得多波长超短脉冲输出，但这类方法获得的激光相干性显著恶化，很难满足实际应用领域对光源高度相干性的要求，且重复频率由泵浦激光源决定，不易于调节。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足，克服现有超短脉冲光源输出波长选择性差和单一的缺陷，产生多波长高重复频率的超短脉冲，为达到上述目的，本发明采取的技术方案是，多波长高重复频率超短脉冲光源，包括：多波长光纤激光器，增益可调谐掺铒光纤放大器，光隔离器，宽带光学频率发生器，射频信号发生器和直流稳压源，多波长光纤激光器输出端接所述的光纤放大器的输入端，光纤放大器的输出端经光隔离器接宽带光学频率发生器的输入端，宽带光学频率发生器的输出端经另一个光隔离器输出激光；宽带光学频率发生器由端面镀膜光纤、偏振控制器、压电陶瓷以及铌酸锂相位调制器构成，偏振控制器和铌酸锂相位调制器放置于由两个镀膜光纤的镀膜端面构成的F-P谐振腔中，输入宽带光学频率发生器的激光经端面镀膜光纤、偏振控制器、铌酸锂相位调制器和缠绕在压电陶瓷上的另一端面镀膜光纤输出，直流稳压源与铌酸锂相位调制器的偏置电压口连接，射频信号发生器与铌酸锂相位调制器的射频口连接。

所述的多波长光纤激光器作为种子光源，提供多波长连续光。

所述的偏振控制器作用是调整F-P谐振腔内的激光偏振态与铌酸锂相位调制器的最小损耗偏振态一致。

所述的铌酸锂相位调制器用于对多波长连续光进行相位调制，产生边频，从而产生相位相干的宽带光学频率谱。

所述的压电陶瓷用于调节缠绕在它上面的光纤的长度，进而改变F-P谐振腔的腔长。

本发明的技术特点及效果：

1、本发明多波长高重复频率超短脉冲光源，将多波长的获得与高重复频率超短脉冲的产生分开，多波长的个数与超短脉冲重复频率、脉宽互不影响，可以分别控制，易于实现多波长高重复频率超短脉冲的输出。克服了现有的超短脉冲光源只能实现单一波长输出的困难。

2、产生的多波长超短脉冲的重复频率为射频调制信号频率的两倍，提高了脉冲的重复频率。通过调节射频调制信号的频率，可以实现任意重复频率的超短脉冲输出。

3、本发明结构简单，紧凑，且操作方便，是一种很有潜力的多波长高重复频率超短脉冲光源，具有广泛的应用前景。

附图说明

图1是本发明多波长高重复频率超短脉冲光源的结构图

图2是本发明多波长高重复频率超短脉冲光源的宽带光学频率发生器的结构图

图中，1.多波长光纤激光器2.增益可调谐掺铒光纤放大器(EDFA)3.光隔离器4.宽带光学频率发生器5.端面镀膜光纤6.偏振控制器(PC)7.铌酸锂相位调制器8.压电陶瓷(PZT)9.射频信号发生器10.直流稳压源。

具体实施方式

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种多波长高重复频率超短脉冲光源，包括：多波长光纤激光器，增益可调谐掺铒光纤放大器，光隔离器，宽带光学频率发生器，射频信号发生器和直流稳压源。其特征为：所述的宽带光学频率发生器由端面镀膜光纤、偏振控制器、压电陶瓷以及铌酸锂相位调制器构成，偏振控制器和铌酸锂相位调制器放置于由两个镀膜光纤的镀膜端面构成的F-P谐振腔中，部分镀膜光纤缠绕在压电陶瓷上，用于改变F-P谐振腔的腔长。所述的多波长光纤激光器输出端接所述的光纤放大器的输入端，光纤放大器的输出端经光隔离器接所述的宽带光学频率发生器的输入端，该宽带光学频率发生器的输出端接光隔离器输出激光。

