一微米波段全光纖負啁啾輸出激光源的制作方法
【專利摘要】一種一微米波段的全光纖負啁啾輸出激光源，其構(gòu)成包括窄線寬信號源、2×2端口光開關(guān)、光纖隔離器、延時控制光纖、增益介質(zhì)光纖、波分復用器、位相調(diào)制器、帶通濾波器、泵浦保護器、泵浦源、任意波形發(fā)生器、射頻放大器和同步延時控制器。本發(fā)明實現(xiàn)了一微米波段的全光纖負啁啾輸出激光源，并且通過控制加載在位相調(diào)制器上的調(diào)制信號可以靈活控制啁啾激光量，具有結(jié)構(gòu)緊湊、高穩(wěn)定性等特點。
【專利說明】
一微米波段全光纖負啁啾輸出激光源
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一微米波段激光脈沖，特別是一種能夠產(chǎn)生一微米波段激光的全光纖負啁啾輸出激光源，利用位相調(diào)制器對窄線寬的激光脈沖進行調(diào)制，控制激光脈沖的相位，從而獲得一微米波段的負啁啾輸出。其優(yōu)點是全光纖化、全正色散介質(zhì)實現(xiàn)了負啁啾輸出，并且能夠靈活控制激光的負啁啾量。
【背景技術(shù)】
[0002]超短激光脈沖在光通信、激光加工、光檢測、激光醫(yī)療以及科學研究等眾多領(lǐng)域具有重要應用。目前，塊狀固體激光器和光纖激光器都可以用來產(chǎn)生超短脈沖，其中塊狀固體激光器系統(tǒng)體積龐大，成本昂貴，且結(jié)構(gòu)復雜，調(diào)節(jié)困難，維護成本高，對使用環(huán)境要求苛亥IJ，因此其應用范圍收到了極大的限制。與之相比，光纖激光器則有散熱性好、光束質(zhì)量高、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、成本低、環(huán)境穩(wěn)定性好等優(yōu)點。然而光纖激光器中長距離的光纖傳輸，使得色散效應大大增加。
[0003]摻鐿光纖激光器產(chǎn)生的I微米附近波長的光在普通的單模光纖中具有正色散，因此想要補償色散就要在光纖激光器中引入光子晶體光纖、光柵對、棱鏡對等負色散元件。對于光子晶體光纖，它與單模光纖的熔接損耗一般較大。而棱鏡對、光柵對這類塊狀元件不利于光纖激光器的集成化。
[0004]為了解決以上問題，本發(fā)明實現(xiàn)了全光纖化，全正色散介質(zhì)實現(xiàn)了負啁啾輸出，具有結(jié)構(gòu)緊湊、傳輸效率高、成本低、調(diào)節(jié)靈活等優(yōu)點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種一微米波段全光纖負啁啾輸出激光源，利用位相調(diào)制的方法產(chǎn)生具有負啁啾的激光脈沖，克服了傳統(tǒng)光纖激光器中產(chǎn)生負啁啾方法的缺點，實現(xiàn)了全光纖化，全正色散介質(zhì)實現(xiàn)了負啁啾輸出，具有結(jié)構(gòu)緊湊、傳輸效率高、成本低等優(yōu)點，并且通過對調(diào)制信號和調(diào)制次數(shù)的控制，能夠靈活控制輸出光的負啁啾量。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下:
[0007]—種一微米波段的全光纖負啁啾輸出激光源，其構(gòu)成包括:窄線寬信號源、2 X 2端口光開關(guān)、光纖隔離器、增益介質(zhì)光纖、波分復用器、位相調(diào)制器、帶通濾波器、栗浦源、栗浦保護器、任意波形發(fā)生器、射頻放大器、同步延時控制器，上述元部件的連接關(guān)系如下:
[0008]所述的同步延時控制器的第一輸出端與所述的2X2端口光開關(guān)的控制端相連;所述的同步延時控制器的第二輸出端與所述的窄線寬信號源的控制端相連;所述的同步延時控制器的第三輸出端與所述的任意波形發(fā)生器控制端相連；
[0009]所述的窄線寬信號源的輸出端與所述的2X 2端口光開關(guān)的第一輸入端口相連，該2X2端口光開關(guān)的第一輸出端口通過光纖依次經(jīng)過所述的光纖隔離器、增益介質(zhì)光纖、波分復用器、位相調(diào)制器、帶通濾波器、2X2端口光開關(guān)的第二輸入端口構(gòu)成一個環(huán)形腔;所述的2 X 2端口光開關(guān)的第二輸出端口為本裝置的輸出端；
