一种超短光脉冲产生设备和方法技术

本发明专利技术公开了一种超短光脉冲产生设备和方法，用以解决现有技术中存在的无法产生稳定的高质量的超短光脉冲的问题。该设备包括：激光产生模块、相位调制模块、第一色散介质、强度调制器、滤波器、补偿模块以及射频电源模块；相位调制模块、第一色散介质、强度调制器共同配合，用于产生具有平顶的光频梳的光信号；滤波器，用于对强度调制器输出的光信号进行光谱整形；补偿模块，用于对滤波器输出的光信号进行线性啁啾补偿。第一色散介质可以拉伸经过相位调制模块处理的光信号中的啁啾区域，与射频电源模块驱动的强度调制器配合用于去除非线性啁啾，经过滤波器的光谱整形以及补偿模块消除剩余的线性啁啾，最终产生稳定的无啁啾超短光脉冲。

【技术实现步骤摘要】
一种超短光脉冲产生设备和方法
本专利技术涉及通信
，特别涉及一种超短光脉冲产生设备和方法。
技术介绍
光学中的超短脉冲是指延续时间在10负15次方秒(即飞秒)数量级或延续时间更短的电磁脉冲。超短光脉冲的最直接应用是人们利用它作为光源，形成多种时间分辨光谱技术和泵浦、探测技术，超短脉冲激光在生物理疗领域、通信
和微结构加工等领域的广泛研究与应用直接带动物理、化学、生物、材料与信息科学等领域的研究和技术应用进入微观超快过程领域。目前，产生超短光脉冲的方案主要有以下几种：1、利用锁模激光器产生超短光脉冲：例如通过主动式锁模技术产生高重复率和低占空比的超短光脉冲，但主动锁模光纤激光器易受震动、温度等环境影响，容易产生波长和相位的抖动，影响光脉冲质量；又如，通过半导体锁模激光器虽然能够得到相对稳定的光脉冲质量，且激光器体积小巧，但半导体锁模激光器存在输出功率较低，且重复频率和波长调谐性较差的问题。2、通过调制器对直流光进行调制进而产生光脉冲：例如采用单个或级联强度调制器作为光开关，该方法输出的光脉冲占空比较高，光脉冲质量较差；又如采用相位调制器对直流光进行相位调制，使脉冲光谱显著展宽，更有利于实现脉冲的压缩，但会引入非线性啁啾，影响光脉冲质量。3、利用锁模激光器/直流光结合非线性压缩级产生光脉冲：光纤高非线性效应的非线性压缩级对锁模激光器或直流光外调制产生的光脉冲进行处理，能够产生高重复频率超短光脉冲，但由于光脉冲产生过程需要通过高功率光纤放大器进行功率放大会导致光脉冲信噪比恶化，影响光脉冲质量。综上，现有的超短脉冲的产生方案无法产生稳定的高质量的超短光脉冲。
技术实现思路
本专利技术提供一种超短光脉冲产生设备和方法，用以解决现有技术中存在的无法产生稳定的高质量的超短光脉冲的问题。本专利技术实施例提供的一种超短光脉冲产生设备，包括激光产生模块、相位调制模块、第一色散介质、强度调制器、滤波器、补偿模块以及射频电源模块；激光产生模块、相位调制模块、第一色散介质、强度调制器、滤波器以及补偿模块依次连接；射频电源模块分别为相位调制模块和强度调制器提供射频信号；相位调制模块、第一色散介质、强度调制器共同配合，用于产生具有平顶的光频梳的光信号；滤波器，用于对强度调制器输出的光信号进行光谱整形；补偿模块，用于对滤波器输出的光信号进行线性啁啾补偿。可选地，强度调制器为马赫曾德尔调制器MZM。可选地，补偿模块为第二色散介质，第二色散介质与第一色散介质具有相反的色散特性。可选地，激光产生模块为激光器，用于产生直流光信号。可选地，相位调制模块包含至少一个相位调制器，相位调制器用于对激光产生模块的直流光信号进行相位调节。可选地，射频电源模块包括射频电源和移相器，射频电源为相位调制模块提供射频信号，射频电源经过移相器为强度调制器提供射频信号，其中，移相器可以调节射频电源输出的射频信号的相位。可选地，第二色散介质和第一色散介质为下列材质中的一种：色散补偿光纤DCF、单模光纤SMF、光纤布拉格光栅FBG。可选地，第二色散介质的长度是根据第二色散介质的色散特性和第一色散介质确定的。可选地，滤波器为可编程光带通滤波器OBPF。本专利技术实施例提供的一种产生超短光脉冲的方法，包括：相位调制模块对激光产生模块产生的直流光信号进行相位调制；第一色散介质与强度调制器对相位调制模块输出的光信号中的非线性啁啾进行抑制以产生具有平顶的光频梳的光信号，其中，射频电源模块分别为相位调制模块和强度调制器提供射频信号；滤波器对强度调制器输出的具有平顶的光频梳的光信号进行光谱整形；补偿模块对滤波器输出的光信号进行线性啁啾补偿，使补偿模块输出超短光脉冲。可选地，射频电源模块分别为相位调制模块和强度调制器提供射频信号，包括：射频电源模块中的移相器调节射频电源模块中的射频电源模块输出的射频信号的相位，使强度调制器的开关窗口中心与相位调制模块输出的光信号的基底部分中心重合。在本专利技术实施例提供的超短光脉冲产生设备中，第一色散介质可以拉伸经过相位调制模块处理的光信号中的啁啾区域，经过射频电源模块驱动的强度调制器可以得到近线性啁啾的具有平顶的光频梳的光脉冲信号，通过光带通滤波器进行光谱整形以使光信号与希望得到的光脉冲的时域信号满足傅里叶变换关系，补偿模块对光信号中的线性啁啾进行补偿，从而产生稳定的无啁啾超短光脉冲。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种超短光脉冲产生设备的结构示意图(一)；图2为本专利技术实施例提供的超短光脉冲产生设备中相位调制模块的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的另一种超短光脉冲的产生设备的结构示意图(二)；图4为本专利技术实施例提供的经过相位调制器后的直流光信号的光谱图；图5为本专利技术实施例提供的第一色散介质输出端口的光脉冲的波形和MZM的开关窗口曲线示意图；图6为本专利技术实施例提供的经MZM调制后的光脉冲的光谱图；图7为本专利技术实施例提供的经高斯型OBPF后的光脉冲的光谱图；图8为本专利技术实施例提供的第二色散介质输出端口的光脉冲的波形和高斯函数曲线的拟合示意图；图9为本专利技术实施例提供的第二色散介质输出端口的光脉冲经过光时分复用器复用后的信号眼图；图10为本专利技术实施例提供的经矩形OBPF后的光脉冲的光谱图(二)；图11本专利技术实施例提供的第二色散介质输出端口的光脉冲的波形和sinc函数曲线的拟合示意图；图12为本专利技术实施例提供的一种超短光脉冲产生方法的流程图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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它实施例，都属于本专利技术保护的范围。下面结合说明书附图对本专利技术实施例作进一步详细描述。如图1所示，本专利技术实施例一种超短光脉冲产生设备，该设备包括激光产生模块101、相位调制模块102、第一色散介质103、强度调制器104、滤波器105、补偿模块106以及射频电源模块107；其中，激光产生模块101、相位调制模块102、第一色散介质103、强度调制器104、滤波器105以及补偿模块106依次连接；射频电源模块107分别为相位调制模块102和强度调制器104提供射频信号；相位调制模块102、第一色散介质103、强度调制器104共同配合，用于产生具有平顶的光频梳的光信号；第一色散介质103，用于拉伸和挤压光信号中的啁啾区域；滤波器105，用于对强度调制器输出的光信号进行光谱整形；补偿模块106，用于对滤波器输出的光信号进行线性啁啾补偿。本专利技术实施例中，由激光产生模块101产生的光信号经过相位调制模块102的处理能够加载啁啾和相位，此后光信号在经过第一色散介质103后，光信号的啁啾区域得到拉伸和压缩，在光信号经过由射频电源模块107驱动的强度调制器104后，可以得到近线性啁啾的具有平顶的光频梳的光脉冲信号，通过滤波器105的整形作用，使得光脉冲信号的光谱本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超短光脉冲产生设备，其特征在于，该设备包括激光产生模块、相位调制模块、第一色散介质、强度调制器、滤波器、补偿模块以及射频电源模块；所述激光产生模块、所述相位调制模块、所述第一色散介质、所述强度调制器、所述滤波器以及所述补偿模块依次连接；所述射频电源模块分别为所述相位调制模块和所述强度调制器提供射频信号；所述相位调制模块、所述第一色散介质、所述强度调制器共同配合，用于产生具有平顶的光频梳的光信号；所述滤波器，用于对所述强度调制器输出的光信号进行光谱整形；所述补偿模块，用于对所述滤波器输出的光信号进行线性啁啾补偿。

