CN113346335A - 光谱宽度实时连续调控装置 - Google Patents

光谱宽度实时连续调控装置 Download PDF

Info

Publication number
CN113346335A
CN113346335A CN202110509163.2A CN202110509163A CN113346335A CN 113346335 A CN113346335 A CN 113346335A CN 202110509163 A CN202110509163 A CN 202110509163A CN 113346335 A CN113346335 A CN 113346335A
Authority
CN
China
Prior art keywords
phase modulation
modulation
unit
phase
output
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110509163.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113346335B (zh
Inventor
周申蕾
龚雨枫
汪小超
徐守英
唐阳慧
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics of CAS
Original Assignee
Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics of CAS filed Critical Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics of CAS
Priority to CN202110509163.2A priority Critical patent/CN113346335B/zh
Publication of CN113346335A publication Critical patent/CN113346335A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113346335B publication Critical patent/CN113346335B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/005—Optical devices external to the laser cavity, specially adapted for lasers, e.g. for homogenisation of the beam or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
    • H01S3/0057—Temporal shaping, e.g. pulse compression, frequency chirping
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/005—Optical devices external to the laser cavity, specially adapted for lasers, e.g. for homogenisation of the beam or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
    • H01S3/0085—Modulating the output, i.e. the laser beam is modulated outside the laser cavity
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/10053—Phase control
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/10—Nuclear fusion reactors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lasers (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于数字脉冲整形技术的光谱宽度实时连续调控装置，包括激光脉冲整形单元、微波调制电压输出单元以及相位调制单元。通过特异性相位调制的数学解析，在纳秒级的激光脉冲时间尺度内，利用任意波形发生器(AWG)进行数字脉冲整形得到相应的电信号，放大输出后加载到相位调制器上实现对种子光的相位调制制，并在调制时间内获得不同时间区间的调制参数输出。由于不同时间点处的调制度不同，信号光通过相位调制的光谱有很大差异，可实现不同时刻的光谱宽度的变化调控。这种调制方式可以完成光谱宽度的连续实时的调控，在高功率激光驱动器的激光参数控制中实现动态的光谱色散匀滑效果有着重要应用。

