CN116609956A - 一种高频信号的选单装置以及激光放大系统 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种高频信号的选单装置以及激光放大系统，该选单装置包括光源、分光器、声光调制器、全反射率光纤光栅和频率调制模块，光源产生种子光脉冲，分光器用于形成第一光脉冲和第二光脉冲，声光调制器接收第一光脉冲。频率调制器接收第二光脉冲，基于第二光脉冲形成电调制信号，基于电调制信号形成射频信号，并传输至声光调制器，控制声光调制器开关，电调制信号频率小于第一光脉冲频率，以实现降频。声光调制器打开，第一光脉冲通过声光调制器，形成第一衍射光脉冲，全反射率光纤光栅反射第一衍射光脉冲至声光调制器，形成第二衍射光脉冲，其脉冲对比度大于第一光脉冲，为200MHz声光调制器的高频信号选单提供了一种可行性方案。

Description

一种高频信号的选单装置以及激光放大系统
技术领域
本申请涉及激光技术领域，尤其涉及一种高频信号的选单装置以及包括该选单装置的激光放大系统。
背景技术
声光调制器由声光器件和驱动电源组成，声光调制器的工作主要利用声光互作用的基本原理，实现对种子光的选单。
种子光脉冲信号的选单是将有用的脉冲信号通过声光调制器选出，并将其他信号滤除的过程，其中声光调制器的开关时间由种子光脉冲信号的重复频率决定。
现有的选单方法是采用低重复频率的种子源和200MHz声光调制器直接选单，然而由于现有的频率为200MHz的商用声光调制器的上升沿时间普遍在10ns-12ns左右，下降沿时间普遍在13ns-18ns左右，声光调制器的调制脉宽将在25ns-30ns左右，能够进行选单的最高的种子源重复频率在76MHz左右，即该方法仅适用低重复频率种子源。对于百MHz甚至GHz以上的高重复频率的种子源来讲，其产生的种子光脉冲信号的周期远远小于声光调制器的上升沿和下降沿的时间。因此，若是对于百MHz甚至GHz以上的高重复频率的种子源，直接利用200MHz的商用声光调制器进行选单，往往会导致主脉冲两侧会有次脉冲泄露，导致主脉冲对比度很低，不利于后续的激光放大。
发明内容
有鉴于此，本申请提供了一种高频信号的选单装置，方案如下：
一种高频信号的选单装置，包括：光源、分光器、声光调制器、全反射率光纤光栅、频率调制器；
所述光源用于产生种子光脉冲；
所述分光器位于所述光脉冲的传输路径上，对所述种子光脉冲进行分光，形成第一光脉冲和第二光脉冲；
所述声光调制器位于所述第一光脉冲的传输路径上，接收所述第一光脉冲；
所述频率调制器位于所述第二光脉冲的传输光路上，接收所述第二光脉冲，基于所述第二光脉冲形成电调制信号，还基于所述电调制信号形成射频信号，并将所述射频信号传输至所述声光调制器，以控制所述声光调制器的开关；所述电调制信号的重复频率与所述射频信号的重复频率相同，且小于所述第一光脉冲的重复频率；
其中，所述声光调制器打开时，所述第一光脉冲通过所述声光调制器，形成第一衍射光脉冲；所述全反射率光纤光栅位于所述第一衍射光脉冲的传输路径上，用于将所述第一衍射光脉冲反射至所述声光调制器，形成第二衍射光脉冲，所述第二光脉冲的脉冲对比度大于所述第一光脉冲的脉冲对比度。
可选的，所述选单装置还包括环形器，所述环形器位于所述分光器与所述声光调制器之间，并且位于所述第一光脉冲的传输路径上，还位于所述第二衍射光脉冲的传输路径上；
所述第一光脉冲经所述环形器的第一通路传输至所述声光调制器，所述第二衍射光脉冲经所述环形器的第二通路输出。
可选的，所述频率调制器包括调制信号发生单元和声光驱动单元；
其中，所述调制信号发生单元接收所述第二光脉冲，基于所述第二光脉冲生成所述电调制信号，所述声光驱动单元基于所述电调制信号生成所述射频信号。
可选的，所述调制信号发生单元包括：光电探测器、分频模块、延时模块和信号输入模块；
所述光电探测器接收所述第二光脉冲，基于所述第二光脉冲形成初始电信号，所述初始电信号的频率与所述第二光脉冲的频率相同；
所述分频模块接收所述初始电信号，对所述初始电信号降频，形成所述电调制信号；
