CN105204266A - 光控多波形光脉冲合成器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种光控多波形光脉冲合成器，涉及光通信、激光领域。该器件包括：锁模激光器（21）、光环形器（5）、带通滤波器（8）、高速光电探测器（9）、可调激光器（22）、半导体光放大器（6）、相位调制器（7）、射频信号源（10）、高非线性光纤（11）、第一、第二、第三、第四1×2光耦合器（1、2、3、4）。本发明提出的光控多波形光脉冲合成器，随着可调激光器（22）输出波长和射频信号源（10）输出功率的不同，可灵活地合成出方形、三角形和锯齿形光脉冲。

Description

光控多波形光脉冲合成器
技术领域
本发明涉及光通信、激光领域，尤其涉及一种光控多波形光脉冲合成器。
背景技术
随着科学技术的发展，尤其是信息技术的飞速进步，超短激光脉冲呈现出日新月异的发展，人们已产生了皮秒乃至飞秒级的超短光脉冲。但是目前基于锁模技术的传统超短光脉冲产生方案，通常只能输出高斯形或双曲正割形脉冲，不能满足特殊应用场合的需要。
光脉冲波形合成方案主要包括：(1)基于空间4f傅里叶变换的光脉冲波形合成系统：主要由一对衍射光栅、透镜和一个脉冲整形模板组成，其中衍射光栅起到将光脉冲的各光频成分扩散和重新组合的作用；透镜起到傅里叶变换和反变换的作用；模板相当于空间调制器或空间滤波器，通过设计不同的模板对各光频率成分的幅度或相位进行调节，使得输出的光脉冲波形发生变化。但是，由于采用衍射光栅和透镜体光学器件，这种系统缺乏必要的紧凑性和牢固度，空间震动和元件光洁度等会对脉冲整形质量造成影响。(2)基于光纤光栅的光脉冲波形合成系统，如P.Petropoulos等人利用特殊设计的超结构光纤布拉格光栅，获得了矩形光脉冲[P.Petropoulos,M.Ibsen,A.D.Ellis,D.J.Richardson,“RectangularpulsegenerationbasedonpulsereshapingusingasuperstructuredfiberBragggrating”,JournalofLightwaveTechnology,2001,19(5):746-752]；Reza等人采用光栅同向耦合器，获得了三角形光脉冲[RezaAshrafi,MingLi,SophieLaRochelle,JosaAzana,“Superluminalspace-to-timemappingingrating-assistedco-directionalcouplers”,OpticsExpress,2013,21(5):6249-6256]。但是，光纤光栅一旦制成其结构参数固定，光谱响应性能便不能改变，致使为获得多波形光脉冲，需要预定与之匹配的多个光纤光栅，调节灵活性差，成本较高。
综上所述，目前光脉冲波形合成系统结构复杂、成本较高，极大地限制了激光、光通信领域的发展。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：克服现有光脉冲波形合成器暴露出的不足，提出一种低成本、可灵活调节的光控多波形光脉冲合成器。
本发明的技术方案：
本发明提出一种光控多波形光脉冲合成器，包括，锁模激光器、光环形器、带通滤波器、高速光电探测器、可调激光器、半导体光放大器、相位调制器、射频信号源、第一、第二、第三、第四1×2光耦合器；其构成器件的连接：
光环形器的第一、第三端口分别与锁模激光器的输出端口、带通滤波器的输入端口连接，带通滤波器的输出端口与高速光电探测器相连；
第一1×2光耦合器的第一、第二、第三端口分别与光环形器的第二端口、第二1×2光耦合器的第三端口、第三1×2光耦合器的第一端口相连；
第二1×2光耦合器的第一、第二端口分别与半导体光放大器的输入端口、可调激光器的输出端口相连；
第三1×2光耦合器的第二端口与第四1×2光耦合器的第二端口相连；
高非线性光纤的两端分别连接半导体光放大器的输出端口和第四1×2光耦合器的第一端口；
相位调制器输入端口、输出端口、调制端口分别与第三1×2光耦合器的第三端口、第四1×2光耦合器的第三端口和射频信号源的输出端口相连。
本发明提出的光控多波形光脉冲合成器，其工作方式为：随着可调激光器输出光信号波长的不同，经高非线性光纤可对锁模激光器输出的不同波长光脉冲产生受激拉曼散射效应，形成幅度调制；另外，随着射频信号源输出功率的不同，引起相位调制器产生不同的相移变化，从而改变第三、第四1×2光耦合器所构成的马赫-增德尔干涉仪的传输特性，可对锁模激光器输出的光脉冲产生相位调制；因此，通过改变可调激光器输出波长和射频信号源输出功率，形成对锁模激光器输出光脉冲幅度和相位的调节，可灵活地合成出方形、三角形和锯齿形光脉冲。
本发明的有益效果具体如下：本发明提出的光控多波形光脉冲合成器，随着可调激光器输出波长和射频信号源输出功率的不同，可灵活地合成出方形、三角形和锯齿形光脉冲，更好地满足光通信领域的发展需求。
附图说明
图1为光控多波形光脉冲合成器结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
如图1，一种光控多波形光脉冲合成器包括，锁模激光器21、光环形器5、带通滤波器8、高速光电探测器9、可调激光器22、半导体光放大器6、相位调制器7、射频信号源10、高非线性光纤11、第一、第二、第三、第四1×2光耦合器1、2、3、4；上述各器件的连接如下：
光环形器5的第一端口、第三端口分别与锁模激光器21的输出端口、带通滤波器8的输入端口连接，带通滤波器8的输出端口与高速光电探测器9相连；
第一1×2光耦合器1的第一端口、第二端口、第三端口分别与光环形器5的第二端口、第二1×2光耦合器2的第三端口、第三1×2光耦合器3的第一端口相连；
第二1×2光耦合器2的第一端口、第二端口分别与半导体光放大器6的输入端口、可调激光器22的输出端口相连；
第三1×2光耦合器3的第二端口与第四1×2光耦合器4的第二端口相连；
高非线性光纤11的两端分别连接半导体光放大器6的输出端口和第四1×2光耦合器4的第一端口；
相位调制器7输入端口、输出端口、调制端口分别与第三1×2光耦合器3的第三端口、第四1×2光耦合器4的第三端口和射频信号源10的输出端口相连。
所述的第一、第三、第四1×2光耦合器1、3、4的第二端口与第三端口的光分配比例为1:1，第二1×2光耦合器的第二端口与第三端口的光分配比例为1:9。

