一种基于时间透镜成像的2的n次幂倍光脉宽放大系统技术方案

一种基于时间透镜成像的2的n次幂倍光脉宽放大系统，包括2×2光耦合器、时间透镜成像放大子系统和带通滤波器，所述时间透镜成像放大子系统为M′＝2倍的时间透镜成像子系统，所述带通滤波器为中心通带

A 2-power optical pulse width amplification system based on time lens imaging

【技术实现步骤摘要】
一种基于时间透镜成像的2的n次幂倍光脉宽放大系统
本专利技术涉及一种基于时间透镜成像的2的n次幂倍光脉宽放大系统，在一个放大倍数为M′＝2的时间透镜成像系统中，通过循环方式，获得M＝2N倍的脉宽放大。
技术介绍
在高速信息处理过程中，经常需要把超短的光脉冲信号进行拉伸放大，才能被低速的设备所精确测量，时间透镜成像技术是降低光信号速率的一种有效技术手段。时间透镜是指能够对光信号产生二次时间相移的一种光器件，光通信领域中的信号处理，首选利用四波混频(FWM)来实现时间透镜效应。电场幅度分别为Es(t)和Ep(t)的信号光与泵浦光发生FWM作用，产生的闲置波电场幅度闲置光Eidler相对于输入的信号光Es而言引入了二次相移，这是FWM产生时间透镜效应的基本原理。由输入段光纤(二阶色散量为φ″1＝β2sLs)、时间透镜(焦距色散为φ″f＝-φ″p/2＝-β2pLp/2)、输出段光纤(二阶色散量为φ″2＝β2iLi)三部分形成一个时间透镜成像系统。前后两段光纤的色散量分别为φ″1＝β2sLs，φ″2＝β2iLi，时间透镜的焦距色散完全由泵浦光所历经的色散来决定，φ″f＝-φ″p/2＝-β2pLp/2，β2s、β2i分别为两段光纤的二阶色散系数，β2p是泵浦光传输光纤的二阶色散系数；Ls、Li分别为前后两段光纤的长度，Lp是泵浦光历经色散展宽的光纤的长度。当两段光纤的二阶色散量φ″1、φ″2与时间透镜的焦距色散φ″f之间满足成像条件时，就可以实现对输入光信号的放大或压缩，其中放大倍数M＝φ″2/φ″1。
技术实现思路
在现有时间透镜成像系统中，放大倍数M＝φ″2/φ″1，当M较大时，φ″2较大，输出光纤较长，导致整个放大系统庞大和复杂化。为了克服和解决系统庞大冗长的问题，本专利技术采用一种循环方式，利用M′＝2倍的时间透镜成像系统来实现M＝2N的放大倍数，使整个系统小型化和简洁化。尤其是，仅仅通过改变输出端的带通滤波器的中心频率，不需要改变系统其它参数，就可以获得理想的放大倍数，使操作大为简化。为了解决上述技术问题本专利技术采用的技术方案是：一种基于时间透镜成像的2的n次幂倍光脉宽放大系统，所述系统包括2×2光耦合器、时间透镜成像放大子系统和带通滤波器，所述时间透镜成像放大子系统为M′＝2倍的时间透镜成像子系统，所述带通滤波器为中心通带的光滤波器，所述2×2光耦合器的一个端口输入信号脉冲，是整个系统的输入端口，一个端口用于输出放大之后的脉冲，与之相连的带通滤波器通过中心通带可以将放大倍数为M＝2N的光脉冲选择输出，所述2×2光耦合器的另外两个端口通过一个M′＝2的2倍时间透镜成像子系统相连成闭环。本专利技术在一个放大倍数为M′＝2的时间透镜成像系统中，通过循环方式实现了M＝2N倍的信号脉宽放大。进一步，所述时间透镜成像子系统由输入段光纤、时间透镜和输出段光纤三部分构成，所述输出段光纤的二阶色散量φ″2是输入段光纤的二阶色散量φ″1的两倍，即所述时间透镜成像子系统的放大倍数M＝φ″2/φ″1＝2，光信号每经过一次2倍时间透镜成像子系统，其脉宽增大为输入时的两倍，光信号在2倍时间透镜成像子系统中循环N次，其脉宽就放大为初始脉宽的2N倍。再进一步，所述时间透镜成像子系统中，由信号光与泵浦光在高非线性光纤中发生FWM来实现时间透镜效应。或者是：由信号光与泵浦光在高非线性介质中发生FWM来实现时间透镜效应。优选的，控制与耦合器输出端相连的带通滤波器的中心频率，使即可将放大倍数为M＝2N的光脉冲选择输出。本专利技术的技术构思为：首先，输入脉冲宽度为ΔT，经过光耦合器之后进入2倍时间透镜成像放大子系统，脉冲宽度放大2倍，经过光耦合器多次循环实现光脉宽的2倍级数增长，耦合器输出端带通滤波器中心通带的设置与放大倍数M相关，只有放大倍数符合要求的光脉冲才能被滤波器选择输出。