一种基于外调制技术的双波长超短光脉冲源制造技术

本发明专利技术公开了一种基于外调制技术的双波长超短光脉冲源，包括：激光器（1）、相位调制器A（2）、微波源（3）、1：1电功分器（4）、光波分复用器（5）、光带通滤波器A（6）、光带通滤波器B（7）、光延时线（8）、光耦合器（9）、相位调制器B（10）、移相器（11）和色散补偿介质；所述微波源（3）与1：1电功分器（4）连接；1：1电功分器（4）有两个输出端口，其中一个输出端口与相位调制器A（2）的微波输入端口连接，另一个输出端口与移相器（11）连接；移相器（11）的输出端口与相位调制器B（10）的微波输入端口连接。本发明专利技术为非干涉型结构且避免了传统方案中直流漂移影响，具有优异的环境适应性。

A Dual-wavelength Ultrashort Optical Pulse Source Based on External Modulation Technology

The invention discloses a dual-wavelength ultrashort optical pulse source based on external modulation technology, which comprises a laser (1), a phase modulator A (2), a microwave source (3), a 1:1 power divider (4), an optical wavelength division multiplexer (5), an optical bandpass filter A (6), an optical bandpass filter B (7), an optical delay line (8), and an optical coupler. (9), phase modulator B (10), phase shifter (11) and dispersion compensation medium; the microwave source (3) is connected with 1:1 power divider (4); the 1:1 power divider (4) has two output ports, one of which is connected with the microwave input port of phase modulator A (2), and the other is connected with the phase shifter. The output port of the phase shifter (11) is connected with the microwave input port of the phase modulator B (10). The invention has a non-interference structure, avoids the influence of DC drift in traditional schemes, and has excellent environmental adaptability.

