本发明专利技术公开了一种多维度调谐温度不敏感的全光纤幅频效应补偿滤波器，属于光纤激光技术及器件领域，对于保偏光纤引入偏振模双折射，通过偏振型光纤分束器实现偏振模干涉，并采用较长的单偏振光纤可以保证注入信号足够高的偏振消光比；通过对偏振控制器施加不同的电压信号，可以同时改变注入保偏光纤中光信号的偏振态及光纤主轴方向上光信号分量的相位差，实现稳定的信号光偏振态控制，并实现光谱透过率调制深度和中心波长的多维度调节；另外保偏光纤采用光子晶体结构，其偏振模色散特性对温度的敏感性较普通保偏光纤钝化30倍以上，可以实现对外界环境温度变化的不敏感，实现幅频效应的稳定补偿；本设计器件集成度高，可靠性好，能有效应用于高功率激光器装置中。
【技术实现步骤摘要】
一种多维度调谐温度不敏感的全光纤幅频效应补偿滤波器
本专利技术属于光纤激光技术及器件领域，具体涉及一种多维度调谐、温度不敏感的全光纤幅频效应补偿滤波器。
技术介绍
高功率激光装置中，为了实现光谱束匀滑和抑制横向受激布里渊散射效应，需要对单纵模种子光源进行相位调制展宽。理论上，相位调制后的脉冲经过理想光传输系统将会保持光脉冲时域形状不变，但实际上由于光传输系统传递函数的不均匀(形状或者相位)，将会导致宽带光脉冲光谱畸变从而影响光脉冲形状。这种相位调制周期信号反映到脉冲时域形状上的现象被称作幅频效应(FM-to-AM)。幅频效应将会影响脉冲功率平衡，严重时还会影响脉冲形状，甚至损坏光学元件。为了抑制幅频效应，提升高功率激光装置实验性能，需要对光谱透过率非均匀的光传输系统进行补偿调节。基于此，申请人于2016年申请了一件申请号为“CN201610032832.0”，名称为“一种可调光谱调制器及其用途”的专利技术专利。在该专利中光谱调制器光纤起偏器对光信号进行起偏，然后通过光纤法兰引入退偏效应并与保偏光纤连接，在保偏光纤中存在的光纤双折射将引入偏振模色散，随后通过光纤准直器输出到空间上利用半波片进行偏振方向旋转，最后再通过检偏器实现偏振干涉并从光纤准直器输出。该专利技术专利提出的梳状可调光谱调制器能有效改变透过率光谱的调制深度，对装置光传输系统的光谱传递函数进行补偿或者预补偿，从而实现幅频效应的补偿抑制。但是该专利技术专利的方案仍存在一定的不足：其采用空间光路设计，稳定性有待提升；且半波片只能实现光信号偏振方向的旋转，即光谱调制器只能实现调制深度的一维调节，对于复杂光传输系统传递函数补偿效果有限。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的在于：为了实现更加稳定和有效的幅频效应补偿要求，本专利技术提出一种多维度调谐且温度不敏感的全光纤幅频效应补偿滤波器。本专利技术采用的技术方案如下：一种多维度温度不敏感的全光纤幅频效应补偿滤波器，用于实现透过率光谱可调，所述全光纤幅频效应补偿滤波器沿光路方向包括依次连接的单偏振光纤1、偏振控制器2、保偏光子晶体光纤3和光纤偏振分束器4；所述单偏振光纤1用于作为起偏器，使得注入滤波器的光信号获得足够高的偏振消光比；所述偏振控制器2采用电控挤压式，用于完成对注入光信号覆盖整个庞加莱球的偏振态变换；所述保偏光子晶体光纤3采用光子晶体结构，用于提供较大的主轴折射率差，同时还用于提供较大的主轴折射率差温度不敏感系数；所述光纤偏振分束器4为偏振相关型器件，主要用于对光信号进行检偏，使得经过保偏光子晶体光纤3色散后的两主轴分量发生偏振干涉，得到周期性的调制光谱，同时配合所述偏振控制器2的使用，对注入光纤分束器4的光信号的偏振方向和光纤两主轴分量的初始相位差均进行调节，从而使滤波器透过率光谱的调制深度和中心波长均可以调节。进一步的，所述单偏振光纤1、偏振控制器2、保偏光子晶体光纤3和光纤偏振分束器4的连接方式为熔接，且所述保偏光子晶体光纤3和光纤偏振分束器4熔接时主轴相差45°。进一步的，所述单偏振光纤1的光纤长度L1至少为4m，用于保证注入信号足够高的偏振消光比。