相对于输入信号宽度ΔT而言，输出信号的脉宽被放大了M＝2N倍。总之，经过一个光耦合器，2倍时间透镜成像放大子系统，以及一个与放大倍数相关的带通滤波器，为实现光脉宽的2N倍放大提供一种全新的实现方案，大大缩短了高倍时间成像系统的光纤长度，而且在不需要更改时间成像系统参数的条件下，仅仅通过设置输出端口的带通滤波器的中心频率就可以实现M＝2N倍的光信号放大。本专利技术的有益效果体现在：光脉冲经过光耦合器、2倍时间透镜成像子系统、的带通滤波器之后，可对脉宽为ΔT的输入信号放大M＝2N倍。该系统的优势尤其体现在缩小了高倍放大系统的光纤使用量，使系统小型化，同时，在不改变时间透镜成像系统参数的条件下，仅仅控制输出带通滤波器的中心频率，即可改变放大倍数。附图说明图1是本专利技术的系统构图，其中包括，光耦合器，2倍时间透镜成像放大子系统，带通光波器。图2是2倍时间透镜成像子系统的结构图。图3是间隔为7ps的一对光脉冲经过系统放大之后变成间隔为112ps(7*24)的输出光脉冲对，经过放大系统之后，光脉冲对间隔放大了M＝24倍，其中，(a)是放大前的输入光脉冲对，(b)是放大后的输出光脉冲对。具体实施方式下面结合附图通过具体实施方式对本专利技术作进一步说明，但本专利技术的保护范围并不限于此。参照图1～图3，一种基于时间透镜成像的2的n次幂倍光脉宽放大系统，所述系统包括2×2光耦合器、时间透镜成像放大子系统和带通滤波器，所述时间透镜成像放大子系统为M′＝2倍的时间透镜成像子系统，所述带通滤波器为中心通带的光滤波器，所述2×2光耦合器的一个端口输入信号脉冲，是整个系统的输入端口，一个端口用于输出放大之后的脉冲，与之相连的带通滤波器通过中心通带将放大倍数为M＝2N的光脉冲选择输出，耦合器的另外两个端口通过一个M′＝2倍的时间透镜成像子系统相连成闭环。所述时间透镜成像子系统中，由信号光与泵浦光在高非线性光纤中发生FWM来实现时间透镜效应。或者是：由信号光与泵浦光在高非线性介质中发生FWM来实现时间透镜效应。优选的，控制光耦合器输出端口的带通滤波器的中心频率，使即可获得M＝2N的放大的光信号输出。参照图2，为满足的成像条件，2倍时间透镜成像子系统的参数选择为：β2s＝20ps2/km，Ls＝1km，β2i＝-20ps2/km，Li＝2km，β2p＝20ps2/km，Lp＝1km。此时，φ″2＝2φ″1，M＝2。图3展示了间隔为7ps的一对光脉冲经过系统放大之后变成间隔为112ps(7*24)的输出光脉冲对。如图1～图3，间隔为ΔT的光脉冲对经过系统变换之后，可输出间隔为2NΔT的放大光脉冲对，其中输出端口的带通滤波器直接控制了放大倍数M＝2N，可根据需要，仅仅更换输出端口的滤波器，而不需要更改时间透镜成像系统的其它参数，即可实现理想的放大倍数。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于时间透镜成像的2的n次幂倍光脉宽放大系统，其特征在于，所述系统包括2×2光耦合器、时间透镜成像放大子系统和带通滤波器，所述时间透镜成像放大子系统为M′＝2倍的时间透镜成像子系统，所述带通滤波器为中心通带

【技术特征摘要】
1.一种基于时间透镜成像的2的n次幂倍光脉宽放大系统，其特征在于，所述系统包括2×2光耦合器、时间透镜成像放大子系统和带通滤波器，所述时间透镜成像放大子系统为M′＝2倍的时间透镜成像子系统，所述带通滤波器为中心通带的光滤波器，所述2×2光耦合器的一个端口输入信号，一个端口与中心通带的光滤波器相连，将输入信号放大M＝2N倍输出；所述2×2光耦合器的另外两个端口通过一个M′＝2倍的时间透镜成像子系统相连成闭环。2.如权利要求1所述的一种基于时间透镜成像的2的n次幂倍光脉宽放大系统，其特征在于，所述时间透镜成像放大子系统由输入段光纤、时间透镜和输出段光纤三部分构成，所述输出段光纤的二阶色散量φ″2是输入段光纤的二阶色散量φ″1的两倍，即φ″2＝2φ″1；所述时间透镜成像子系统的放大倍...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭淑琴，林盈，任宏亮，李胜，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33