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光控动态超短光脉冲波形合成器

阅读:971发布:2024-02-26

专利汇可以提供光控动态超短光脉冲波形合成器专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开一种光控动态超短光脉冲 波形 合成器,涉及光通信、激光领域。包括, 锁 模 激光器 (1)、第一至第N2×2光 耦合器 (71、72、……、7N)、第一至第N1×2光耦合器(81、82、……、8N)、第一至第N微环 谐振腔 阵列(61、62、……、6N)、第一至第N 泵 浦 光源 (31、32、……、3N)、掺铒光纤 放大器 (2)、光电探测器(5)、比特发生器(4)、光 功率分配器 (10)、光网络分析仪(9)。第一至第N2×2光耦合器的第二、第三端口分别连接第一至第N微环谐振腔阵列,构成超短光脉冲波形合成部分;比特发生器的输出经第一至第N泵浦光源与第一至第N1×2光耦合器第三端口相连,构成光反馈调谐部分。,下面是光控动态超短光脉冲波形合成器专利的具体信息内容。

1.一种光控动态超短光脉冲波形合成器,其特征在于,该合成器包括:激光器(1)、第一至第N 2×2光耦合器(71、72、……、7N)、第一至第N 1×2光耦合器(81、82、……、
8N)、第一至第N微环谐振腔阵列(61、62、……、6N)、第一至第N光源(31、32、……、
3N)、掺铒光纤放大器(2)、光电探测器(5)、比特发生器(4)、光功率分配器(10)、光网络分析仪(9);
所述各器件间的连接:
锁模激光器(1)的输出与第一2×2光耦合器(71)的第一端口连接,构成超短光脉冲输入部分;
第一至第N 2×2光耦合器(71、72、……、7N)的第二端口和第三端口分别与第一至第N微环谐振腔阵列(61、62、……、6N)相连,第一至第N 2×2光耦合器的第四端口分别与第一至第N 1×2光耦合器(81、82、……、8N)的第一端口相连,构成超短光脉冲波形合成部分;
第一至第N-1 1×2光耦合器(81、82、……、8N-1)的第二端口分别与第二至第N 2×2光耦合器(72、……、7N)的第一端口相连,第N 1×2光耦合器(8N)的第二端口经掺铒光纤放大器(2)与光电探测器(5)的输入连接,光电探测器(5)的输出与光功率分配器(10)的输入端口相连,光功率分配器(10)的第一输出端口连接比特发生器(4)的输入,比特发生器(4)的输出分别连接第一至第N泵浦光源(31、32、……、3N)的输入,第一至第N泵浦光源(31、32、……、3N)的输出分别连接第一至第N 1×2光耦合器(81、82、……、8N)的第三端口,构成光反馈调谐部分;
光功率分配器(10)的第二输出端口与光网络分析仪(9)相连,构成超短光脉冲波形检测部分;
所述的第一微环谐振腔阵列(61)由第一一微环谐振腔(611)、第一二微环谐振腔(612)、……、第一M微环谐振腔(61M)相互串联构成;
所述的第二微环谐振腔阵列(62)由第二一微环谐振腔(621)、第二二微环谐振腔(622)、……、第二M微环谐振腔(62M)相互串联构成;
……;
所述的第N微环谐振腔阵列(6N)由第N一微环谐振腔(6N1)、第N二微环谐振腔
(6N2)、……、第NM微环谐振腔(6NM)相互串联构成;
2≤N≤9整数;1≤M≤9;
所述的超短光脉冲输入部分、超短光脉冲波形合成部分、光反馈调谐部分、超短光脉冲波形检测部分,构成光控动态超短光脉冲波形合成器。
2.根据权利要求1所述的一种光控动态超短光脉冲波形合成器,其特征在于:所述的第一至第N微环谐振腔阵列(61、62、……、6N)中的所有微环谐振腔均由平面波导集成制作,或均由双锥微细光纤自缠绕耦合制作。
3.根据权利要求1所述的一种光控动态超短光脉冲波形合成器,其特征在于:所述的N
比特发生器(4)输出为由0或1组成的N比特码,共有2 种码型。
4.根据权利要求1所述的一种光控动态超短光脉冲波形合成器,其特征在于:所述的泵浦光源的输出波长为980nm或1480nm,功率在0mW~100mW间可调,调节精度0.5mW。