Description

光谱宽度实时连续调控装置
技术领域
本发明涉及高功率激光驱动器领域，特别是应用在激光光束参数调控中，拓宽光谱色散匀滑(SSD)的应用，动态改变焦斑匀滑效果的方案。
背景技术
惯性约束聚变(ICF)是通过激光均匀辐照来实现。光谱色散匀滑(SSD)作为一种改变焦斑匀滑效果的方案，可以在高功率激光驱动器中的单路激光进行光束整形，提高激光辐照的均匀性。光谱色散匀滑一般使用常规周期性正弦相位调制，它能够改善时域平滑性能、实现光谱宽度展宽。但是时域平滑性能还有很多大的提升空间，不能实现连续的光谱宽度的动态控制，无法实现提升高功率激光的动态调控能力。
发明内容
本发明的目的是提供一种光谱宽度实时连续调控的装置，利用非正弦可调幅的特异性的相位调制与一般正弦调制相结合的形式，来改善时域平滑性能、实现光谱宽度的动态控制，进而提升高功率激光的动态调控能力。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种光谱宽度实时连续调控装置，其特点在于：包括光脉冲整形单元、微波调制电压输出单元和相位调制单元；
所述的微波调制电压输出单元将脉冲整形电压加载至所述的光脉冲整形单元上，所述光脉冲整形单元将产生的连续光整形成相位调制所需的脉冲光，并传输至所述的相位调制单元；
所述的微波调制电压输出单元将相位调制电压加载至所述的相位调制单元(Ⅲ)上，所述相位调制单元(Ⅲ)对输入的脉冲光进行相位调制，改变光谱后输出。
所述的光脉冲整形单元(Ⅰ)为光纤激光器(1)和偏置调制器(2)，所述的微波调制电压输出单元(Ⅱ)为具有第一输出通道(ch1)和第二输出通道(ch2)的任意波形发生器(3)以及第一电放大器(4)和第二电放大器(5)，所述的相位调制单元(Ⅲ)为铌酸锂相位调制器(6)；
所述光纤激光器(1)输出的连续光进入偏置调制器(2)，所述的任意波形发生器(3)产生的脉冲整形电压由第一输出通道(ch1)输出经过第一电放大器(4)后接入偏置调制器(2)，经该偏置调制器(2)对连续光进行脉冲整形，经单模光纤(7)传输至铌酸锂相位调制器(6)，所述的任意波形发生器(3)产生的相位调制电压由第二输出通道(ch2)输出经过第二电放大器(5)后接入铌酸锂相位调制器(6)，经该铌酸锂相位调制器(6)对脉冲光进行相位调制，并且改变AWG两个输出通道的时间差，实现光谱宽度的变化调控。
所述的第二输出通道(ch2)，根据所需的最终相位变化函数，对最终相位变化函数进行数学解析，得到特异性相位调制函数电压。
所述的特异性相位调制函数电压的调制深度是时变函数。
所述的第二输出通道输出的相位调制电压是特异性相位调制函数电压与正弦相位调制电压之和。
相比现有技术，本发明的优势在于：利用特殊的相位调制电压输出，通过改变任意波形发生器两个输出通道的时间差，就可以完成光谱宽度的连续实时的调控，在高功率激光驱动器的激光参数控制中实现动态的光谱色散匀滑效果有着重要应用。
附图说明
图1为本发明光谱宽度实时连续调控装置实施例1的示意图。
图1中，光脉冲整形单元Ⅰ、微波调制电压输出单元Ⅱ、相位调制单元Ⅲ，1为光纤激光器，2为偏置调制器，3为任意波形发生器，4为第一电放大器，5为第二电放大器，6为铌酸锂相位调制器，7为单模光纤。
图2为非正弦可调幅的特异性相位调制电压设计的图示。
图3为实施例2中的初始相位变化函数
Figure BDA0003059641850000021
的图示。
图4为实施例3中的初始相位变化函数
Figure BDA0003059641850000022
的图示。
图5为实施例2中的调制深度为时变函数的调制函数f1(t)与一般调制函数δsin(ωMt)的图示。
图6为实施例3中的调制深度为时变函数的调制函数f2(t)与一般调制函数δsin(ωMt)的图示。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的阐述，但不应以此限制本发明的保护范围。
实施例1
请参阅图1，图1为本发明光谱宽度实时连续调控装置实施例1的示意图，如图所示，一种光谱宽度实时连续调控装置由光脉冲整形单元Ⅰ、微波调制电压输出单元Ⅱ以及相位调制单元Ⅲ等三个单元组成。本实施例中光脉冲整形单元Ⅰ是由光纤激光器1以及偏置调制器2组成，微波调制电压输出单元Ⅱ是由任意波形发生器3、第一电放大器4以及第二电放大器5组成，相位调制单元Ⅲ为铌酸锂相位调制器6，以及单模光纤7。
通过任意波形发生器3产生的一个脉冲电信号Epulse(t)由ch1通道进入第一电放大器4，加载至偏置调制器2上，使得光纤激光器输出的连续激光变为脉宽可控的脉冲光，通过光纤7接入铌酸锂相位调制器6。如图2所示，设计调制深度是一个时变函数的非正弦可调幅的特异性相位调制电压，根据实验需要原始的相位变化
Figure BDA0003059641850000023
然后对
Figure BDA0003059641850000024
进行积分得到其基本调制函数形式Ef(t)＝δ(t)sin(ωMt)。最终的调制电压是上述的特异性相位调制电压加上一个一般的正弦相位调制电压，即EF(t)＝Ef(t)+δMsin(ωMt)。任意波形发生器3的ch2通道输出调制电压EF(t)，经过第二电放大器5接入铌酸锂相位调制器6，对偏置调制器2输出的脉冲信号光进行调制。改变任意波形发生器3的ch1和ch2两个通道的时间差，对刚刚产生的脉冲光进行光谱宽度实时连续调控，最后通过光谱仪进行实时的测量。
实施例2
通过任意波形发生器3产生的一个脉冲电信号Epulse(t)由ch1通道进入第一电放大器4，加载至偏置调制器2上，使得光纤激光器输出的连续激光变为脉宽可控的脉冲光，通过光纤7接入铌酸锂相位调制器6。目标原始相位变化函数
Figure BDA0003059641850000031
如图3所示，为
Figure BDA0003059641850000032
此时该函数是一个随时间振幅递增的一个正弦函数，如图2所示处理
Figure BDA0003059641850000033
可以得到一个时变函数的非正弦可调幅的特异性相位调制电压
Figure BDA0003059641850000034
如图5红色实线所示。最终的调制电压是上述的特异性相位调制电压加上一个一般的正弦相位调制电压，即
Figure BDA0003059641850000035
一般相位调制函数如图5蓝色虚线所示。任意波形发生器3的ch2通道输出调制电压
Figure BDA0003059641850000036
经过第二电放大器5接入铌酸锂相位调制器6，对偏置调制器2输出的脉冲信号光进行调制。改变任意波形发生器3的ch1和ch2两个通道的时间差，对刚刚产生的脉冲光进行光谱宽度实时连续调控，最后通过光谱仪进行实时的测量。
实施例3
通过任意波形发生器3产生的一个脉冲电信号Epulse(t)由ch1通道进入第一电放大器4，加载至偏置调制器2上，使得光纤激光器输出的连续激光变为脉宽可控的脉冲光，通过光纤7接入铌酸锂相位调制器6。目标原始相位变化函数
Figure BDA0003059641850000037
如图4所示，为
Figure BDA0003059641850000038
此时该函数是一个随时间振幅递减的一个正弦函数，如图2所示处理
Figure BDA0003059641850000039
可以得到一个时变函数的非正弦可调幅的特异性相位调制电压
Figure BDA00030596418500000310
如图6红色实线所示。最终的调制电压是上述的特异性相位调制电压加上一个一般的正弦相位调制电压，即
Figure BDA00030596418500000311
一般相位调制函数如图6蓝色虚线所示。任意波形发生器3的ch2通道输出调制电压
Figure BDA00030596418500000312
经过第二电放大器5接入铌酸锂相位调制器6，对偏置调制器2输出的脉冲信号光进行调制。改变任意波形发生器3的ch1和ch2两个通道的时间差，对刚刚产生的脉冲光进行光谱宽度实时连续调控，最后通过光谱仪进行实时的测量。