进一步的，所述偏振控制器2包括单模光纤以及四个电极，通过在四个电极施加电压信号驱动，可在四个电极上产生相应的电压信号，从而改变施加给单模光纤的应力并改变光纤折射率，从而改变和调节注入保偏光子晶体光纤3中光信号的偏振态及光纤主轴方向上光信号分量的相位差，实现波片组合的调节。进一步的，滤波器的光谱调制周期所述由保偏光子晶体光纤3的长度和主轴折射率差决定，λ表示光信号中心波长，Δλ表示波长间隔或光谱调制周期，L表示保偏光子晶体光纤3的长度，Δn表示保偏光子晶体光纤3的主轴折射率差。另一方面，本专利技术还提供了一种基于前述任一全光纤幅频效应补偿滤波器对高功率激光进行调制的方法，高功率光脉冲信号通过所述单偏振光纤1注入滤波器，得到高偏振消光比的偏振光；然后调整所述偏振控制器2上的电极电压值对单模光纤进行挤压，从而改变光信号偏振态和保偏光子晶体光纤3中主轴分量的初始相位；经过调节的光信号分别注入保偏光子晶体光纤3和光纤偏振分束器4，使得经过保偏光子晶体光纤3色散后的两主轴分量发生偏振干涉，得到周期性的调制光谱。进一步的，对注入光纤分束器4的光信号偏振方向和光纤两主轴分量的初始相位差均进行调节，从而使所述滤波器透过率光谱的调制深度和中心波长均可以调节。进一步的，所述滤波器的透过率曲线函数H(λ)表示如下：其中表示由光纤法兰的偏振消光比PER引入的偏振方向变化；PER的定义为：PERj＝1/tan2(φj)，在实际应用中，光纤法兰的PER通常为23dB(200)；表示保偏光子晶体光纤3的双折射效应，其中2πLΔn/λ表示保偏光子晶体光纤3的快慢轴累积的相位差，λ表示波长，Δn＝nslow-nfast是保偏光子晶体光纤3的主轴折射率差，典型值为10-4数量级；P表示由光纤偏振分束器4等效的Jones矩阵表示；MPC表示由偏振控制器2等效的Jones矩阵。进一步的，已知偏振控制器2可以等效为一个半波片和一个四分之一波片，所以：其中，δh和δq分别表示半波片和四分之一波片快慢轴引入的相位差，即π和π/2。θh和θq分别代表波片的光轴和x方向的夹角，通过旋转偏振控制器2即可改变θh和θq。将δh＝π和δq＝2/π带入上式，可以得到：和假设入射光为沿x方向偏振的线偏振光分别经过半波片和四分之一波片后的透射光Jones矩阵为和很显然，经过半波片后的透射光x，y两分量相位差固定，与θh无关；经过四分之一波片后的透射光x，y两分量相位差为π/2-arctan(cos2θq)，随着四分之一波片的转动，透射光x，y方向分量相位差随之变化。进一步的，所述光纤偏振分束器4作为检偏器件其Jones矩阵表示为：综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：1、本专利技术提供的一种多维度调谐温度不敏感的全光纤幅频效应补偿滤波器对于保偏光纤引入偏振模双折射，通过偏振型光纤分束器实现偏振模干涉，从而实现光谱透过率周期性调制；2、本专利技术提供的一种多维度调谐温度不敏感的全光纤幅频效应补偿滤波器采用较长的单偏振光纤可以保证注入信号足够高的偏振消光比；3、本专利技术提供的一种多维度调谐温度不敏感的全光纤幅频效应补偿滤波器通过对偏振控制器施加不同的电压信号，可以同时改变注入保偏光纤中光信号的偏振态及光纤主轴方向上光信号分量的相位差，实现稳定的信号光偏振态控制，并实现光谱透过率调制深度和中心波长的多维度调节；4、本专利技术提供的一种多维度调谐温度不敏感的全光纤幅频效应补偿滤波器偏振控制器采用电压控制，可以实现稳定的信号光偏振态控制；5、本专利技术提供的一种多维度调谐温度不敏感的全光纤幅频效应补偿滤波器由于保偏光纤采用光子晶体结构，其偏振模色散特性对温度的敏感性较普通保偏光纤钝化30倍以上，可以实现对外界环境温度变化的不敏感，从而实现幅频效应的稳定补偿；6、本专利技术提供的一种多维度调谐温度不敏感的全光纤幅频效应补偿滤波器在保偏光子晶体光纤