说明书全文

光控动态超短光脉冲波形合成器

技术领域

[0001] 本发明涉及光通信、激光领域,尤其涉及一种光控动态超短光脉冲波形合成器。

背景技术

[0002] 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脉冲。目前基于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。
[0003] 超短光脉冲波形合成方案主要包括:(1)基于空间4f傅里叶变换的超短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)基于光纤光栅的超短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,获得了矩形超短光脉冲[P. Petropoulos, M. Ibsen, A. D. Ellis, D. J. Richardson, “Rectangular pulse generation based on pulse reshaping using a superstructured fiber Bragg grating”, Journal of Lightwave Technology,2001, 19(5): 746-752];Reza等人采用光栅同向耦合器,获得了三形超短光脉冲[Reza Ashrafi, Ming Li, Sophie LaRochelle, Josa Azana, “Superluminal space-to-time mapping in grating-assisted co-directional couplers”, Optics Express, 2013,
21(5): 6249-6256]。但是,光纤光栅一旦制成其结构参数固定,光谱响应性能不能改变,致使为获得多种光脉冲波形,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。
[0004] 综上所述,目前超短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

[0005] 本发明所要解决的技术问题是:克服现有超短光脉冲波形合成器暴露出的不足,提出一种低成本、可灵活调节的光控动态超短光脉冲波形合成器。
[0006] 本发明的技术方案:本发明提出一种光控动态超短光脉冲波形合成器,包括,锁模激光器、第一至第N 2×2光耦合器、第一至第N 1×2光耦合器、第一至第N微环谐振腔阵列、第一至第N光源、掺铒光纤放大器、光电探测器、比特发生器、光功率分配器、光网络分析仪;其构成器件的连接:
锁模激光器的输出与第一2×2光耦合器的第一端口连接,构成超短光脉冲输入部分;
第一至第N 2×2光耦合器的第二端口和第三端口分别与第一至第N微环谐振腔阵列相连,第一至第N 2×2光耦合器的第四端口分别与第一至第N 1×2光耦合器的第一端口相连,构成超短光脉冲波形合成部分;
第一至第N-1 1×2光耦合器的第二端口分别与第二至第N 2×2光耦合器的第一端口相连,第N 1×2光耦合器的第二端口经掺铒光纤放大器与光电探测器输入连接,光电探测器的输出连接光功率分配器的输入端口相连,光功率分配器的第一输出端口连接比特发生器的输入,比特发生器的输出分别连接第一至第N泵浦光源的输入,第一至第N泵浦光源的输出分别连接第一至第N 1×2光耦合器的第三端口,构成光反馈调谐部分;
光功率分配器的第二输出端口与光网络分析仪相连,构成超短光脉冲波形检测部分;
所述的超短光脉冲输入部分、超短光脉冲波形合成部分、光反馈调谐部分、超短光脉冲波形检测部分,构成光控动态超短光脉冲波形合成器。
附图说明
[0007] 图1为光控动态超短光脉冲波形合成器,2≤N≤9整数,1≤M≤9整数的结构示意图。
[0008] 图2为光控动态超短光脉冲波形合成器,N取2,M取1的结构示意图。
[0009] 图3为光控动态超短光脉冲波形合成器,N取9,M取9的结构示意图。