所述延时模块用于调节所述射频信号传输至所述声光调制器的时间，使得所述第一光脉冲与所述射频信号同时到达所述声光调制器；
所述信号输入模块用于将所述电调制信号传输至所述声光驱动器。
可选的，所述调制信号发生单元还包括脉宽调制模块，所述脉宽调制模块用于调节所述电调制信号的脉冲宽度，调节后的所述电调制信号的脉冲宽度不小于所述第一光脉冲的脉冲宽度。
可选的，所述声光调制器包括声光晶体，所述频率调制器将所述射频信号施加至所述声光晶体的压电换能器上。
可选的，所述选单装置还包括多根光纤，其中，所述光源与所述分光器通过第一光纤连通，所述分光器与所述环形器通过第二光纤连通，所述分光器还与所述频率调制器通过第三光纤连通，所述环形器与所述声光调制器通过第四光纤连通，所述声光调制器与所述全反射率光纤光栅通过第五光纤连通。
可选的，所述第五光纤的长度为L，L= C*K/（2*nf*F）；
其中，K为正整数，C为光在真空中的传播速度，nf为所述第五光纤的折射率，F为所述电调制信号的频率。
可选的，所述全反射率光纤光栅为均匀光纤光栅、啁啾光纤光栅和光纤法拉第旋转反射镜中的一种。
一种激光放大系统，包括上述任一实施例所述的选单装置。
与现有技术相比，本申请的技术方案的有益效果为：
本申请提供的选单装置包括：光源、分光器、声光调制器。全反射率光纤光栅和频率调制模块，光源用于产生高频种子光脉冲，分光器用于分光形成第一光脉冲和第二光脉冲，声光调制器接收第一光脉冲，频率调制器接收第二光脉冲，基于第二光脉冲形成电调制信号，还基于电调制信号形成射频信号，并将射频信号传输至声光调制器，控制声光调制器开关，电调制信号与射频信号的重复频率相同，且小于第一光脉冲的重复频率。已知声光调制器120根据射频信号进行开关，其开关频率与射频信号的重复频率相同，进而使得通过声光调制器后的第一脉冲光的重复频率与射频信号的重复频率相同，实现了种子光脉冲的降频，使得即便种子光脉冲的频率较高，为百MHz甚至GHz以上，可以通过该选单装置的降频功能得到满足频率要求的光脉冲。
另外，声光调制器根据射频信号进行开关，当声光调制器打开时，第一光脉冲会通过声光调制器，形成的第一衍射光脉冲包括主脉冲和次脉冲。同时，该选单装置还包括位于第一衍射光脉冲传输路径上的全反射率光纤光栅，当第一衍射光脉冲传输至该全反射率光纤光栅处时，会被该全反射率光纤光栅反射，进而使得第一衍射光脉冲再次传输至声光调制器，并通过该声光调制器，形成第二衍射光脉冲，第二衍射光脉冲同样包括主脉冲和位于主脉冲两侧的次脉冲。其中，第二衍射光脉冲的脉冲对比度大于第一衍射光脉冲的脉冲对比度，从而该选单装置可以对种子光脉冲进行降频，以及通过二次衍射增大脉冲对比度，实现对高频率的种子光的降频和选单，在一定程度上解决了200MHz商用声光调制器用于高重复频率的种子源选单，存在的脉冲对比度很低的问题，使得上述声光调制器可以为200MHz商用声光调制器，为200MHz商用声光调制器对高重复频率中子源的选单提供了一种可行性方案。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本申请可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本申请所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本申请所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
图1为本申请提供的一种高频信号选单装置的结构示意图；
图2为种子光脉冲的脉冲序列图；
图3为电调制信号的脉冲序列图；
图4为第一衍射光脉冲的脉冲序列图；
图5为第二衍射光脉冲的脉冲序列图；
图6为本申请提供的另一种高频信号选单装置的结构示意图；
图7为本申请提供的又一种高频信号选单装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请中的实施例进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一区域实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。