【技术实现步骤摘要】
一种基于外调制技术的双波长超短光脉冲源
本专利技术涉及一种超短光脉冲源，特别是一种基于外调制技术的双波长超短光脉冲源。
技术介绍
超短光脉冲源在军事通信、探测以及很多民用领域都有重要应用。常用的超短光脉冲源产生方案主要有三种，它们主要基于锁模激光器、增益开关激光器以及直流光外调制技术。其中，锁模激光器可以产生具有低相位噪声和近变换极限特点的超短光脉冲。但是，该类方案采用谐振腔结构，因此外界振动和温度等因素会导致跳模甚至失锁等现象，说明它的工作稳定性和环境适应性较差。此外，由于腔长固定，该方案的脉冲重复频率、中心波长以及占空比都难于调谐，不利于实际应用。增益开关激光器也同样面临上述问题。而基于直流光外调制技术的超短光脉冲源方案可以解决上述问题。基于直流光外调制技术的脉冲源方案主要利用电光调制器对直流光进行直接调制，以获得超短光脉冲输出。在该类方案中，电光调制器由外部微波信号驱动，可以通过调谐电光调制器的工作状态、外部微波信号驱动信号的功率及频率来灵活调谐超短光脉冲的占空比和重复频率。而且该类方案无谐振腔结构，因此不存在跳模或失锁等现象，环境适应性较强。因此，基于直流光外调制技术的光脉冲源产生方案受到人们的极大青睐。但是目前已报道的外调制方案多采用电吸收调制器、马赫-曾德尔强度调制器、偏振调制器等作为外调制器。其中，电吸收调制器插入损耗大并且易受静电影响；马赫-曾德尔强度调制器的直流偏置电压会受外界因素变化产生偏移；偏振调制器属于干涉型调制器，因此也容易受到外界环境影响。此外，对于一个直流光输入，上述光脉冲源方案只能产生一个输出脉冲，即不能多波长输出且占空比较大（大于25%），因此不经济也不利于实际应用。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种基于外调制技术的双波长非干涉型超短光脉冲源，解决现有技术方案中存在的静电敏感、占空比高、环境适应性差以及难于双波长输出的问题。一种基于外调制技术的双波长超短光脉冲源，包括：激光器、相位调制器A、微波源、1：1电功分器、光波分复用器、光带通滤波器A、光带通滤波器B、光延时线、光耦合器、相位调制器B、移相器和单模光纤。所述微波源与1：1电功分器连接；1：1电功分器有两个输出端口，其中一个输出端口与相位调制器A的微波输入端口连接，另一个输出端口与移相器连接；移相器的输出端口与相位调制器B的微波输入端口连接。所述激光器与相位调制器A的光输入端口连接；相位调制器A的光输出端口与光波分复用器的输入端口连接；光波分复用器有两个输出端口，其中一个输出端口与光带通滤波器A的输入端口连接，另一个输出端口与光带通滤波器B的输入端口连接；光带通滤波器B的输出端口与光延时线的输入端口连接。所述光耦合器包含两个输入端口，其中一个输入端口与光带通滤波器A的输出端口连接，另一个输入端口与光延时线的输出端口连接；光耦合器的输出端口与相位调制器B的光输入端口连接；相位调制器B的光输出端口与单模光纤连接。所述相位调制器A、光波分复用器、光带通滤波器A、光带通滤波器B共同构成该双波长超短光脉冲源的脉冲切割器部分。系统工作时，微波源输出的正弦信号经过1：1电功分器后，分为相同的两路信号：一路直接驱动相位调制器A；另一路经过移相器移相后驱动相位调制器B。激光器发出的中心波长为λ的直流光被相位调制器A调制，产生随时间周期性变化、且具有对称性的正啁啾和负啁啾。这说明经相位调制后的直流光的瞬时频率将随时间做周期性变化，即相位调制后的直流光光谱将以原中心波长λ为对称中心发生展宽，形成展宽光谱。通过偏移在展宽光谱不同位置的窄带高斯型光带通滤波器，滤出时域上瞬时中心频率与展宽光谱中相对应的部分，形成占空比小于20%的高斯型种子脉冲。由于展宽光谱以直流光中心波长λ对称，因此将高斯型光带通滤波器A和光带通滤波器B分别偏置在展宽光谱对称中心λ的左右两边，即得到两路具有不同中心波长的高斯型种子脉冲，从而实现双波长输出。为进一步降低种子脉冲的占空比，需要对种子脉冲的脉冲宽度进行压缩。为此，将得到的两路种子脉冲通过光耦合器耦合为一路，输入到随后的脉冲压缩器。在此过程中，通过调节光延时线使两路种子脉冲的脉冲峰同步。采用相位调制器B和单模光纤组成脉冲压缩器，对由脉冲切割器产生的种子脉冲进行压缩。当具有较小占空比的高斯型种子脉冲注入相位调制器B后，高斯型种子脉冲的相位将被相位调制器B调制。通过调谐移相器的相位，使种子脉冲峰附近的相位变化呈现近似二次函数的形状，这说明经相位调制器B调制后的种子脉冲峰附近将呈现近似线性变化的正啁啾，而负啁啾和非线性啁啾则分布在脉冲基底附近，即负啁啾和非线性啁啾被脉冲基底抑制。所以利用单模光纤进行色散补偿压缩，形成超短脉冲，同时不会出现明显的基座。因此由脉冲切割器产生的两路种子脉冲经过光延时线同步后，由光耦合器耦合到一起，注入到相位调制器B中。调节移相器的相位，使得两个波长的种子脉冲峰附近呈现近似二次函数形的相位，然后利用单模光纤对两个波长的种子脉冲进行无基座压缩，从而获得两个波长的超短光脉冲输出。本专利技术中所用的相位调制器为非干涉型调制器且工作时无需外部直流偏置，因此具有结构紧凑、环境适应性强且对静电不敏感的特点。此外，与现有技术相比，本专利技术能够产生信道数为输入直流光个数两倍的低占空比光脉冲，因而适合于要求低占空比、多波长输出的工作模式。附图说明图1一种基于外调制技术的双波长超短光脉冲源示意图。1.激光器2.相位调制器A3.微波源4.1：1电功分器5.光波分复用器；6.光带通滤波器A7.光带通滤波器B8.光延时线9.光耦合器；10.相位调制器B11.移相器12.单模光纤。具体实施方式激光器1发出的中心波长为λ的直流光被相位调制器A2调制，产生随时间周期性变化、且具有对称性的正啁啾和负啁啾。这说明经相位调制后的直流光的瞬时频率将随时间做周期性变化，即调制后的直流光光谱将以原中心波长λ为对称中心发生展宽，形成展宽光谱。经相位调制后得到的展宽光谱由波峰复用器5分为两路路，分别输入到光带通滤波器A6和光带通滤波器B7。光带通滤波器A6和光带通滤波器B7分别偏置在展宽光谱的左右两边，得到具有不同中心波长的两路种子脉冲。产生的两路种子脉冲经光延时线8同步后，由光耦合器9耦合到一起，注入到相位调制器B10中。调节移相器11的相位，使得两个不同中心波长的种子脉冲峰附近呈现近似二次形相位，这样便可通过单模光纤12同时对两个不同中心波长的种子脉冲进行无基座压缩，从而获得两个不同中心波长的超短光脉冲输出。一种基于外调制技术的双波长超短光脉冲源，包括：激光器1、相位调制器A2、微波源3、1：1电功分器4、光波分复用器5、光带通滤波器A6、光带通滤波器B7、光延时线8、光耦合器9、相位调制器B10、移相器11和单模光纤12。所述微波源3与1：1电功分器4连接；1：1电功分器4有两个输出端口，其中一个输出端口与相位调制器A2的微波输入端口连接，另一个输出端口与移相器11连接；移相器11的输出端口与相位调制器B10的微波输入端口连接。所述激光器1与相位调制器A2的光输入端口连接；相位调制器A2的光输出端口与光波分复用器5的输入端口连接；光波分复用器5有两个输出端口，其中一个输出端口与光带通滤波器A6的输入端口连接，另一个输出端口与光带通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于外调制技术的双波长超短光脉冲源，包括：激光器（1）、相位调制器A（2）、微波源（3）、1：1电功分器（4）、光波分复用器（5）、光带通滤波器A（6）、光带通滤波器B（7）、光延时线（8）、光耦合器（9）、相位调制器B（10）、移相器（11）和色散补偿介质；所述微波源（3）与1：1电功分器（4）连接；1：1电功分器（4）有两个输出端口，其中一个输出端口与相位调制器A（2）的微波输入端口连接，另一个输出端口与移相器（11）连接；移相器（11）的输出端口与相位调制器B（10）的微波输入端口连接；所述激光器（1）与相位调制器A（2）的光输入端口连接；相位调制器A（2）的光输出端口与光波分复用器（5）的输入端口连接；光波分复用器（5）有两个输出端口，其中一个输出端口与光带通滤波器A（6）的输入端口连接，另一个输出端口与光带通滤波器B（7）的输入端口连接；光带通滤波器B（7）的输出端口与光延时线（8）的输入端口连接；所述光耦合器（9）包含两个输入端口，其中一个输入端口与光带通滤波器A（6）的输出端口连接，另一个输入端口与光延时线（8）的输出端口连接；光耦合器（9）的输出端口与相位调制器B（10）的光输入端口连接；相位调制器B（10）的光输出端口与色散补偿介质连接；所述相位调制器A（2）、光波分复用器（5）、光带通滤波器A（6）、光带通滤波器B（7）共同构成该双波长超短光脉冲源的脉冲切割器；所述相位调制器B（10）和色散补偿介质构成该双波长超短光脉冲源的脉冲压缩器；系统工作时，微波源（3）输出的正弦信号经过1：1电功分器（4）后，分为相同的两路信号：一路直接驱动相位调制器A（2）；另一路经过移相器（11）移相后驱动相位调制器B（10）；激光器（1）发出的中心波长为λ的直流光被相位调制器A（2）调制，产生随时间周期性变化、且具有对称性的正啁啾和负啁啾；经相位调制后的直流光的瞬时频率随时间周期性变化，即相位调制后的直流光光谱以原中心波长λ为对称中心发生展宽，形成展宽光谱；通过偏移在展宽光谱不同位置的窄带高斯型光带通滤波器，滤出时域上瞬时中心频率与展宽光谱中相对应的部分，形成占空比小于20%的高斯型种子脉冲；由于展宽光谱以直流光中心波长λ对称，因此将高斯型光带通滤波器A（6）和光带通滤波器B（7）分别偏置在展宽光谱对称中心λ的左右两边，即得到两路具有不同中心波长的高斯型种子脉冲，实现双波长输出；所述相位调制器B（10）和色散补偿介质构成该双波长超短光脉冲源的脉冲压缩器；脉冲压缩器对由脉冲切割器产生的两路具有不同中心波长的高斯型种子脉冲进行压缩；当脉冲切割器产生的两路种子脉冲经过光延时线（8）同步后，由光耦合器（9）耦合到一起，注入到相位调制器B（10）中，高斯型种子脉冲的相位被相位调制器B（10）调制；通过调节移相器（11）的相位，使两个波长的种子脉冲峰附近的相位变化呈现近似二次函数的形状，然后利用色散补偿介质对两个波长的种子脉冲峰进行色散补偿压缩，形成两个波长的无基座的超短光脉冲输出。...