具体实施方式

[0010] 下面结合附图对本发明作进一步描述。
[0011] 实施例一,如图1,一种光控动态超短光脉冲波形合成器包括,锁模激光器1、第一至第N 2×2光耦合器71、72、……、7N、第一至第N 1×2光耦合器81、82、……、8N、第一至第N微环谐振腔阵列61、62、……、6N、第一至第N泵浦光源31、32、……、3N、掺铒光纤放大器2、光电探测器5、比特发生器4、光功率分配器10、光网络分析仪9。上述各器件的连接如下:锁模激光器1的输出与第一2×2光耦合器71的第一端口连接,构成超短光脉冲输入部分;
第一至第N 2×2光耦合器71、72、……、7N的第二端口和第三端口分别与第一至第N微环谐振腔阵列61、62、……、6N相连,第一至第N 2×2光耦合器的第四端口分别与第一至第N 1×2光耦合器81、82、……、8N的第一端口相连,构成超短光脉冲波形合成部分;
第一至第N-1 1×2光耦合器81、82、……、8N-1的第二端口分别与第二至第N 2×2光耦合器72、……、7N的第一端口相连,第N 1×2光耦合器8N的第二端口经掺铒光纤放大器2与光电探测器5的输入连接,光电探测器5的输出与光功率分配器10的输入端口相连,光功率分配器10的第一输出端口连接比特发生器4的输入,比特发生器4的输出分别连接第一至第N泵浦光源31、32、……、3N的输入,第一至第N泵浦光源31、32、……、3N的输出分别连接第一至第N 1×2光耦合器81、82、……、8N的第三端口,构成光反馈调谐部分;
光功率分配器10的第二输出端口与光网络分析仪9相连,构成超短光脉冲波形检测部分;
所述的第一微环谐振腔阵列61由第一一微环谐振腔611、第一二微环谐振腔
612、……、第一M微环谐振腔61M相互串联构成;
所述的第二微环谐振腔阵列62由第二一微环谐振腔621、第二二微环谐振腔
622、……、第二M微环谐振腔62M相互串联构成;
……;
所述的第N微环谐振腔阵列6N由第N一微环谐振腔6N1、第N二微环谐振腔6N2、……、第NM微环谐振腔6NM相互串联构成;
所有的微环谐振腔均由平面波导集成制作,或均由双锥微细光纤自缠绕耦合制作。
[0012] 2≤N≤9整数;1≤M≤9;所述的超短光脉冲输入部分、超短光脉冲波形合成部分、光反馈调谐部分、超短光脉冲波形检测部分,构成光控动态超短光脉冲波形合成器。
[0013] 实施例二,如图2,一种光控动态超短光脉冲波形合成器包括,锁模激光器1、第一、第二 2×2光耦合器71、72、第一、第二1×2光耦合器81、82、第一、第二微环谐振腔61、62、第一、第二泵浦光源31、32、掺铒光纤放大器2、光电探测器5、比特发生器4、光功率分配器10、光网络分析仪9。上述各器件的连接如下:
锁模激光器1的输出与第一2×2光耦合器71的第一端口连接,构成超短光脉冲输入部分;
第一、第二 2×2光耦合器71、72的第二端口和第三端口分别与第一、第二微环谐振腔
61、62相连,第一、第二2×2光耦合器的第四端口分别与第一、第二1×2光耦合器81、82的第一端口相连,构成超短光脉冲波形合成部分;
第一1×2光耦合器81的第二端口与第二2×2光耦合器72的第一端口连接、第二1×2光耦合器82的第二端口经掺铒光纤放大器2与光电探测器5的输入连接,光电探测器5的输出与光功率分配器10的输入端口相连,光功率分配器10的第一输出端口连接比特发生器4的输入,比特发生器4的输出分别连接第一、第二泵浦光源31、32的输入,第一、第二泵浦光源31、32的输出分别连接第一、第二 1×2光耦合器81、82的第三端口,构成光反馈调谐部分;
光功率分配器10的第二输出端口与光网络分析仪9相连,构成超短光脉冲波形检测部分;
所述的第一、第二微环谐振腔61、62均由平面波导集成制作,或均由双锥微细光纤自缠绕耦合制作;
所述的超短光脉冲输入部分、超短光脉冲波形合成部分、光反馈调谐部分、超短光脉冲波形检测部分,构成光控动态超短光脉冲波形合成器。
[0014] 实施例三,如图3,一种光控动态超短光脉冲波形合成器包括,锁模激光器1、第一至第九2×2光耦合器71、72、……、79、第一至第九1×2光耦合器81、82、……、89、第一至第九微环谐振腔阵列61、62、……、69、第一至第九泵浦光源31、32、……、39、掺铒光纤放大器2、光电探测器5、比特发生器4、光功率分配器10、光网络分析仪9。上述各器件的连接如下:锁模激光器1的输出与第一2×2光耦合器71的第一端口连接,构成超短光脉冲输入部分;
第一至第九2×2光耦合器71、72、……、79的第二端口和第三端口分别与第一至第九微环谐振腔阵列61、62、……、69相连,第一至第九 2×2光耦合器的第四端口分别与第一至第九1×2光耦合器81、82、……、89的第一端口相连,构成超短光脉冲波形合成部分;
第一至第八1×2光耦合器81、82、……、88的第二端口分别与第二至第九2×2光耦合器72、……、79的第一端口相连,第九1×2光耦合器89的第二端口经掺铒光纤放大器2与光电探测器5的输入连接,光电探测器5的输出与光功率分配器10的输入端口相连,光功率分配器10的第一输出端口连接比特发生器4的输入,比特发生器4的输出分别连接第一至第九泵浦光源31、32、……、39的输入,第一至第九泵浦光源31、32、……、39的输出分别连接第一至第九1×2光耦合器81、82、……、89的第三端口,构成光反馈调谐部分;
光功率分配器10的第二输出端口与光网络分析仪9相连,构成超短光脉冲波形检测部分;
所述的第一微环谐振腔阵列61由第一一微环谐振腔611、第一二微环谐振腔
612、……、第一九微环谐振腔619相互串联构成;
所述的第二微环谐振腔阵列62由第二一微环谐振腔621、第二二微环谐振腔
622、……、第二九微环谐振腔629相互串联构成;
……;
所述的第九微环谐振腔阵列69由第九一微环谐振腔691、第九二微环谐振腔
692、……、第九九微环谐振腔699相互串联构成;
所有的微环谐振腔均由平面波导集成制作,或由双锥微细光纤自缠绕耦合制作。
[0015] 所述的超短光脉冲输入部分、超短光脉冲波形合成部分、光反馈调谐部分、超短光脉冲波形检测部分,构成光控动态超短光脉冲波形合成器。
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