[0010]所述的栗浦源的輸出端經(jīng)所述的栗浦保護器與所述的波分復用器的第二輸入端相連；
[0011]所述的任意波形發(fā)生器的輸出端經(jīng)所述的射頻放大器與所述的位相調(diào)制器的第二輸入端相連。
[0012]所述的同步延時控制器第二輸出端輸出的觸發(fā)信號觸發(fā)所述的窄線寬信號源產(chǎn)生窄線寬信號光經(jīng)所述的2X2端口光開關(guān)的第一輸入端進入第一輸出端輸出進入光纖環(huán)形腔，在環(huán)形腔內(nèi)光脈沖經(jīng)過光纖隔離器、增益介質(zhì)光纖、波分復用器第一輸入端和輸出端至_位相調(diào)制器，在位相調(diào)制器內(nèi)受到正向調(diào)制電調(diào)制信號的調(diào)制，光脈沖產(chǎn)生負色散，接著從位相調(diào)制器輸出端輸出，經(jīng)帶通濾波器后到達2X2端口光開關(guān)第二輸入端，完成一次光纖環(huán)形腔內(nèi)的循環(huán)，所述的2X2端口光開關(guān)由所述的同步延時控制器的第一輸出端輸出的觸發(fā)信號控制，使得光信號在環(huán)形腔內(nèi)多次循環(huán)通過，所述的窄線寬信號源在腔內(nèi)循環(huán)并獲得負色散的累積并放大，直到同步延時控制器控制2X2端口光開關(guān)輸出激光脈沖。
[0013]所述的同步延時控制器由光電探測器和數(shù)字延時脈沖發(fā)生器構(gòu)成。
[0014]所述的光纖隔離器用于隔離反向光，以免造成元件損傷。
[0015]所述的增益介質(zhì)光纖是摻鐿光纖，為一微米波段的信號源提供增益。
[0016]所述的栗浦源作為增益介質(zhì)的栗浦源。
[0017]所述的栗浦保護器起隔離作用，防止光進入栗浦激光器，造成激光器損壞。
[0018]所述的任意波形發(fā)生器產(chǎn)生正向的調(diào)制信號，經(jīng)所述的射頻放大器后調(diào)制信號得到放大，作用在位相調(diào)制器上，用于對光信號進行調(diào)制，實現(xiàn)負色散。所述的同步延時控制器控制所述的任意波形發(fā)生器輸出調(diào)制信號的時間，實現(xiàn)調(diào)制信號與光信號的時間同步，得到有效調(diào)制。
[0019]所述帶通濾波器用于抑制環(huán)形腔內(nèi)自發(fā)輻射噪聲。
[0020]本發(fā)明的優(yōu)點在于:
[0021]1、采用全光纖化的結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)緊湊，便于調(diào)整。
[0022]2、通過在腔內(nèi)循環(huán)對光脈沖進行調(diào)制，最終實現(xiàn)負啁啾激光脈沖的輸出，并且通過控制調(diào)制信號和循環(huán)次數(shù)可以靈活控制輸出光的負啁啾量。
[0023]3、裝置帶有放大結(jié)構(gòu)，補償循環(huán)過程中的能量損失，提供一定的增益。
【附圖說明】
[0024]圖1是本發(fā)明一微米波段全光纖負啁啾輸出激光源的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖2是2X 2端口光開關(guān)工作通路示意圖
[0026]圖中:
[0027]1-窄線寬信號源;2-2 X 2端口光開關(guān);3_光纖隔離器;4_增益介質(zhì)光纖;5_波分復用器;6-位相調(diào)制器;7-帶通濾波器;8-栗浦源;9-栗浦保護器；10-任意波形發(fā)生器；11-栗浦保護器;12-—微米波段的負啁啾激光輸出；13-2X2端口光開關(guān)的第一輸入端口 ； 14-2X
2端口光開關(guān)的第二輸出端口； 15-2 X 2端口光開關(guān)的第二輸入端口； 16-2 X 2端口光開關(guān)的第一輸出端口； 17-同步延時控制器;18-2 X 2端口光開關(guān)的控制端。
【具體實施方式】
[0028]下面結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明做進一步說明，但不應以此限制本發(fā)明的保護范圍。