【技术特征摘要】
1.一种基于外调制技术的双波长超短光脉冲源，包括：激光器（1）、相位调制器A（2）、微波源（3）、1：1电功分器（4）、光波分复用器（5）、光带通滤波器A（6）、光带通滤波器B（7）、光延时线（8）、光耦合器（9）、相位调制器B（10）、移相器（11）和色散补偿介质；所述微波源（3）与1：1电功分器（4）连接；1：1电功分器（4）有两个输出端口，其中一个输出端口与相位调制器A（2）的微波输入端口连接，另一个输出端口与移相器（11）连接；移相器（11）的输出端口与相位调制器B（10）的微波输入端口连接；所述激光器（1）与相位调制器A（2）的光输入端口连接；相位调制器A（2）的光输出端口与光波分复用器（5）的输入端口连接；光波分复用器（5）有两个输出端口，其中一个输出端口与光带通滤波器A（6）的输入端口连接，另一个输出端口与光带通滤波器B（7）的输入端口连接；光带通滤波器B（7）的输出端口与光延时线（8）的输入端口连接；所述光耦合器（9）包含两个输入端口，其中一个输入端口与光带通滤波器A（6）的输出端口连接，另一个输入端口与光延时线（8）的输出端口连接；光耦合器（9）的输出端口与相位调制器B（10）的光输入端口连接；相位调制器B（10）的光输出端口与色散补偿介质连接；所述相位调制器A（2）、光波分复用器（5）、光带通滤波器A（6）、光带通滤波器B（7）共同构成该双波长超短光脉冲源的脉冲切割器；所述相位调制器B（10）和色散补偿介质构成该双波长超短光脉冲源的脉冲压缩器；系统工作时，微波源（3）输出的正弦信号经过1：1电功分器（4）后，分为相同的两路信号：一路直接驱动...

【专利技术属性】
技术研发人员：王强，张伟，熊健，
申请(专利权)人：北京遥感设备研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11