所述的多波长光纤激光器作为种子光源，提供多波长连续光。

所述的增益可调谐掺铒光纤放大器对多波长光纤激光器输出的连续光进行放大。

所述的光隔离器作用是保证种子光单向注入宽带光学频率发生器，并防止背向散射光损坏光纤放大器的输出端面。

所述的偏振控制器作用是调整F-P谐振腔内的激光偏振态与铌酸锂相位调制器的最小损耗偏振态一致。

所述的铌酸锂相位调制器用于对所述的多波长连续光进行相位调制，产生边频，从而产生相位相干的宽带光学频率谱。

所述的压电陶瓷用于调节缠绕在它上面的光纤的长度，进而改变F-P谐振腔的腔长。

所述的射频信号发生器输出的射频调制信号驱动铌酸锂相位调制器。

所述的直流稳压源，产生直流信号，供给铌酸锂相位调制器直流偏置电压。

所述的另一光隔离器作用是防止输出激光反射影响腔内激光的分布和形成。

多波长光纤激光器输出多波长连续光，注入宽带光学频率发生器，产生的激光在F-P谐振腔的两个镀膜端面之间谐振，并由铌酸锂相位调制器调制形成多波长超短脉冲，在F-P谐振腔的输出端输出。

下面结合附图和具体实施方式进一步说明本发明。

本发明多波长高重复频率超短脉冲光源的结构如图1所示。

在图1中，多波长光纤激光器1的输出端与EDFA2的输入端相连，EDFA2经光隔离器3与宽带光学频率发生器4的输入端连接，所述的宽带光学频率发生器4是内嵌铌酸锂相位调制器的F-P谐振腔，偏振控制器6和铌酸锂相位调制器7位于端面镀膜光纤5的镀膜端面之间，部分镀膜光纤缠绕在PZT8上，射频信号发生器9与铌酸锂相位调制器7的射频口连接，直流稳压源10与铌酸锂相位调制器7的偏置电压口连接，宽带光学频率发生器4的输出端经光隔离器3输出激光。

本发明主要是利用多波长光纤激光器和宽带光学频率发生器产生多波长高重复频率超短脉冲，其工作原理是：多波长光纤激光器输出的多波长连续光，注入宽带光学频率发生器，通过调节PZT改变F-P腔的腔长，进而改变F-P腔的谐振波长，当输入的多波长连续光的波长与F-P腔的谐振波长重合时，激光将在F-P谐振腔的两个镀膜端面之间不断往返振荡，铌酸锂相位调制器在射频调制信号的驱动下，对在腔内振荡的多波长连续光进行整体调制，使每个波长产生边带，经过在F-P腔内的多次往返，每个中心波长将产生相位相干的宽带光学频率谱，最后每个中心波长的边频光在宽带光学频率发生器的输出端各自相干叠加输出多波长超短脉冲激光，且重复频率为射频调制信号频率的两倍。

Claims (5)

1.一种多波长高重复频率超短脉冲光源，其特征是，包括：多波长光纤激光器，增益可调谐掺铒光纤放大器，光隔离器，宽带光学频率发生器，射频信号发生器和直流稳压源，多波长光纤激光器输出端接所述的光纤放大器的输入端，光纤放大器的输出端经光隔离器接所述的宽带光学频率发生器的输入端，宽带光学频率发生器的输出端经另一个光隔离器输出激光；宽带光学频率发生器由端面镀膜光纤、偏振控制器、压电陶瓷以及铌酸锂相位调制器构成，偏振控制器和铌酸锂相位调制器放置于由两个镀膜光纤的镀膜端面构成的F-P谐振腔中，输入宽带光学频率发生器的激光经端面镀膜光纤、偏振控制器、铌酸锂相位调制器和缠绕在压电陶瓷上的另一端面镀膜光纤输出，直流稳压源与铌酸锂相位调制器的偏置电压口连接，射频信号发生器与铌酸锂相位调制器的射频口连接。

2.如权利要求1所述的一种多波长高重复频率超短脉冲光源，其特征是，所述的多波长光纤激光器作为种子光源，提供多波长连续光。

3.如权利要求1所述的一种多波长高重复频率超短脉冲光源，其特征是，所述的偏振控制器作用是调整F-P谐振腔内的激光偏振态与铌酸锂相位调制器的最小损耗偏振态一致。

4.如权利要求1所述的一种多波长高重复频率超短脉冲光源，其特征是，所述的铌酸锂相位调制器用于对多波长连续光进行相位调制，产生边频，从而产生相位相干的宽带光学频率谱。

5.如权利要求1所述的一种多波长高重复频率超短脉冲光源，其特征是，所述的压电陶瓷用于调节缠绕在它上面的光纤的长度，进而改变F-P谐振腔的腔长。

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