[0029]先請參閱圖1，圖1是本發(fā)明一微米波段全光纖負啁啾輸出激光源的結(jié)構(gòu)示意圖。由圖可知，本發(fā)明一微米波段全光纖負啁啾輸出激光源裝置，包括窄線寬信號源I，2X2端口光開關(guān)2、光纖隔離器3、增益介質(zhì)光纖4、波分復用器5、位相調(diào)制器6、帶通濾波器7、栗浦源8、栗浦保護器9、任意波形發(fā)生器10、射頻放大器11、同步延時控制器17，上述元部件的連接關(guān)系如下:
[0030]所述的同步延時控制器的第一輸出端與所述的2X 2端口光開關(guān)2的控制端相連；所述的同步延時控制器的第二輸出端與所述的窄線寬信號源I的控制端相連;所述的同步延時控制器的第三輸出端與所述的任意波形發(fā)生器10控制端相連。
[0031 ]所述的窄線寬信號源的輸出端與所述的2 X 2端口光開關(guān)的第一輸入端13相連，該2X2端口光開關(guān)2的第一輸出端16通過光纖依次經(jīng)過所述的光纖隔離器3、增益介質(zhì)光纖4、波分復用器5、位相調(diào)制器6、帶通濾波器7、2X 2端口光開關(guān)2的第二輸入端構(gòu)成一個環(huán)形腔;所述的2X2端口光開關(guān)的第二輸出端14為本裝置的輸出端；
[0032]所述的栗浦源8經(jīng)所述的栗浦保護器9與所述的波分復用器5的第二輸入端相連；
[0033]所述的任意波形發(fā)生器10經(jīng)所述的射頻放大器11與所述的位相調(diào)制器6的第二輸入端相連；
[0034]所述的同步延時控制器17第二輸出端輸出的觸發(fā)信號觸發(fā)所述的窄線寬信號源I產(chǎn)生窄線寬信號光經(jīng)所述的2 X 2端口光開關(guān)2的第一輸入端13和第一輸出端16輸出進入光纖環(huán)形腔，在環(huán)形腔內(nèi)光脈沖經(jīng)過光纖隔離器3、增益介質(zhì)光纖4、波分復用器5第一輸入端和輸出端到達位相調(diào)制器6的第一輸入端，在位相調(diào)制器內(nèi)受到電調(diào)制信號的調(diào)制后從位相調(diào)制器輸出端輸出，經(jīng)帶通濾波器7后到達所述2X2端口光開關(guān)第二輸入端15，完成一次光纖環(huán)形腔內(nèi)的循環(huán)，所述的2X2端口光開關(guān)2由所述的同步延時控制器17的第一輸出端輸出的觸發(fā)信號控制，使得光信號在環(huán)形腔內(nèi)多次循環(huán)通過，所述的窄線寬信號源I在腔內(nèi)循環(huán)并獲得負色散的累積并放大，直到所述同步延時控制器17控制2X2端口光開關(guān)輸出激光脈沖。
[0035]所述的波分復用器5的第一輸入端經(jīng)所述的增益介質(zhì)光纖4與所述的光纖隔離器3的輸出端相連，該波分復用器5的輸出端與所述的位相調(diào)制器6的第一輸入端相連，該位相調(diào)制器6的輸出端與所述的帶通濾波器7的輸入端相連。
[0036]所述的增益介質(zhì)光纖4是摻鐿光纖，為一微米波段的信號源提供增益。
[0037]所述的栗浦保護器為隔離器或透過栗浦激光波長的濾波器。
[0038]所述的任意波形發(fā)生器10產(chǎn)生正向的調(diào)制信號，經(jīng)所述的射頻放大器11后調(diào)制信號得到放大，作用在位相調(diào)制器6上，用于對光信號進行調(diào)制，實現(xiàn)負色散。所述的同步延時控制器17控制所述的任意波形發(fā)生器輸出調(diào)制信號的時間，實現(xiàn)調(diào)制信號與光信號的時間同步，得到有效調(diào)制。
[0039]參見圖2，圖2是2 X 2端口光開關(guān)2的工作通路示意圖。2 X 2端口光開關(guān)2共有五個端口，其中第一輸入端13為光脈沖輸入端，第二輸出端14為光脈沖輸出端，第二輸入端15和第一輸出端16為環(huán)形腔的兩個端口，通過控制聲光調(diào)制器2，可以實現(xiàn)激光脈沖在環(huán)形腔內(nèi)的輸入、循環(huán)和輸出。聲光調(diào)制器未加控制信號時處于關(guān)閉狀態(tài)，激光脈沖首先經(jīng)過第一輸入端13進入聲光調(diào)制器，則激光脈沖由第一輸入端13衍射到第一輸出端16進入光纖環(huán)形腔，經(jīng)過一次循環(huán)后到達第二輸入端15，最后從第二輸出端14輸出。若激光在第一輸出端16和第二輸入端15之間傳輸時，給聲光調(diào)制器2加上控制信號，則激光脈沖到達第二輸入端15后會被衍射到第一輸出端16繼續(xù)在腔內(nèi)循環(huán)，直到得到期望的負色散量時，去掉控制信號，激光脈沖從第二輸出端14輸出。