和光纤偏振分束器熔接时采用主轴相差45°，使得偏振模干涉效果更好，有利于光谱透过率周期性形成；7、本专利技术提供的一种多维度调谐温度不敏感的全光纤幅频效应补偿滤波器采用了全光纤设计，器件集成度高，可靠性本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多维度温度不敏感的全光纤幅频效应补偿滤波器，用于实现透过率光谱可调，其特征在于，所述全光纤幅频效应补偿滤波器沿光路方向包括依次连接的单偏振光纤(1)、偏振控制器(2)、保偏光子晶体光纤(3)和光纤偏振分束器(4)；所述单偏振光纤(1)用于作为起偏器，使得注入滤波器的光信号获得足够高的偏振消光比；所述偏振控制器(2)采用电控挤压式，用于完成对注入光信号覆盖整个庞加莱球的偏振态变换；所述保偏光子晶体光纤(3)采用光子晶体结构，用于提供较大的主轴折射率差，同时还用于提供较大的主轴折射率差温度不敏感系数；所述光纤偏振分束器(4)为偏振相关型器件，主要用于对光信号进行检偏，使得经过保偏光子晶体光纤(3)色散后的两主轴分量发生偏振干涉，得到周期性的调制光谱，同时配合所述偏振控制器(2)的使用，对注入光纤分束器(4)的光信号的偏振方向和光纤两主轴分量的初始相位差均进行调节，从而使滤波器透过率光谱的调制深度和中心波长均可以调节。
【技术特征摘要】
1.一种多维度温度不敏感的全光纤幅频效应补偿滤波器，用于实现透过率光谱可调，其特征在于，所述全光纤幅频效应补偿滤波器沿光路方向包括依次连接的单偏振光纤(1)、偏振控制器(2)、保偏光子晶体光纤(3)和光纤偏振分束器(4)；所述单偏振光纤(1)用于作为起偏器，使得注入滤波器的光信号获得足够高的偏振消光比；所述偏振控制器(2)采用电控挤压式，用于完成对注入光信号覆盖整个庞加莱球的偏振态变换；所述保偏光子晶体光纤(3)采用光子晶体结构，用于提供较大的主轴折射率差，同时还用于提供较大的主轴折射率差温度不敏感系数；所述光纤偏振分束器(4)为偏振相关型器件，主要用于对光信号进行检偏，使得经过保偏光子晶体光纤(3)色散后的两主轴分量发生偏振干涉，得到周期性的调制光谱，同时配合所述偏振控制器(2)的使用，对注入光纤分束器(4)的光信号的偏振方向和光纤两主轴分量的初始相位差均进行调节，从而使滤波器透过率光谱的调制深度和中心波长均可以调节。2.如权利要求1所述的一种多维度温度不敏感的全光纤幅频效应补偿滤波器，其特征在于，所述单偏振光纤(1)、偏振控制器(2)、保偏光子晶体光纤(3)和光纤偏振分束器(4)的连接方式为熔接，且所述保偏光子晶体光纤(3)和光纤偏振分束器(4)熔接时主轴相差45°。3.如权利要求1所述的一种多维度温度不敏感的全光纤幅频效应补偿滤波器，其特征在于，所述单偏振光纤(1)的光纤长度L1至少为4m，用于保证注入信号足够高的偏振消光比。4.如权利要求1所述的一种多维度温度不敏感的全光纤幅频效应补偿滤波器，其特征在于，所述偏振控制器(2)包括单模光纤以及四个电极，通过在四个电极施加电压信号驱动，可在四个电极上产生相应的电压信号，从而改变施加给单模光纤的应力并改变光纤折射率，从而改变和调节注入保偏光子晶体光纤(3)中光信号的偏振态及光纤主轴方向上光信号分量的相位差，实现波片组合的调节。5.如权利要求1所述的一种多维度温度不敏感的全光纤幅频效应补偿滤波器，其特征在于，滤波器的光谱调制周期所述由保偏光子晶体光纤(3)的长度和主轴折射率差决定，λ表示光信号中心波长，Δλ表示波长间隔或光谱调制周期，L表...
【专利技术属性】
技术研发人员：范孟秋，许党朋，田小程，周丹丹，朱娜，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院激光聚变研究中心，
类型：发明
国别省市：四川,51
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