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超短脉冲的产生方案的不能产生稳定的高质量无啁啾的超短光脉冲的问题。本发明专利技术实施例提供了一种超短光脉冲产生设备，该设备包括激光产生模块、相位调制模块、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，相位调制模块与所述强度调制器配合产生具有平顶的光频梳的光信号；滤波器对强度调制器输出的光信号进行光谱整形；补偿模块可以去除线性啁啾，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
1965年利用被动锁模红宝石激光器产生了皮秒级的脉冲，之后随着技术的发展，对撞锁模环形染料激光器使得脉冲延续时间缩短到飞秒级别。光学中，超短光脉冲是指延续时间在飞秒(10负15次方秒)数量级或更短的电磁脉冲。将超短脉冲作为光源，使得时间分辨率光谱技术、泵浦/探测技术等超快速的信息获取技术有了显著发展，例如时间分辨率荧光光谱技术、差异吸收光谱、反射光谱，时间分辨拉曼光谱、飞秒条纹相机、全光取样/电光取样测量、电吸收取样技术等等；除此之外，超短脉冲在化学，生物等多种领域中也有重要的应用。如何产生质量较好的超短光脉冲一直是研究热点，目前来说，产生超短光脉冲的方案主要有以下几种：1、锁模激光器产生方案；例如利用主动锁模光激光器可以产生高重复率，低占空比的光脉冲。但震动、温度等环境因素会影响主动锁模光纤激光器，导致激光器工作时较不稳定，造成光脉冲的波长和相位产生抖动，影响了光脉冲的质量和稳定性。2、直流光外调制产生方案；将直流光注入到调制器中进行调制，直接产生光脉冲。这种方案简单易行，但是输出的光脉冲占空比较高，具有明显的非线性啁啾，质量较差。3、锁模激光器/直流光结合非线性压缩级产生方案；将锁模激光器或直流光外调制产生的种子光脉冲注入到基于光纤高非线性效应的非线性压缩级中，以产生高重复频率近高斯型超短光脉冲。为了激发非线性压缩级的高非线性效应，一般需要将种子脉冲通过高功率光纤放大器进行功率放大，但也使得产生的光脉冲信噪比变差，无法保证光脉冲的质量。综上，现有的超短脉冲的产生方案不能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超短脉冲的产生方案的不能产生稳定的高质量无啁啾的超短光脉冲的问题。本专利技术实施例提供了一种超短光脉冲产生设备，该设备包括激光产生模块、相位调制模块、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；所述相位调制模块与所述强度调制器配合，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。可选的，所述强度调制器包括多个马赫曾德尔调制器MZM。多个马赫曾德尔调制器MZM组合可以产生开关窗口宽度较小的光开关。可选的，所述强度调制器为双平行马赫曾德尔调制器。双平行马赫曾德尔调制器可以产生开关窗口宽度较小的光开关。可选的，所述补偿模块为色散介质。所述色散介质能够去除由相位调制器和强度调制器引起的线性啁啾。可选的，所述激光产生模块为激光器，用于产生直流光信号。可选的，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。光信号经过相位调制器可以使光信号具有与射频电源的射频信号相对应的相位。可选的，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信号，其中，所述移相器可以调节所述射频电源输出的射频信号的相位。射频电源和移相器的组合可以调节提供的射频信号的相位，使输入到相位调制模块的射频信号和输入到强度调制器的射频信号具有一定的相位差，有利于强度调制器抑制光信号中非线性啁啾。可选的，所述滤波器为可编程光带通滤波器OBPF。调节OBPF可实现不同的光谱整形效果。可选的，所述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。可选的，所述色散介质的长度是根据所述色散介质的色散特性、所述相位调制模块和所述强度调制器确定的。色散介质选择适当的长度才能使光信号中的线性啁啾去除。本专利技术实施例提供了一种产生超短光脉冲的方法，该方法包括：相位调制模块与强度调制器对激光产生模块产生的直流光信号进行相位调制和强度调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所述相位调制模块和所述强度调制器提供射频信号；滤波器对所述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；补偿模块对所述滤波器输出的光信号进行线性啁啾补偿，使所述补偿模块输出超短光脉冲。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一种超短光脉冲产生设备结构示意图；图2为本专利技术实施例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双平行马赫曾德尔调制器的结构示意图；图4为本专利技术实施例双平行马赫曾德尔调制器的射频信号输入端示意图；图5为本专利技术实施例双平行马赫曾德尔调制器的直流偏置调节端口示意图；图6为本专利技术实施例的另一种超短光脉冲的产生设备的结构示意图；图7为本专利技术实施例经过相位调制器后具有啁啾的直流光信号的光谱图；图8为本专利技术实施例经DPMZM调制后的光脉冲的波形图；图9为本专利技术实施例经DPMZM调制后的光脉冲的光谱图；图10为本专利技术实施例经高斯型OBPF整形后的光脉冲的光谱图；图11为本专利技术实施例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图；图12为本专利技术实施例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13为本专利技术实施例经近矩形OBPF整形后的光脉冲的光谱图；图14为本专利技术实施例色散介质输出端口的另一种光脉冲的波形和sinc函数曲线的拟合图；图15为本专利技术实施例一种产生超短光脉冲方法流程示意图。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100、相位调制模块101、强度调制器102、滤波器103、补偿模块104以及射频电源模块105；所述激光产生模块100、所述相位调制模块101、所述强度调制器102、所述滤波器103、以及所述补偿模块104依次连接；所述射频电源模块105分别为所述相位调制模块101和所述强度调制器102提供射频信号。所述激光产生模块可以是激光器，能够产生直流光信号，激光器只是举例说明，凡是可以产生直流光信号的器件均可以作为激光产生模块。所述相位调制模块用于对激光产生模块产生的直流光信号进行相位调节，由于所述射频电源模块为所述相位调制模块提供的信号为射频信号，使得光信号在经过由射频信号驱动的所述相位调制模块后，直流光信号中包含了啁啾及与射频信号对应的相位变化。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。如图2所示，所述相位调制模块20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、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；所述相位调制模块与所述强度调制器配合，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、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；所述相位调制模块与所述强度调制器配合，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，所述强度调制器包括多个马赫曾德尔调制器MZM。3.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述强度调制器为双平行马赫曾德尔调制器DPMZM。4.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述补偿模块为色散介质。5.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。6.如权利要求1或5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。7.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...

【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