【主權(quán)項】
1.一種一微米波段的全光纖負啁啾輸出激光源，特征在于其構(gòu)成包括:窄線寬信號源(1)，2X2端口光開關(guān)(2)、光纖隔離器(3)、增益介質(zhì)光纖(4)、波分復用器(5)、位相調(diào)制器(6)、帶通濾波器(7)、栗浦源(8)、栗浦保護器(9)、任意波形發(fā)生器(10)、射頻放大器(11)、同步延時控制器(17)，上述元部件的連接關(guān)系如下:所述的同步延時控制器(17)的第一輸出端與所述的2X2端口光開關(guān)(2)的控制端(18)相連;所述的同步延時控制器(17)的第二輸出端與所述的窄線寬信號源(I)的控制端相連；所述的同步延時控制器(17)的第三輸出端與所述的任意波形發(fā)生器(10)控制端相連；所述的窄線寬信號源(I)的輸出端與所述的2 X 2端口光開關(guān)(2)的第一輸入端口( 13)相連，該2 X 2端口光開關(guān)(2)的第一輸出端口(16)通過光纖依次經(jīng)過所述的光纖隔離器(3)、增益介質(zhì)光纖(4)、波分復用器(5)、位相調(diào)制器(6)、帶通濾波器(7)、2X2端口光開關(guān)(2)的第二輸入端口(15)構(gòu)成一個環(huán)形腔;所述的2 X 2端口光開關(guān)(2)的第二輸出端口( 14)為本裝置的輸出端； 所述的栗浦源(8)的輸出端經(jīng)所述的栗浦保護器(9)與所述的波分復用器(5)的第二輸入端相連；所述的任意波形發(fā)生器(10)的輸出端經(jīng)所述的射頻放大器(11)與所述的位相調(diào)制器(6)的第二輸入端相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一微米波段的全光纖負啁啾輸出激光源，其特征在于，所述的同步延時控制器(17)由光電探測器和數(shù)字延時脈沖發(fā)生器構(gòu)成;該同步延時控制器控制所述的任意波形發(fā)生器輸出調(diào)制信號的時間，實現(xiàn)調(diào)制信號與光信號的時間同步，得到有效調(diào)制。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一微米波段的全光纖負啁啾輸出激光源，其特征在于，所述的增益介質(zhì)光纖是摻鐿光纖，為一微米波段的信號源提供增益。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一微米波段的全光纖負啁啾輸出激光源，其特征在于，所述的栗浦源作為增益介質(zhì)的栗浦源。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一微米波段的全光纖負啁啾輸出激光源，其特征在于，所述的任意波形發(fā)生器產(chǎn)生正向的調(diào)制信號，經(jīng)所述的射頻放大器后調(diào)制信號得到放大，作用在位相調(diào)制器上，用于對光信號進行調(diào)制，實現(xiàn)負色散。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一微米波段的全光纖負啁啾輸出激光源，其特征在于，所述帶通濾波器用于抑制環(huán)形腔內(nèi)自發(fā)輻射噪聲。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一微米波段的全光纖負啁啾輸出激光源，其特征在于，所述的波分復用器5的第一輸入端經(jīng)所述的增益介質(zhì)光纖4與所述的光纖隔離器3的輸出端相連，該波分復用器(5)的輸出端與所述的位相調(diào)制器(6)的第一輸入端相連，該位相調(diào)制器(6)的輸出端與所述的帶通濾波器(7)的輸入端相連。
【文檔編號】H01S1/02GK105896234SQ201610289284
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年5月3日
【發(fā)明人】汪小超, 李玉榮, 喬治, 井媛媛, 張生佳, 范薇
【申請人】中國科學院上海光學精密機械研究所