一种超快脉冲压缩系统技术方案

本实用新型专利技术适用于激光技术领域，提供了一种超快脉冲压缩系统，包括：硅表面绝缘衬底、高分子有机聚合物衬底、压电陶瓷系统和低维层状材料；硅表面绝缘衬底的硅表面制备有波导和光栅耦合器；高分子有机聚合物衬底与波导贴合，高分子有机聚合物衬底与波导之间包括有低维层状材料，高分子有机聚合物衬底的两端覆盖在压电陶瓷系统上；压电陶瓷系统通过高分子有机聚合物衬底对低维层状材料提供均匀的横向应力，从而调制光脉冲信号的脉冲宽度。本实用新型专利技术所提供的超快脉冲压缩系统结构紧凑、受力面积均匀、具有较长的使用寿命和较高的抗疲劳性能，能够主动控制脉冲压缩程度，具有批量可控制备，片上集成等优点。

An ultra fast pulse compression system

【技术实现步骤摘要】
一种超快脉冲压缩系统
本技术涉及激光
，尤其涉及一种超快脉冲压缩系统。
技术介绍
随着科学的发展，很多如激光热核反应、激光同位素分离、精密测距等的应用技术均要求能够获得超短脉冲，因此激光器的应用也越来越广泛。而相比与连续型激光器，脉冲型激光器能够输出高峰值功率，大重复频率的脉冲序列，可以在生物成像，环境传感，医疗和基础研究等领域作为一种理想的测试光源。对于输出脉冲特性的优化，目前主要的方案是使用固体光学组件，通过色散和非线性作用，使脉冲的宽度得到有效的压缩。然而，该类型的方案虽然能够有效的对输入脉冲进行脉宽压缩，但受限与系统内固体器件的空间光路搭建，该压缩装置易被外部环境影响，较难集成化封装，制备成本高等不足。另外，该类型的压缩系统需要通过手动调节的方式改变对输入脉冲的压缩效果，操作难度大，对操作经验的要求较高。由于上述缺点限制了固体光学组件搭建的压缩系统的实际应用。
技术实现思路
本技术的主要目的在于提出一种超快脉冲压缩系统，以解决现有技术中对输入脉冲进行脉宽压缩时，压缩装置易被外部环境影响，较难集成化封装，制备成本高等不足，且需要通过手动调节的方式改变对输入脉冲的压缩效果，操作难度大，对操作经验的要求较高的问题。为实现上述目的，本技术实施例第一方面提供一种超快脉冲压缩系统，所述系统包括：硅表面绝缘衬底、高分子有机聚合物衬底、压电陶瓷系统和低维层状材料；所述硅表面绝缘衬底的硅表面制备有波导和光栅耦合器；所述高分子有机聚合物衬底与所述波导贴合，所述高分子有机聚合物衬底与所述波导之间包括有所述低维层状材料，所述高分子有机聚合物衬底的两端覆盖在所述压电陶瓷系统上；所述压电陶瓷系统通过高分子有机聚合物衬底对低维层状材料提供均匀的横向应力，从而调制所述光脉冲信号的脉冲宽度；所述波导传输所述光脉冲信号；所述光栅耦合器引导所述光脉冲信号进入所述波导，并以预设的输出比将所述调制后的光脉冲信号输出所述波导。结合本技术第一方面，本技术第一方面的第一实施方式中，所述波导包括波导传输区和隔离区；所述隔离区将所述波导划分为N个所述波导传输区，N为大于1的整数；所述光脉冲信号在所述波导传输区中传输。结合本技术第一方面的第一实施方式，本技术第一方面的第二实施方式中，所述波导传输区包括脉冲宽度调制区；所述光脉冲信号在所述脉冲宽度调制区中传输并进行脉冲宽度调制。结合本技术第一方面的第一实施方式和第二实施方式，本技术第一方面的第三实施方式中，所述脉冲宽度调制区包括所述高分子有机聚合物衬底与所述波导贴合的区域。结合本技术第一方面，本技术第一方面的第四实施方式中，所述光栅耦合器包括输入耦合光栅和输出耦合光栅；所述输入耦合光栅和所述输出耦合光栅制备在所述波导两侧；所述输入耦合光栅将所述光脉冲信号耦合进入所述波导；所述输出耦合光栅以预设的输出比，将所述调制后的光脉冲信号输出所述波导。结合本技术第一方面，本技术第一方面的第五实施方式中，所述高分子有机聚合物衬底包括通过高分子有机聚合物制备的薄膜。结合本技术第一方面，本技术第一方面的第六实施方式中，所述压电陶瓷系统包括两个压电陶瓷；所述两个压电陶瓷分别设置在所述波导两侧。结合本技术第一方面，本技术第一方面的第七实施方式中，所述压电陶瓷系统还包括电平周期性调控装置；所述电平周期性调控装置控制对所述压电陶瓷提供周期性的电压输入，令所述压电陶瓷周期性的横向移动。本技术实施例提供的超快脉冲压缩系统，在硅表面绝缘衬底的硅表面上制备了波导和光栅耦合器，利用光栅耦合器将光脉冲信号引入波导中进行传输，通过波导中倏逝场与低维层状材料的相互作用，压缩光脉冲信号的脉冲宽度，同时利用压电陶瓷系统，通过高分子有机聚合物衬底对低维层状材料提供均匀的横向应力，从而改变低维材料的电子能带，主动调控低维层状材料的非线性光学特性，控制光脉冲信号脉冲宽度的压缩，最后通过光栅耦合器将调制后的光脉冲信号输出波导，实现对光脉冲信号的脉冲宽度的主动压缩调制效果。本技术实施例所提供的超快脉冲压缩系统结构紧凑、受力面积均匀、具有较长的使用寿命和较高的抗疲劳性能，并且不需要手动调节，具有批量可控制备，片上集成等优点。附图说明图1为本技术实施例一所提供的超快脉冲压缩系统的结构示意图；图2为本技术实施例一所提供的光栅耦合器的结构示意图；图3为本技术实施例二所提供的超快脉冲压缩系统的制备方法的实现流程示意图。附图说明：10、超快脉冲压缩系统；11、硅表面绝缘衬底；12、高分子有机聚合物衬底；13、压电陶瓷系统；14、低维层状材料；111、波导；112、光栅耦合器；1121、输入耦合光栅；1122、输出耦合光栅。本技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。在后续的描述中，技术实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。实施例一如图1所示，本技术实施例给出了一种超快脉冲压缩系统10的结构，其包括硅表面绝缘衬底11、高分子有机聚合物衬底12、压电陶瓷系统13和低维层状材料14。在本技术实施例中，超快脉冲压缩系统即基于超快脉冲的压缩系统。在具体应用中，硅表面绝缘衬底11的表面覆盖有材料硅(Si)，可以提高系统的稳定性。在具体应用中，高分子有机聚合物衬底12包括通过高分子有机聚合物制备的薄膜。在实际应用中，高分子有机聚合物可以包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇和聚二甲基硅氧烷中的一种；其厚度可以设置为20～50μm。由于在高分子有机聚合物衬底与波导之间设置低维层状材料，高分子有机聚合物衬底能够将低维层状材料与外部环境隔离，避免低维层状材料被外部环境污染，有效的提高低维层状材料的使用寿命。在具体应用中，低维层状维材料14可以为一维层状材料或二维层状材料，其作为非线性可饱和吸收材料，具有较大的三阶非线性系数，较强的光与材料相互作用和超快的载流子迁移率。本技术实施例所提供的超快脉冲压缩系统中，上述的硅表面绝缘衬底11、高分子有机聚合物衬底12、压电陶瓷系统13和低维层状材料14之间的结构关系如下：硅表面绝缘衬底11的硅表面制备有波导111和光栅耦合器112；高分子有机聚合物衬底12与波导111贴合，高分子有机聚合物衬底12与波导111之间包括有低维层状材料14，高分子有机聚合物衬底12的两端覆盖在压电陶瓷系统13上。在本技术实施例中，波导111，用于传输光脉冲信号，光脉冲信号在硅表面绝缘衬底上所制备的波导传输区中传输时，具有插入损耗低，单模传输等特点。在一个实施例中，波导包括波导传输区和隔离区；隔离区将波导划分为N个波导传输区，N为大于1的整数；光脉冲信号在波导传输本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超快脉冲压缩系统，其特征在于，包括：硅表面绝缘衬底、高分子有机聚合物衬底、压电陶瓷系统和低维层状材料；所述硅表面绝缘衬底的硅表面制备有波导和光栅耦合器；所述高分子有机聚合物衬底与所述波导贴合，所述高分子有机聚合物衬底与所述波导之间包括有所述低维层状材料，所述高分子有机聚合物衬底的两端覆盖在所述压电陶瓷系统上；所述波导传输光脉冲信号；所述压电陶瓷系统通过高分子有机聚合物衬底对低维层状材料提供均匀的横向应力，从而调制所述光脉冲信号的脉冲宽度；所述光栅耦合器引导所述光脉冲信号进入所述波导，并以预设的输出比将所述调制后的光脉冲信号输出所述波导。

