CN105242477A - 脉宽和幅度可调的矩形光脉冲合成器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种脉宽和幅度可调的矩形光脉冲合成器，涉及光通信、激光领域。该合成器包括：锁模激光器（1）、第一2×2光耦合器（11）、第二2×2光耦合器（12）、第一1×2光耦合器（21）、第二1×2光耦合器（22）、第一光纤光栅（31）、第二光纤光栅（32）、第一光隔离器（41）、第二光隔离器（42）、第一单模光纤（51）、第二单模光纤（52）、可调光时延线（3）、光相位调制器（4）、射频信号源（5）、高速光示波器（2）。本发明公开的光脉冲合成器，通过改变可调光时延线（3）的延迟量和射频信号源（5）的输出功率，可以将锁模激光器（1）输出的光脉冲合成为脉宽和幅度可调的矩形光脉冲。

Description

脉宽和幅度可调的矩形光脉冲合成器
技术领域
本发明涉及光通信、激光领域，尤其涉及一种脉宽和幅度可调的矩形光脉冲合成器。
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，致使为获得特定波形光脉冲，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、脉宽和幅度可调的矩形光脉冲合成器。
本发明的技术方案：
本发明提出一种脉宽和幅度可调的矩形光脉冲合成器，包括，锁模激光器、第一、第二光隔离器、第一、第二光纤光栅、第一、第二2×2光耦合器、第一、第二1×2光耦合器、第一、第二单模光纤、可调光时延线、光相位调制器、射频信号源、高速光示波器。其构成器件的连接：
第一光隔离器的输入、输出端口分别连接锁模激光器的输出端口和第一2×2光耦合器的第一端口；
第二光隔离器的输入、输出端口分别连接第二2×2光耦合器的第一端口和第一1×2光耦合器的第一端口；
第一、第二2×2光耦合器的第三端口分别连接第一、第二光纤光栅；
第一2×2光耦合器的第二、第四端口分别经第一、第二单模光纤连接第二2×2光耦合器的第二、第四端口构成光环形积分部分；
第一、第二1×2光耦合器的第二端口分别连接光相位调制器的光输入、光输出端口，第一、第二1×2光耦合器的第三端口经可调光时延线相连，构成马赫-增德尔光延迟干涉部分；
射频信号源的输出端口连接光相位调制器的电调制端口，第二1×2光耦合器的第一端口连接高速光示波器。
本发明的有益效果具体如下：本发明提出的脉宽和幅度可调的矩形光脉冲合成器，通过改变可调光时延线的延迟量和射频信号源的输出功率，可以将锁模激光器输出的光脉冲合成为脉宽和幅度可调的矩形光脉冲，更好地满足光通信领域的发展需求。
附图说明
图1为脉宽和幅度可调的矩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。
一种脉宽和幅度可调的矩形光脉冲合成器，如图1，该矩形光脉冲合成器包括，锁模激光器1、第一2×2光耦合器11、第二2×2光耦合器12、第一1×2光耦合器21、第二1×2光耦合器22、第一光纤光栅31、第二光纤光栅32、第一光隔离器41、第二光隔离器42、第一单模光纤51、第二单模光纤52、可调光时延线3、光相位调制器4、射频信号源5、高速光示波器2。上述各器件的连接如下：
第一光隔离器41的输入、输出端口分别连接锁模激光器1的输出端口和第一2×2光耦合器11的第一端口；
第二光隔离器42的输入、输出端口分别连接第二2×2光耦合器12的第一端口和第一1×2光耦合器21的第一端口；
第一2×2光耦合器11的第三端口、第二2×2光耦合器12的第三端口分别连接第一光纤光栅31、第二光纤光栅32；
第一2×2光耦合器11的第二、第四端口分别经第一、第二单模光纤51、52连接第二2×2光耦合器12的第二、第四端口构成光环形积分部分；
第一、第二1×2光耦合器21、22的第二端口分别连接光相位调制器4的光输入、输出端口，第一、第二1×2光耦合器21、22的第三端口经可调光时延线3相连，构成马赫-增德尔光延迟干涉部分；
射频信号源5的输出端口连接光相位调制器4的电调制端口，第二1×2光耦合器22的第一端口连接高速光示波器2；
所述的第一、第二光纤光栅的反射幅度相等，中心波长都与锁模激光器的输出波长相一致；
所述的第一、第二1×2光耦合器21、22的第二端口与第三端口的光分配比例均为1:1。

Claims (3)

1.一种脉宽和幅度可调的矩形光脉冲合成器，其特征在于，该合成器包括：锁模激光器（1）、第一2×2光耦合器（11）、第二2×2光耦合器（12）、第一1×2光耦合器（21）、第二1×2光耦合器（22）、第一光纤光栅（31）、第二光纤光栅（32）、第一光隔离器（41）、第二光隔离器（42）、第一单模光纤（51）、第二单模光纤（52）、可调光时延线（3）、光相位调制器（4）、射频信号源（5）、高速光示波器（2）；
所述各器件间的连接：
所述的第一光隔离器（41）的输入、输出端口分别连接锁模激光器（1）的输出端口和第一2×2光耦合器（11）的第一端口；
第二光隔离器（42）的输入、输出端口分别连接第二2×2光耦合器（12）的第一端口和第一1×2光耦合器（21）的第一端口；
第一2×2光耦合器（11）的第三端口、第二2×2光耦合器（12）的第三端口分别连接第一光纤光栅（31）、第二光纤光栅（32）；
第一2×2光耦合器（11）的第二端口、第四端口分别经第一、第二单模光纤（51、52）连接第二2×2光耦合器（12）的第二端口、第四端口构成光环形积分部分；
第一、第二1×2光耦合器（21、22）的第二端口分别连接光相位调制器（4）的光输入、光输出端口，第一、第二1×2光耦合器（21、22）的第三端口经可调光时延线（3）相连，构成马赫-增德尔光延迟干涉部分；
射频信号源（5）的输出端口连接光相位调制器（4）的电调制端口，第二1×2光耦合器（22）的第一端口连接高速光示波器（2）。
2.根据权利要求1所述的一种脉宽和幅度可调的矩形光脉冲合成器，其特征在于：所述的第一光纤光栅（31）、第二光纤光栅（32）的反射幅度相等，中心波长都与锁模激光器（1）的输出波长相一致。
3.根据权利要求1所述的一种脉宽和幅度可调的矩形光脉冲合成器，其特征在于：所述的第一、第二1×2光耦合器（21、22）的第二端口与第三端口的光分配比例均为1:1。
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