Claims (5)

1.一种光谱宽度实时连续调控装置，其特征在于：包括光脉冲整形单元(Ⅰ)、微波调制电压输出单元(Ⅱ)和相位调制单元(Ⅲ)；
所述的微波调制电压输出单元(Ⅱ)将脉冲整形电压加载至所述的光脉冲整形单元(Ⅰ)上，所述光脉冲整形单元(Ⅰ)将产生的连续光整形成相位调制所需的脉冲光，并传输至所述的相位调制单元(Ⅲ)；
所述的微波调制电压输出单元(Ⅱ)将相位调制电压加载至所述的相位调制单元(Ⅲ)上，所述相位调制单元(Ⅲ)对输入的脉冲光进行相位调制，改变光谱后输出。
2.根据权利要求1所述的光谱宽度实时连续调控装置，其特征在于：所述的光脉冲整形单元(Ⅰ)为光纤激光器(1)和偏置调制器(2)，所述的微波调制电压输出单元(Ⅱ)为具有第一输出通道(ch1)和第二输出通道(ch2)的任意波形发生器(3)以及第一电放大器(4)和第二电放大器(5)，所述的相位调制单元(Ⅲ)为铌酸锂相位调制器(6)；
所述光纤激光器(1)输出的连续光进入偏置调制器(2)，所述的任意波形发生器(3)产生的脉冲整形电压由第一输出通道(ch1)输出经过第一电放大器(4)后接入偏置调制器(2)，经该偏置调制器(2)对连续光进行脉冲整形，经单模光纤(7)传输至铌酸锂相位调制器(6)，所述的任意波形发生器(3)产生的相位调制电压由第二输出通道(ch2)输出经过第二电放大器(5)后接入铌酸锂相位调制器(6)，经该铌酸锂相位调制器(6)对脉冲光进行相位调制，并且改变AWG两个输出通道的时间差，实现光谱宽度的变化调控。
3.根据权利要求2所述的光谱宽度实时连续调控装置，其特征在于：所述的第二输出通道(ch2)，根据所需的最终相位变化函数，对最终相位变化函数进行数学解析，得到特异性相位调制函数电压。
4.根据权利要求3所述的光谱宽度实时连续调控装置，其特征在于：所述的特异性相位调制函数电压的调制深度是时变函数。
5.根据权利要求3或4所述的光谱宽度实时连续调控装置，其特征在于：所述的第二输出通道(ch2)输出的相位调制电压是特异性相位调制函数电压与正弦相位调制电压之和。
CN202110509163.2A 2021-05-11 2021-05-11 光谱宽度实时连续调控装置 Active CN113346335B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110509163.2A CN113346335B (zh) 2021-05-11 2021-05-11 光谱宽度实时连续调控装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110509163.2A CN113346335B (zh) 2021-05-11 2021-05-11 光谱宽度实时连续调控装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113346335A true CN113346335A (zh) 2021-09-03
CN113346335B CN113346335B (zh) 2022-09-02