【技术特征摘要】
1.一种超快脉冲压缩系统，其特征在于，包括：硅表面绝缘衬底、高分子有机聚合物衬底、压电陶瓷系统和低维层状材料；所述硅表面绝缘衬底的硅表面制备有波导和光栅耦合器；所述高分子有机聚合物衬底与所述波导贴合，所述高分子有机聚合物衬底与所述波导之间包括有所述低维层状材料，所述高分子有机聚合物衬底的两端覆盖在所述压电陶瓷系统上；所述波导传输光脉冲信号；所述压电陶瓷系统通过高分子有机聚合物衬底对低维层状材料提供均匀的横向应力，从而调制所述光脉冲信号的脉冲宽度；所述光栅耦合器引导所述光脉冲信号进入所述波导，并以预设的输出比将所述调制后的光脉冲信号输出所述波导。2.如权利要求1所述的超快脉冲压缩系统，其特征在于，所述波导包括波导传输区和隔离区；所述隔离区将所述波导划分为N个所述波导传输区，N为大于1的整数；所述光脉冲信号在所述波导传输区中传输。3.如权利要求2所述的超快脉冲压缩系统，其特征在于，所述波导传输区包括脉冲宽度调制区；所述光脉冲信号在所述脉冲宽度调制...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫培光，陈浩，尹金德，邢凤飞，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：新型
国别省市：广东,44