Claims (3)

1.一种光控多波形光脉冲合成器，其特征在于，该合成器包括：锁模激光器（21）、光环形器（5）、带通滤波器（8）、高速光电探测器（9）、可调激光器（22）、半导体光放大器（6）、相位调制器（7）、射频信号源（10）、高非线性光纤（11）、第一、第二、第三、第四1×2光耦合器（1、2、3、4）；所述各器件间的连接：
光环形器（5）的第一端口、第三端口分别与锁模激光器（21）的输出端口、带通滤波器（8）的输入端口连接，带通滤波器（8）的输出端口与高速光电探测器（9）相连；
第一1×2光耦合器（1）的第一端口、第二端口、第三端口分别与光环形器（5）的第二端口、第二1×2光耦合器（2）的第三端口、第三1×2光耦合器（3）的第一端口相连；
第二1×2光耦合器（2）的第一端口、第二端口分别与半导体光放大器（6）的输入端口、可调激光器（22）的输出端口相连；
第三1×2光耦合器（3）的第二端口与第四1×2光耦合器（4）的第二端口相连；
高非线性光纤（11）的两端分别连接半导体光放大器（6）的输出端口和第四1×2光耦合器（4）的第一端口；
相位调制器（7）输入端口、输出端口、调制端口分别与第三1×2光耦合器（3）的第三端口、第四1×2光耦合器（4）的第三端口和射频信号源（10）的输出端口相连。
2.根据权利要求1所述的一种光控多波形光脉冲合成器，其特征在于：所述的第一、第三、第四1×2光耦合器（1、3、4）的第二端口与第三端口的光分配比例均为1:1；所述的第二1×2光耦合器（2）的第二端口与第三端口的光分配比例为1:9。
3.根据权利要求1所述的一种光控多波形光脉冲合成器，其特征在于：所述的可调激光器（22）的输出波长比锁模激光器（21）的输出波长大100纳米。
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