CN201191327Y - 任意光学波形发生器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种任意光学波形发生器，能够产生任意时域波形的激光输出。利用分束器将连续波激光器的输出光束分成两路，对其中一路光束进行相位调制，另一路不作任何处理，再利用合束器将两路激光进行合成；通过改变相位调制的波形获得脉冲激光。本实用新型提供的任意光学波形发生器系统结构简单，操作方便，性能可靠，对实验环境和仪器设备没有特殊要求，适用范围广，适用于全光网络、光计算等多项信息光电子技术应用领域。

Description

任意光学波形发生器

技术领域

本实用新型涉及一种光学信号源，尤其是一种任意光学波形发生器，能够产生任意时域波形的激光输出。

背景技术

电学波形发生器在目前的电子电工技术领域中得到了极为广泛的应用。在全光网络、光计算等信息光电子等激光技术应用领域的实际应用过程中，通常需要一种任意光学波形发生器，用作光学性质可控的信号源。在传统的激光技术领域中，通常采用锁模、调Q、腔倒等技术产生脉冲激光输出，重复频率可调的脉冲激光源也已经取得了很大的进展，但是激光时域波形的可控性较差。在本实用新型提出之前，还未见到关于一种可以产生任意光学波形的光学波形发生器的报道。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种满足激光技术应用领域需求的任意光学波形发生器。激光波形特性任意可调，调谐范围宽，对实验环境和仪器设备没有特殊要求，系统组成简单，性能可靠。

本实用新型的技术解决方案是：

利用相位调制和相干光干涉的方法获得任意光学波形输出。其特点在于：利用分束器将连续波激光器的输出光束分成两路，对其中一路光束进行相位调制，另一路不作任何处理，再利用合束器将两路激光进行合成；通过改变相位调制的波形获得脉冲激光。整个系统由连续波激光器1，分束器2，相位调制器3和6，信号发生器4，合束器5，噪声相位控制器7等组成。

所述的连续波激光器1种类不限，可以是气体激光器、固体激光器、化学激光器、半导体激光器、光纤激光器等任意种类的激光器；所述的分束器2类型不限，可以是任意一种起到激光光束分光效果的器件；所述相位调制器3和6类型不限，可以是声光晶体、电光晶体、压电陶瓷等任意种类起到激光光束相位调制效果的器件；所述信号发生器4类型不限，可以是计算机，也可以是集成电路芯片，也可以是模块化的商品等可以产生波形可调电压信号的器件；所述的合束器5类型不限，可以是任意一种起到激光光束合束效果的器件；噪声相位控制器7类型不限，可以是控制电路等任意可以产生控制电压信号的器件。

本实用新型产生任意光学波形输出的实现过程如下：

连续波激光器1的输出光束被分束器2分成两路，两路光束分别经过相位调制器3和6进行相位调制和噪声相位补偿。信号发生器4向相位调制器3发送波形可调的电压信号，经过相位调制器3的一路光束的相位受到了调制。再利用合束器5将两路光束进行合成，由于两路光束来源于同一个连续波激光器1，满足干涉条件，两束光之间将产生干涉。但由于外界环境的影响，两束光之间可能存在时变的相位差，影响干涉效果。噪声相位控制器7通过实时检测相位差并利用相位调制器6反馈回激光系统，控制光束相位差为固定常数，使得两束光发生稳定的干涉。在严格相位控制条件下，干涉后的光束将以脉冲的形式输出，脉冲的波形由信号发生器4的电压信号波形决定，从而获得输出波形、重复频率、脉宽可以任意调制的脉冲激光。

采用本实用新型可以达到以下技术效果：

1、本实用新型提供了一种光学信号源，它利用相位调制和相干光干涉的方法获得任意光学波形输出，输出波形与信号发生器施加的电压信号波形完全一致。

2、本实用新型提供的任意光学波形发生器系统结构简单，操作方便，性能可靠，对实验环境和仪器设备没有特殊要求。

3、本实用新型提出的提供的光学信号源频带宽，相位调制器可以采用工作频率达10GHZ的LiNbO₃晶体等，可以实现极窄脉冲输出。

4、本实用新型提供的光学信号源适用范围广，适用于全光网络、光计算等多项信息光电子技术应用领域。

附图说明

图1为本实用新型的系统结构原理示意图

图2为本实用新型提供的光学信号源输出波形为正弦波的情形，上图为信号发生器施加的电压波形，下图为激光输出波形

图3为本实用新型提供的光学信号源输出波形为方波的情形，上图为信号发生器施加的电压波形，下图为激光输出波形

图4为本实用新型提供的光学信号源输出波形为锯齿波的情形，上图为信号发生器施加的电压波形，下图为激光输出波形

具体实施方式

如图1所示，整个任意光学波形发生器系统由连续波激光器1，分束器2，相位调制器3和6，信号发生器4，合束器5，噪声相位控制器7组成。连续波激光器1位于分束器2前端，分束器2后端是并列排列的相位调制器3和6，信号发生器4位于向相位调制器3的一侧，噪声相位控制器7位于相位调制器6的一侧，合束器5位于相位调制器3和6的后端。连续波激光器1的输出光束被分束器2分成两路，两路光束分别经过相位调制器3和6进行相位调制和噪声相位补偿。信号发生器4向相位调制器3发送波形可调的电压信号，经过相位调制器3的一路光束的相位受到了调制。再利用合束器5将两路光束进行合成，由于两路光束来源于同一个连续波激光器1，满足干涉条件，两束光之间将产生干涉。但由于外界环境的影响，两束光之间可能存在时变的相位差，影响干涉效果。噪声相位控制器7通过实时检测相位差并利用相位调制器6反馈回激光系统，控制光束相位差为固定常数，使得两束光发生稳定的干涉。在严格相位控制条件下，干涉后的光束将以脉冲的形式输出，脉冲的波形由信号发生器4的电压信号波形决定，从而获得任意光学波形输出。

Claims (7)

1、任意光学波形发生器，它包括连续波激光器(1)，分束器(2)，相位调制器(3)和(6)，信号发生器(4)，合束器(5)，噪声相位控制器(7)，其特征在于连续波激光器(1)位于分束器(2)前端，分束器(2)后端是并列排列的相位调制器(3)和(6)，信号发生器(4)位于向相位调制器(3)的一侧，噪声相位控制器(7)位于相位调制器(6)的一侧，合束器(5)位于相位调制器(3)和(6)的后端。

2、如权利要求1所述的任意光学波形发生器，其特征在于连续波激光器(1)种类不限，可以是气体激光器、固体激光器、化学激光器、半导体激光器、光纤激光器等任意种类的激光器。

3、如权利要求1所述的任意光学波形发生器，其特征在于分束器(2)类型不限，可以是任意一种起到激光光束分光效果的器件。

4、如权利要求1所述的任意光学波形发生器，其特征在于相位调制器(3)和(6)类型不限，可以是声光晶体、电光晶体、压电陶瓷等任意种类起到激光光束相位调制效果的器件。

5、如权利要求1所述的任意光学波形发生器，其特征在于信号发生器(4)类型不限，可以是计算机，也可以是集成电路芯片，也可以是模块化的商品等可以产生波形可调电压信号的器件。

6、如权利要求1所述的任意光学波形发生器，其特征在于合束器(5)类型不限，可以是任意一种起到激光光束合束效果的器件。

7、如权利要求1所述的任意光学波形发生器，其特征在于噪声相位控制器(7)型不限，可以是控制电路等任意可以产生控制电压信号的器件。

Images