【技术特征摘要】
1.一种超短光脉冲产生设备，其特征在于，该设备包括激光产生模块、相位调制模块、第一色散介质、强度调制器、滤波器、补偿模块以及射频电源模块；所述激光产生模块、所述相位调制模块、所述第一色散介质、所述强度调制器、所述滤波器以及所述补偿模块依次连接；所述射频电源模块分别为所述相位调制模块和所述强度调制器提供射频信号；所述相位调制模块、所述第一色散介质、所述强度调制器共同配合，用于产生具有平顶的光频梳的光信号；所述滤波器，用于对所述强度调制器输出的光信号进行光谱整形；所述补偿模块，用于对所述滤波器输出的光信号进行线性啁啾补偿。2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述强度调制器为马赫曾德尔调制器MZM。3.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述补偿模块为第二色散介质，所述第二色散介质与所述第一色散介质具有相反的色散特性。4.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述激光产生模块为激光器，用于产生直流光信号。5.如权利要求1或4所述的设备，其特征在于，所述相位调制模块包含至少一个相位调制器，所述相位调制器用于对所述激光产生模块的直流光信号进行相位调节。6.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述射频电源模块包括射频电源和移相器，所述射频电源为所述相位调制模块提供射频信号，所述射频电源经过所述移相器为所述强度调制器提供射频...

【专利技术属性】
技术研发人员：王东，李允博，王磊，李晗，
申请(专利权)人：中国移动通信有限公司研究院，中国移动通信集团公司，
类型：发明
国别省市：北京,11