Family

ID=77470525

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110509163.2A Active CN113346335B (zh) 2021-05-11 2021-05-11 光谱宽度实时连续调控装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113346335B (zh)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011146407A2 (en) * 2010-05-16 2011-11-24 Fianium, Inc. Tunable pulse width laser
JP2013120202A (ja) * 2011-12-06 2013-06-17 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> パルス光発生装置および方法
CN104901653A (zh) * 2015-05-07 2015-09-09 清华大学 一种产生高重频亚纳秒脉宽的任意时域波形发生器
CN105762623A (zh) * 2016-05-06 2016-07-13 中国人民解放军国防科学技术大学 高功率单频脉冲全光纤激光器
CN106207737A (zh) * 2016-10-10 2016-12-07 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 一种激光整形脉冲获取装置及获取方法
CN106356703A (zh) * 2016-09-09 2017-01-25 中国科学院上海光学精密机械研究所 高抗微扰的基于单偏振传输光纤的激光种子源系统
CN108539573A (zh) * 2018-03-15 2018-09-14 华中科技大学 一种超短激光脉冲的时域压缩装置及方法
CN108649417A (zh) * 2018-07-17 2018-10-12 吉林省永利激光科技有限公司 一种光纤激光放大系统及其动态振幅和光谱调制方法
CN111711052A (zh) * 2020-06-04 2020-09-25 中国科学院上海光学精密机械研究所 基于电光调制的啁啾脉冲光谱整形装置及方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011146407A2 (en) * 2010-05-16 2011-11-24 Fianium, Inc. Tunable pulse width laser
JP2013120202A (ja) * 2011-12-06 2013-06-17 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> パルス光発生装置および方法
CN104901653A (zh) * 2015-05-07 2015-09-09 清华大学 一种产生高重频亚纳秒脉宽的任意时域波形发生器
CN105762623A (zh) * 2016-05-06 2016-07-13 中国人民解放军国防科学技术大学 高功率单频脉冲全光纤激光器
CN106356703A (zh) * 2016-09-09 2017-01-25 中国科学院上海光学精密机械研究所 高抗微扰的基于单偏振传输光纤的激光种子源系统
CN106207737A (zh) * 2016-10-10 2016-12-07 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 一种激光整形脉冲获取装置及获取方法
CN108539573A (zh) * 2018-03-15 2018-09-14 华中科技大学 一种超短激光脉冲的时域压缩装置及方法
CN108649417A (zh) * 2018-07-17 2018-10-12 吉林省永利激光科技有限公司 一种光纤激光放大系统及其动态振幅和光谱调制方法
CN111711052A (zh) * 2020-06-04 2020-09-25 中国科学院上海光学精密机械研究所 基于电光调制的啁啾脉冲光谱整形装置及方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN113346335B (zh) 2022-09-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3765967B2 (ja) 光送信装置およびこれに用いる光変調器のバイアス電圧制御方法
CN102338965B (zh) 一种超宽谱光梳产生的方法
CN112925122B (zh) 基于导频法的硅基马赫曾德尔调制器偏压控制装置及系统
US7826122B2 (en) Optical modulation apparatus
EP2174181B1 (en) Optical switch comprising a plurality of dual-output electro-optical modulators and a bias controller
CN106848825B (zh) 通过级联光调制器产生超平坦光频梳的方法
CN105629520B (zh) 一种宽且平坦的可调谐光学频率梳产生方法
CN103516435B (zh) 基于电光外调制非线性效应的啁啾微波脉冲信号产生方法与装置
CN103412594B (zh) 电光调制器工作点控制装置及控制方法
CN105572915B (zh) 一种引入参考光的电光调制器光脉冲整形装置及整形方法
CN106253973B (zh) 一种长距离少模光纤特性测量方法及装置
CN105337144A (zh) 基于锥形硫系光纤四波混频的太赫兹波生成系统及方法
CN104836569A (zh) 电光强度调制器自动偏置控制装置及其自动偏置控制方法
CN104865714B (zh) 一种超宽光学频率梳的产生方法
CN103149772A (zh) 一种基于时频映射的光学频率梳发生器
CN103744249A (zh) 一种宽带光学频率梳的产生装置及其方法
CN103779778B (zh) 一种中波红外激光功率稳定装置及稳定方法
CN101807085A (zh) 偏置控制及驱动装置以及控制和驱动光强度调制器的方法
CN104104007A (zh) 激光腔外功率稳定装置及其方法
CN113346335B (zh) 光谱宽度实时连续调控装置
CN116191177A (zh) 峰值可控的光纤激光器及其控制方法
JP3811024B2 (ja) 多波長一括発生装置
CN103532632B (zh) 偏振正交调制可调谐微波脉冲信号精确生成方法及装置
CN101350674B (zh) 一种相位调整的方法、装置及光调制器
CN116780314A (zh) 一种高对比度激光脉冲波形精密调控装置及调控方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant