光纤中非相干光泵浦下超连续谱产生的方法技术

本发明专利技术公开了一种光纤中非相干光泵浦下超连续谱产生的方法，涉及非线性光纤光学领域。本方法包括：将非相干光耦合入滤波器中，得到滤波后的非相干光；将滤波后的非相干光耦合入起偏器中，得到线偏振的非相干光；以及将线偏振的非相干光作为泵浦光耦合入高非线性保偏光纤中，在高非线性保偏光纤的输出端得到超连续谱。利用本发明专利技术方法可以在相同泵浦功率下实现频谱更加平坦的超连续谱。

【技术实现步骤摘要】
光纤中非相干光泵浦下超连续谱产生的方法
本专利技术涉及非线性光纤光学领域，特别涉及一种光纤中非相干光泵浦下超连续谱产生的方法。
技术介绍
超连续谱光源因其在光谱测量、生物医学成像、光学传感等众多领域的广泛应用而成为目前光学领域的一个研究热点。光纤中超连续谱的产生是基于光纤中各种非线性效应共同作用导致光谱极大展宽的结果。连续光泵浦产生的超连续谱相对脉冲泵浦产生的超连续谱具有以下优势：功率谱密度更高、相对强度噪声更低、频谱更加平坦。在对连续光泵浦下超连续谱产生的研究中发现，调制不稳定性是超连续谱产生的主要物理机制之一。调制不稳定性是噪声的存在对稳态光场的调制，因此光场的非相干性可以增强调制不稳定性的发生。非相干光泵浦下超连续产生的物理过程为：泵浦光在调制不稳定性的作用下演化成一系列不规则脉冲，在反常色散条件下，脉冲进一步演化成孤子，由于泵浦随机噪声的存在，演化成的孤子参数各异。随后孤子在高阶色散和非线性作用下进行分裂，并同时产生与之相位匹配的色散波，导致了光谱的展宽。对非相干光泵浦下超连续谱的产生进一步研究表明：泵浦光的随机振幅、相位都直接影响着超连续谱的产生。相位随机的自发辐射放大(ASE)光源与激光相比，在增强超连续谱的光滑性和输出功率水平上具有更好的效果。超连续谱的相对强度噪声(这对生物医学成像等应用并无不良影响)来自非线性效应如受激拉曼散射的发生过程，与泵浦相干性强弱无关。根据光学相干理论，振幅与相位的随机起伏仅仅是衡量光场相干特性的一个方面，因此目前对光纤中非相干光泵浦下超连续谱产生的研究还不全面，光纤中非相干光泵浦下超连续谱产生的效率还有待提高。专利
技术实现思路
为克服上述技术的不足，本专利技术提供一种光纤中非相干光泵浦下超连续谱产生的方法。根据光学相干理论，光场的偏振特性与振幅和相位的随机起伏同属于光学相干理论的范畴。根据光场控制理论，偏振态是控制光场与物质间相互作用的一个非常重要的物理量。利用本方法可以通过控制泵浦光的偏振态来提高光纤中超连续谱产生的效率，同时提高超连续谱的平坦型。本专利技术的技术方案如下：一种光纤中非相干光泵浦下超连续谱产生的方法，包括：将非相干光耦合入滤波器中，得到滤波后的非相干光，其中，滤波器的中心波长位于高非线性保偏光纤的弱反常色散区；将滤波后的非相干光耦合入起偏器中，得到线偏振的非相干光；以及将线偏振的非相干光作为泵浦光耦合入高非线性保偏光纤中，在高非线性保偏光纤的输出端得到超连续谱。优选地，在将线偏振的非相干光耦合入高非线性保偏光纤中之前，将线偏振的非相干光耦合入光纤放大器进行放大。可选地，非相干光可以来自自光辐射二极管(LED)光源、超辐射二极管(SLED)光源或自发辐射放大(ASE)光源等非相干光源。可选地，起偏器为光纤起偏器。可选地，高非线性保偏光纤为普通结构高非线性保偏光纤或微结构高非线性保偏光纤。可选地，滤波器为光纤滤波器。可选地，滤波器为阵列波导光栅。本专利技术的有益效果是：利用本专利技术方法可以在相同泵浦功率下实现频谱更加平坦的超连续谱。附图说明图1是本专利技术实施例1的流程图；图2是根据本专利技术实施例1的ASE光源的光谱图；图3是根据本专利技术实施例1的ASE光源经过AWG全部通道滤波后的光谱图；图4是根据本专利技术实施例1的方法的实验装置示意图；图5是根据本专利技术实施例1的方法得到的超连续谱；以及图6是本专利技术实施例1的流程图。具体实施方式为了更好地理解本专利技术，下面结合实施例和附图进一步阐述本专利技术的内容，但本专利技术的内容不局限于下面的实施例。实施例1如图1所示，在本实施例中，一种光纤中非相干光泵浦下超连续谱产生的方法包括下述步骤：S101：将非相干光耦合入滤波器中，得到滤波后的非相干光，其中，滤波器的中心波长位于高非线性光纤的弱反常色散区；S102：将滤波后的非相干光耦合入起偏器中，得到线偏振的非相干光；S103：将线偏振的非相干光耦合入放大器中进行放大；以及S104：将放大后的线偏振的非相干光作为泵浦光耦合入高非线性光纤中，泵浦光的频谱在高非线性光纤中进行极大展宽，在高非线性光纤的输出端得到超连续谱。本实施例中，非相干光可以来自光辐射二极管(LED)光源、超辐射二极管(SLED)光源或自发辐射放大(ASE)光源等非相干光源。非相干光源一般都为宽带光源，例如，型号为OpticwaveBLS-C的ASE光源的3dB带宽约为40nm，其输出光谱如图2所示。本实施例中，为提高耦合效率，滤波器可选用光纤滤波器，例如光纤光栅滤波器、光纤法布里-珀罗(Fabry-Perot)滤波器，也可以选用阵列波导光栅(AWG)，阵列波导光栅(AWG)的通道波长范围为1530.33～1561.34nm，基本与型号为OpticwaveBLS-C的ASE光谱范围一致；通道间隔为0.8nm；单通道3dB带宽为0.4nm，滤出的每个通道信号频谱都呈高斯分布。本实施例中可以将AWG滤出的其中的一个通道作为窄带非相干光。型号为OpticwaveBLS-C的ASE光源经AWG的全部通道的光谱图如图3所示。本实施例中，为提高超连续谱的产生效率，滤波器的中心波长位于高非线性光纤的零色散波长附近的弱反常色散区。滤波器中心波长这样选择基于两点考虑：(1)零色散波长是为了保证调制不稳定和四波混频满足相位匹配条件；(2)并非严格在零色散波长，而是零色散波长附近的弱反常色散区，这样有利于经调制不稳定性产生的不规则脉冲在反常色散条件下演化成参数各异的孤子，为频率的进一步展宽提供条件。弱反常色散区的界定一般视具体光纤参数而定，例如，将在下面介绍的，高非线性光纤的零色散波长为1543nm，可以选择滤波器的中心波长为1543.9nm。本实施例中，高非线性光纤可以为普通结构高非线性光纤或微结构高非线性光纤。普通结构高非线性光纤的零色散波长一般位于1540～1560nm之间。微结构高非线性光纤的零色散波长可以通过改变光纤结构进行灵活地改变。此外，理论(ArvinderS.Sandhu,et.al.Opt.Commun.181(2000)101-107)表明，同一种材料对线偏振光的非线性三阶极化率要高于对圆偏振光。因此，为了提高超连续谱产生的效率，高非线性光纤可以选为高非线性保偏光纤。本实施例中，为提高耦合效率，起偏器可选用光纤起偏器，实现在线起偏。本实施例中，为提高超连续谱产生的效率，将起偏后的非相干光耦合入放大器中进行放大。其中，为提高耦合效率，放大器可选择光纤放大器，例如掺铒光纤放大器(EDFA)、光纤拉曼放大器等，实现在线放大。本实施例中，放大后的线偏振的非相干光在高非线性光纤中通过色散和非线性效应的共同作用进行展宽，得到超连续谱。图4为根据实施例1所述方法的实验装置示意图。非相干光由型号为OpticwaveBLS-C的ASE光源提供。高非线性光纤采用了普通高非线性色散位移光纤，其零色散波长为1543nm，损耗系数为0.77dB/km，零色散波长处的三阶色散系数为0.019ps/km/nm2，四阶色散系数为–9×10–5ps/km/nm3。滤波器采用AWG，滤出其第18通道(中心波长为1543.4nm)作为窄带非相干光。放大器采用型号为OpticalAmplifierHA3300的光纤放大器，其输出功率范围为+13.1dBm～+33.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光纤中非相干光泵浦下超连续谱产生的方法，其特征在于，包括：将非相干光耦合入滤波器中，得到滤波后的非相干光，其中，所述滤波器的中心波长位于高非线性保偏光纤的弱反常色散区；将所述滤波后的非相干光耦合入起偏器中，得到线偏振的非相干光；以及将所述线偏振的非相干光作为泵浦光耦合入所述高非线性保偏光纤中，在所述高非线性保偏光纤的输出端得到超连续谱。

【技术特征摘要】
1.一种光纤中非相干光泵浦下超连续谱产生的方法，其特征在于，包括：将非相干光耦合入滤波器中，得到滤波后的非相干光，其中，所述滤波器的中心波长位于高非线性保偏光纤的弱反常色散区；将所述滤波后的非相干光耦合入起偏器中，得到线偏振的非相干光；以及将所述线偏振的非相干光作为泵浦光耦合入所述高非线性保偏光纤中，在所述高非线性保偏光纤的输出端得到超连续谱。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：在将所述线偏振的非相干光耦合入所述高非线性保偏光纤中之前，将所述线偏振的非相干光耦合入光...

【专利技术属性】
技术研发人员：董鹏，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东,37