正如背景技术部分所述，现有的脉冲选单方案只适用于低重复频率的种子源，对于频率为百MHz甚至GHz以上的种子源则无能为力。
基于此，本申请提供了一种高频信号的脉冲选单装置，用于对高频率种子源产生的高频信号进行选单。如图1所示，图1为本申请提供的一种高频信号选单装置的结构示意图，该选单装置包括：光源100、分光器110、声光调制器120、全反射率光纤光栅130、频率调制器140。
所述光源100为百MHz甚至GHz以上高重复频率种子源，用于产生种子光脉冲，所述种子光脉冲为高重复频率光脉冲，其重复频率为百MHz甚至GHz以上，如图2所示，图2为种子光脉冲的脉冲序列图。
所述分光器110位于所述光脉冲的传输路径上，用于对所述光脉冲进行分光，形成第一光脉冲和第二光脉冲。
所述声光调制器120位于所述第一光脉冲的传输路径上，接收所述第一光脉冲。
所述频率调制器140位于所述第二光脉冲的传输光路上，接收所述第二光脉冲，所述频率调制器140基于所述第二光脉冲形成电调制信号，以及基于所述电调制信号形成射频信号，并将所述射频信号传输至所述声光调制器，以控制所述声光调制器120的开关。需要说明的是，所述电调制信号的重复频率与所述射频信号的重复频率相同，且所述电调制信号的重复频率小于所述光脉冲的重复频率。
其中，所述声光调制器120打开时，即所述射频信号控制所述声光调制器120打开时，所述第一光脉冲通过所述声光调制器120，形成第一衍射光脉冲，即所述第一光脉冲能够经过所述声光调制器120，并继续向后传输。所述全反射率光纤光栅130位于所述第一衍射光脉冲的传输路径上，用于将所述第一衍射光脉冲反射至所述声光调制器120，形成第二衍射光光束，以实现所述光脉冲的选单。需要说明的是，当所述第一衍射光脉冲传输至所述全反射率光纤光栅130时，所述全反射率光纤光栅130将对所述第一衍射光脉冲进行反射，将所述第一衍射光脉冲反射至所述声光调制器120，促使所述第一衍射光脉冲发生二次衍射，形成第二衍射光脉冲，所述第二光脉冲的脉冲对比度大于所述第一光脉冲的脉冲对比度，以进行种子光脉冲的降频和选单。需要说明的是，第一衍射光脉冲的对比度指的是第一衍射光脉冲的主脉冲的幅值与子脉冲幅值的比值，同样，第二衍射光脉冲的对比度指的是第二衍射光脉冲的主脉冲的幅值与子脉冲幅值的比值。
具体地，在本申请实施例中，种子光脉冲为频率在百MHz甚至GHz以上高重复频率光脉冲，第一光脉冲和第二光脉冲为种子光脉冲分光而来，因此第一光脉冲和第二光脉冲应与种子光脉冲重复频率相同，均为高重复频率光脉冲。已知频率调制器140基于第一光脉冲形成电调制信号，并基于电调制信号形成射频信号，如图3所示，图3为电调制信号的脉冲序列图。由于该电调制信号的重复频率与所述射频信号的重复频率相同，且小于第一光脉冲的重复频率，因此该射频信号的重复频率小于种子光脉冲、第一光脉冲和第二光脉冲的重复频率。又由于声光调制器120根据射频信号进行开关，其开关频率与射频信号的重复频率相同，进而使得通过声光调制器后的第一脉冲光的重复频率与射频信号的重复频率相同，实现了种子光脉冲的降频，使得即便种子光脉冲的频率较高，为百MHz甚至GHz以上，可以通过该选单装置的降频功能得到满足频率要求的光脉冲。
另外，声光调制器120根据射频信号进行开关，当声光调制器120打开时，第一光脉冲会通过声光调制器120，形成的第一衍射光脉冲包括主脉冲和次脉冲，如图4所示，图4为第一衍射光束的脉冲序列图，第一衍射光脉冲包括主脉冲和位于主脉冲两侧的子脉冲。同时，该选单装置还包括位于第一衍射光脉冲传输路径上的全反射率光纤光栅130，当第一衍射光脉冲传输至该全反射率光纤光栅130处时，会被该全反射率光纤光栅130反射，进而使得第一衍射光脉冲原路返回再次传输至声光调制器120，并通过该声光调制器120，形成第二衍射光脉冲，如图5所示，图5为第二衍射光脉冲的脉冲序列图，第二衍射光脉冲包括主脉冲和位于主脉冲两侧的次脉冲。对此图4和图5发现，第二衍射光脉冲的脉冲对比度大于第一衍射光脉冲的脉冲对比度，从而该选单装置可以对种子光脉冲进行降频，并且还通过二次衍射增大脉冲对比度，实现对高频率的种子光的降频和选单，在一定程度上解决了200MHz商用声光调制器用于高重复频率的种子源选单，存在的脉冲对比度很低的问题，使得上述声光调制器可以为200MHz商用声光调制器，为200MHz商用声光调制器对高重复频率中子源的选单提供了一种可行性方案。
需要说明的是，如图2所示，种子光脉冲的周期记为T0，脉冲幅值记为P0。如图3所示，电调制信号的脉冲上升时间记为Tr，电调制信号的脉冲下降时间记为Tf，电调制信号的重复频率记为F，周期为T1，T1=1/F。如图4所示，第一衍射光脉冲中主脉冲的幅值记为Pp_1，次脉冲的幅值记为Ps_1。如图5所示，第二衍射光脉冲中主脉冲的幅值记为Pp_2，次脉冲的幅值记为Ps_2。其中，电调制信号的脉冲与主脉冲相对应的部分的幅值为5V，电调制信号的脉冲与次脉冲相对应的部分的幅值为xV，0<x<5。
在上述基础上，第一衍射光脉冲以及第二衍射光脉冲中主脉冲的衍射效率记为η_p，次脉冲的衍射效率记为η_s，η_s=(x/5)* η_p，第一衍射光脉冲中的主脉冲的幅值Pp_1=η_p*P0，第一衍射光脉冲中的次脉冲的幅值Ps_1=η_s*P0，第一衍射光脉冲的对比度记为A_1= Pp_1/Ps_1，A_1=5/x。第二衍射光脉冲中主脉冲的幅值Pp_2= Pp_1*η_p，第二衍射光脉冲中的次脉冲的幅值Ps_2= Ps_1*η_s，第二衍射光脉冲的对比度记为A_2= Pp_2/Ps_2，A_2=25/x^2。显然，第二衍射光脉冲的对比度是第一衍射光脉冲对比度的5/x倍，因此第二衍射光脉冲的对比度大于第一衍射光脉冲的对比度，从而利用该选单装置可以实现高对比度选单，在一定程度上解决了200MHz商用声光调制器用于高重复频率的种子源选单，存在的脉冲对比度很低的问题，为200MHz商用声光调制器对高重复频率中子源的选单提供了一种可行性方案。
在本申请的一个实施例中，如图1所示，该选单装置还包括环形器150，所述环形器150位于所述分光器110与所述声光调制器120之间，并且位于所述第一光脉冲的传输路径上，同时还位于所述第二衍射光脉冲的传输路径上，所述第一光脉冲经所述环形器150的第一通路传输至所述声光调制器120，所述第二衍射光脉冲经所述环形器150的第二通路输出，从而实现第二衍射光束与第一光脉冲的分离，以获得降频后的选单光脉冲。
在本申请的一个实施例中，如图6所示，所述频率调制器140包括调制信号发生单元141和声光驱动单元142，该声光驱动单元142也可称为声光驱动器。其中，所述调制信号发生单元141接收所述第二光脉冲，基于所述第二光脉冲生成所述电调制信号，所述声光驱动单元142基于所述电调制信号生成所述射频信号，以使得所述频率调制器140能够基于第二光脉冲产生电调制信号以及射频信号，实现对声光调制器120的开关控制，进而实现第一光脉冲的降频。
在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，继续如图6所示，所述调制信号发生单元141包括：光电探测器1411、分频模块1412、延时模块1413和信号输入模块1414。其中，所述光电探测器1411接收所述第二光脉冲，基于所述第二光脉冲形成初始电信号，所述初始电信号的频率与所述第二光脉冲的频率相同，从而使得光电探测器1411实现光电转换，将第二光脉冲由光信号转换为电信号，以便后续的操作。
所述分频模块1412接收所述初始电信号，对所述初始电信号进行降频，形成所述电调制信号。具体地，分频模块1412中存储有预设电信号，该预设电信号的频率为声光调制器120所适合的光脉冲的频率相同，分频模块1412对初始电信号进行降频，得到的电调制信号的频率与预设电信号的频率相同，以适用于声光调制器120。例如种子源发射的种子光脉冲的重复频率为100MHz，声光调制器的频率为25MHz，那么分频模块1412将根据预设电信号的频率就对第一光脉冲进行4分频，以使得电调制信号的频率为25MHz，进而使得射频信号的频率为25MHz，声光调制器120的开关频率为25MHz，最终使得第一光脉冲经过声光调制器120后的频率为25MHz，实现降频。由上述可知，该分频模块可以基于种子光的重复频率以及声光调制器的重复频率进行对应的分频，从而使得本申请提供的选单装置可以适用于不同频率的声光调制器，实用性较强。
所述延时模块1413用于调节所述射频信号传输至所述声光调制器120的时间，使得所述第一光脉冲与所述射频信号同时到达所述声光调制器120，保证第一光脉冲与射频信号的同步性。具体地，为了实现基于射频信号实现对声光调制器120的开关控制，进而实现对第一光脉冲的降频和选单，这一过程中需要射频信号从频率调制器140传输至声光调制器120所需的时间与第一光脉冲传输至声光调制器120所需的时间相同，以实现对第一光脉冲的高效调制。其中，射频信号传输至声光调制器120所需的时间通常为ns量级。
所述信号输入模块1414用于将所述电调制信号传输至声光驱动单元142，使得声光驱动单元142能够基于所述电调制信号产生射频信号。其中，该信号输入模块1414为数字/模拟信号输入模块，具体为，若声光驱动单元142需要输入数字信号，而电调制信号又为模拟信号，则该信号输入模块1414会进行模数转换，将电调制信号转换为数字信号，并输入至声光驱动模块142，反之，若声光驱动模块142需要输入模拟信号，而电调制信号又为数字信号，则该信号输入模块1414会进行数模转换，将电调制信号转换为模拟信号，并输入至声光驱动模块142。另外，若是声光驱动模块142需要输入的信号类型，与电调制信号的信号类型相同，则信号输入模块1414不进行信号类型的转换，直接将电调制信号输入至声光驱动模块142。
在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，继续如图6所示，所述调制信号发生单元141还包括脉宽调制模块1415，所述脉宽调制模块1415用于调节所述电调制信号的脉冲宽度，调节后的所述电调制信号的脉冲宽度不小于所述第一光脉冲的脉冲宽度，及调制后的调制信号的脉冲宽度大于或等于第一光脉冲的脉冲宽度。其中，电调制信号的脉冲宽度指的是电调制信号处于最大幅值5V的持续时间，在该持续时间内声光调制器120开启，第一光脉冲可以通过声光调制器120，从而调制后的调制信号的脉冲宽度大于或等于第一光脉冲的脉冲宽度，可以保证声光调制器120开启时间内，第一光脉冲通过声光调制器120后形成的第一衍射光脉冲包括至少一个脉冲序列。
在本申请的一个实施例中，所述声光调制器120包括声光晶体，所述声光晶体具有压电换能器，所述频率调制器140将射频信号施加至所述声光晶体的压电换能器上。具体为，声光调制器120还包括阻抗匹配网络，声光驱动器142输出的射频信号经阻抗匹配网络施加至声光晶体的压电换能器上，压电换能器将射频信号转换为超声波，并在声光晶体中传播，形成折射率光栅。第一光脉冲以一定角度通过该折射率光栅时，会发生布拉格衍射，形成第一衍射光脉冲。并且，通过对电调制信号的功率进行调节，就是实现对第一衍射光脉冲的幅值的调节，当电调制信号为5V时，第一光脉冲的衍射效率最高，第一光脉冲可以完全通过声光调制器120，当电调制信号为0V时，第一光脉冲的衍射效率为0，第一光脉冲不通过声光调制器120，当电调制信号为0~5V之间的任意幅值时，第一光脉冲的衍射效率和幅值呈线性变化。
在本申请的实施例中，为了避免光脉冲传输过程中的损失，如图7所示，该选单装置还包括多根光纤，其中，所述光源100与所述分光器110通过第一光纤161连通，即所述光源发射的种子光脉冲沿着第一光纤161传输至所述分光器110。所述分光器110与所述环形器150通过第二光纤162连通，即第一光脉冲沿着第二光纤162传输至环形器150，所述分光器110还与所述频率调制器140通过第三光纤163连通，即第二光脉冲沿着第三光纤163传输至频率调制器140，具体第二光脉冲沿着第三光纤163传输至频率调制器140中的光电探测器1411。所述环形器150与所述声光调制器120通过第四光纤164连通，即第一光脉冲沿着第四光纤164传输至声光调制器120，并且第二衍射光脉冲衍射第四光纤164传输至环形器150。所述声光调制器120与所述全反射率光纤光栅130通过第五光纤165连通，即第一衍射光脉冲沿着第五光纤165传输至全反射率光纤光栅130，被反射后由沿着第五光纤165传输至声光调制器120。
需要说明的是，由上述可知，第一衍射光脉冲经全反射率光纤光栅130反射后，后通过声光调制器120，进行二次衍射形成第二衍射光脉冲，从而需要在第一衍射光脉冲被反射传输至声光调制器120时，声光调制器120处于开启状态，因此需要调控第一衍射光脉冲传输至第一衍射光脉冲的时间以及第一衍射光脉冲返回声光调制器的时间之和，该时间之和记为第一衍射光束的传输时间，使得第一衍射光脉冲返回声光调制器的脉冲序列与电调制信号的脉冲序列重合，从而上述第一衍射光束的传输时间要求与电调制信号的周期相等，即述第一衍射光束的传输时间要求与电调制信号中相邻两个序列的时间间隔相同，以保证第一衍射光脉冲被反射传输至声光调制器120时，声光调制器120处于开启状态，进而保证第一衍射光脉冲可以通过声光调制器120进而二次衍射，形成第二衍射光脉冲。需要说明的是，第一衍射光脉冲传输至第一衍射光脉冲的时间以及第一衍射光脉冲返回声光调制器的时间相等。
然而，由上述已知，声光调制器120与全反射率光纤光栅130通过第五光纤165连通，因此可以通过调节第五光纤165的长度，达到调节上述调第一衍射光束的传输时间的目的。因此，在本申请的一个实施例中，所述第五光纤165的长度为L，L= C*K/（2*nf*F），其中，K为正整数，C为光在真空中的速度，nf为光纤的折射率，F为所述电调制信号的频率。由上述可知，K为1时，第五光纤165的长度最短，因此在本申请的一个优选实施例中，优选K=1，第五光纤165的长度L= K/（2*nf*F）。但本申请对此并不做限定，在本申请的其他实施例中，第五光纤165的长度也可以为其他值，具体视情况而定。
可选的，所述全反射率光纤光栅130为均匀光纤光栅、啁啾光纤光栅以及光纤法拉第旋转反射镜中的一种，单本申请对此并不做限定。具体视情况而定。
需要说明的是，本申请提供的选单装置对种子光的波长也没有限制，根据种子光的波长选择对应的各部件即可，实用性较强。还需要说明的是，本申请提供的选单装置中的各组件均为光纤器件，即光源100、分光器110、声光调制器120、全反射率光纤光栅130、环形器150、光电探测器1411均为光纤器件。其中，前述各光纤器件可以为保偏光纤器件，也可以为非保偏光纤器件，具体视情况而定。
相应的，本申请还提供了一种激光放大系统，该激光放大系统包括上述任一实施例所述的选单装置，然而该选单装置在上述实施例已经详细介绍，在此不再赘述。
综上所述，本申请提供了一种高频信号的选单装置以及激光放大系统，该选单装置包括：光源、分光器、声光调制器、全反射率光纤光栅和频率调制模块，光源用于产生GHz以上的高频种子光脉冲，分光器用于分光形成第一光脉冲和第二光脉冲，声光调制器接收第一光脉冲，频率调制器接收第二光脉冲，基于第二光脉冲形成电调制信号，还基于电调制信号形成射频信号，并将射频信号传输至声光调制器，控制声光调制器开关，电调制信号与射频信号的重复频率相同，且小于第一光脉冲的重复频率，实现种子光的降频。其中，声光调制器打开时，第一光脉冲通过声光调制器，形成第一衍射光脉冲，全反射率光纤光栅用于将第一衍射光脉冲再次反射至声光调制器，形成第二衍射光脉冲，第二光脉冲的脉冲对比度大于第一光脉冲的脉冲对比度。由此可见，该选单装置可以对种子光脉冲进行降频，并且还通过二次衍射增大脉冲对比度，实现对高频率的种子光的降频和选单，在一定程度上解决了200MHz商用声光调制器用于高重复频率的种子源选单，存在的脉冲对比度很低的问题，使得上述声光调制器可以为200MHz商用声光调制器，为200MHz商用声光调制器对高重复频率中子源的选单提供了一种可行性方案。
本说明书中各个实施例采用递进、或并列、或递进和并列结合的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似区域互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法区域说明即可。
需要说明的是，在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中设置的组件。
还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种高频信号的选单装置，其特征在于，包括：光源、分光器、声光调制器、全反射率光纤光栅、频率调制器；
所述光源用于产生种子光脉冲；
所述分光器位于所述种子光脉冲的传输路径上，对所述种子光脉冲进行分光，形成第一光脉冲和第二光脉冲；
所述声光调制器位于所述第一光脉冲的传输路径上，接收所述第一光脉冲；
所述频率调制器位于所述第二光脉冲的传输光路上，接收所述第二光脉冲，基于所述第二光脉冲形成电调制信号，还基于所述电调制信号形成射频信号，并将所述射频信号传输至所述声光调制器，以控制所述声光调制器的开关；所述电调制信号的重复频率与所述射频信号的重复频率相同，且小于所述第一光脉冲的重复频率；
其中，所述声光调制器打开时，所述第一光脉冲通过所述声光调制器，形成第一衍射光脉冲；所述全反射率光纤光栅位于所述第一衍射光脉冲的传输路径上，用于将所述第一衍射光脉冲反射至所述声光调制器，形成第二衍射光脉冲，所述第二光脉冲的脉冲对比度大于所述第一光脉冲的脉冲对比度。
2.根据权利要求1所述的选单装置，其特征在于，所述选单装置还包括环形器，所述环形器位于所述分光器与所述声光调制器之间，并且位于所述第一光脉冲的传输路径上，还位于所述第二衍射光脉冲的传输路径上；
所述第一光脉冲经所述环形器的第一通路传输至所述声光调制器，所述第二衍射光脉冲经所述环形器的第二通路输出。
3.根据权利要求1所述的选单装置，其特征在于，所述频率调制器包括调制信号发生单元和声光驱动单元；
其中，所述调制信号发生单元接收所述第二光脉冲，基于所述第二光脉冲生成所述电调制信号，所述声光驱动单元基于所述电调制信号生成所述射频信号。
4.根据权利要求3所述的选单装置，其特征在于，所述调制信号发生单元包括：光电探测器、分频模块、延时模块和信号输入模块；
所述光电探测器接收所述第二光脉冲，基于所述第二光脉冲形成初始电信号，所述初始电信号的频率与所述第二光脉冲的频率相同；
所述分频模块接收所述初始电信号，对所述初始电信号降频，形成所述电调制信号；
所述延时模块用于调节所述射频信号传输至所述声光调制器的时间，使得所述第一光脉冲与所述射频信号同时到达所述声光调制器；
所述信号输入模块用于将所述电调制信号传输至所述声光驱动单元。
5.根据权利要求4所述的选单装置，其特征在于，所述调制信号发生单元还包括脉宽调制模块，所述脉宽调制模块用于调节所述电调制信号的脉冲宽度，调节后的所述电调制信号的脉冲宽度不小于所述第一光脉冲的脉冲宽度。
6.根据权利要求1所述的选单装置，其特征在于，所述声光调制器包括声光晶体，所述频率调制器将所述射频信号施加至所述声光晶体的压电换能器上。
7.根据权利要求2所述的选单装置，其特征在于，所述选单装置还包括多根光纤，其中，所述光源与所述分光器通过第一光纤连通，所述分光器与所述环形器通过第二光纤连通，所述分光器还与所述频率调制器通过第三光纤连通，所述环形器与所述声光调制器通过第四光纤连通，所述声光调制器与所述全反射率光纤光栅通过第五光纤连通。
8.根据权利要求7所述的选单装置，其特征在于，所述第五光纤的长度为L，L= C*K/（2*nf*F）；
其中，K为正整数，C为光在真空中的传播速度，nf为所述第五光纤的折射率，F为所述电调制信号的频率。
9.根据权利要求1所述的选单装置，其特征在于，所述全反射率光纤光栅为均匀光纤光栅、啁啾光纤光栅和光纤法拉第旋转反射镜中的一种。
10.一种激光放大系统，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的选单装置。
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