專利名稱：波長(zhǎng)可調(diào)諧4飛秒超短光脈沖發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明為光纖通信中的光發(fā)射器件，也就是為高速光纖通信提供光載波的光源，屬于光纖通信中的光器件技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
自從脈沖激光器問世以來，激光脈沖的寬度變得越來越窄，由60年代中期的幾個(gè)納秒(1ns＝10-9s)逐步過渡到幾個(gè)飛秒(1fs＝10-15s)，如此短的脈沖寬度在超快物理與化學(xué)過程的研究、超高速通信方面的應(yīng)用等領(lǐng)域正發(fā)生著不可替代的作用。自20世紀(jì)60年代第一代激光器誕生以來，由于它具有單色性好、相干性好、高亮度等優(yōu)點(diǎn)，從而使激光技術(shù)得到飛速的發(fā)展，其中發(fā)展的一個(gè)重要方向是輸出脈沖寬度越來越窄，這一領(lǐng)域可以分為四個(gè)發(fā)展階段20世紀(jì)60年代中期10-9～10-10秒為第一階段，其特征是鎖模理論的建立和各種鎖模方法的探索，這屬于超短激光脈沖的初始階段；20世紀(jì)70年代中后期10-11～10-12秒為第二階段，其特征是各種鎖模方式和理論逐步成熟，并開始在一些領(lǐng)域中初步應(yīng)用；20世紀(jì)80年代為第三階段，其主要特征是脈寬已經(jīng)進(jìn)入飛秒階段，其基本理論依然是被動(dòng)鎖模，但由于脈沖的碰撞效應(yīng)，使該激光器能穩(wěn)定地在運(yùn)轉(zhuǎn)在飛秒量級(jí)；20世紀(jì)90年代開始了超短激光脈沖的第四階段，這一階段是在激光介質(zhì)方面有了新的突破，特別是自鎖模摻鈦藍(lán)寶石激光器可產(chǎn)生60fs的脈沖。
在超短激光技術(shù)中最具代表性的是飛秒激光技術(shù)，飛秒激光器根據(jù)激光介質(zhì)的不同可分為四類，第一類為有機(jī)染料激光器，它最有效的波段集中在紅光(620nm)附近；第二類是以摻鈦藍(lán)寶石為代表的固體材料為介質(zhì)的固體激光器，它的波長(zhǎng)范圍在近紅外700nm～1.10μm和1.2μm～1.3μm；第三類為多量子阱材料為介質(zhì)的半導(dǎo)體激光器，它具有高增益、低色散、寬譜帶等特征，波長(zhǎng)范圍在1.3μm和1.5μm附近，發(fā)射的波長(zhǎng)符合通信波段的要求，適合作為通信光源，但脈沖寬度在亞皮秒(1ps＝10-12s)量級(jí)；第四類是以摻雜稀土元素的硅(Si)光纖為介質(zhì)的光纖激光器，其發(fā)射波長(zhǎng)也適合光通信要求，且結(jié)構(gòu)緊湊、小巧，但由于光纖本身的特點(diǎn)，在穩(wěn)定性方面不是很好。
在產(chǎn)生超短光脈沖的技術(shù)中，一種重要的技術(shù)就是脈沖壓縮技術(shù)，其基本思想是基于光纖非線性效應(yīng)的應(yīng)用，通過光纖內(nèi)部產(chǎn)生非線性效應(yīng)和色散效應(yīng)，已經(jīng)獲得過5fs的脈沖。光學(xué)壓縮的思想是源于啁啾輻射，即在群速度色散(GVD)存在時(shí)，脈沖的不同分量以不同的速度移動(dòng)，如果脈沖的前沿正好延遲一個(gè)量，使其幾乎和后沿同時(shí)到達(dá)，則輸出的脈沖被壓縮。為使紅移的脈沖前沿速度降低，正啁啾脈沖需要負(fù)的GVD；相反，對(duì)負(fù)啁啾脈沖則需要正的GVD，以降低脈沖的藍(lán)移速度。本發(fā)明基本思想是基于脈沖壓縮理論，首先是把光脈沖經(jīng)過正色散光纖產(chǎn)生強(qiáng)的正GVD，然后再經(jīng)過啁啾鏡多介質(zhì)層反射產(chǎn)生負(fù)啁啾，同時(shí)還利用空間光調(diào)制器進(jìn)行色散補(bǔ)償。這其中是利用啁啾鏡與空間光調(diào)制器共同作用來進(jìn)行脈沖壓縮和色散補(bǔ)償。而一般的壓縮技術(shù)只是利用兩段色散相反的光纖來進(jìn)行脈沖壓縮，這需要兩段光纖的長(zhǎng)度非常精確，并且需要穩(wěn)定的激光光源，由于光纖本身的特點(diǎn)，由兩段色散相反的光纖組成的光脈沖壓縮器不夠穩(wěn)定。本發(fā)明使用啁啾鏡與空間光調(diào)制器工作，能產(chǎn)生穩(wěn)定的光脈沖壓縮。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種超短激光脈沖發(fā)生器，也就是為高速光纖通信提供光載波的光源，該裝置為高速光纖通信系統(tǒng)提供一種良好的發(fā)射器件，較好地解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的各種缺陷，能夠發(fā)射多波長(zhǎng)超短光脈沖，很適合光通信要求。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的該裝置包括有下列部件(如圖1所示)(1)1為鎖模半導(dǎo)體激光器(LD)，它能發(fā)射符合光通信要求波段的多波長(zhǎng)激光束；(2)2、4為偏振分束器(PBS)，控制光束的反饋、輸入和輸出；(3)3為半導(dǎo)體放大器，放大光脈沖功率；(4)6為匯聚鏡；(5)5為啁啾鏡，對(duì)光脈沖進(jìn)行壓縮；(6)7、8、9、14、15為鍍膜平面反射鏡，改變光路；(7)12、13為凹面反射鏡，改變光路；(8)10、11為光柵；(9)16為空間光調(diào)制器(SLM)，補(bǔ)償色散。


圖1是方法與裝置示意圖。
圖2是偏振分束器(PBS)的示意圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，本發(fā)明是以鎖模半導(dǎo)體激光器1為最基本的發(fā)射光源，能發(fā)射1550nm等光通信波段的激光脈沖，脈寬應(yīng)達(dá)到亞皮秒級(jí)(1ps＝10-12s)；把從1中出來的光脈沖耦合到偏振分束器2中，偏振分束器2如圖2所示，17為第一片偏振片，18為法拉第旋光器，19為第二片偏振片，光經(jīng)過第一片偏振片17后，變成偏振光，該偏振光經(jīng)過法拉第旋光器18后，偏振方向旋轉(zhuǎn)45°，與第二片偏振片19方向平行，于是這束光就通過了偏振分束器。如圖1所示，從2中出來的光脈沖經(jīng)過單模光纖的連接進(jìn)入到放大器3中，放大器3是半導(dǎo)體放大器，3把光脈沖進(jìn)行功率放大，放大后的光脈沖束經(jīng)單模光纖的連接耦合進(jìn)入偏振分束器4中，經(jīng)過4的偏振控制后，把光脈沖耦合進(jìn)入正色散的普通單模光纖內(nèi)，光脈沖經(jīng)過功率放大后，能在正色散單模光纖中產(chǎn)生很強(qiáng)的高階極化效應(yīng)，從單模光纖中出來的光脈沖束進(jìn)入啁啾鏡5，光脈沖在啁啾鏡5中經(jīng)過多次反射后使光脈沖得到壓縮，經(jīng)過壓縮的光脈沖在空間中傳輸入射到反射鏡7表面，經(jīng)過7反射后的光脈沖入射到反射鏡14表面，從14反射出來的光脈沖進(jìn)入到光柵11中，經(jīng)11衍射后的光脈沖變?yōu)閮墒@兩束光脈沖輸入到凹面鏡12中，經(jīng)12反射后變?yōu)橐粚?duì)平行光，這兩束平行光垂直入射到空間光調(diào)制器16中進(jìn)行色散補(bǔ)償，空間光調(diào)制器16為液晶材料制成，經(jīng)過16色散補(bǔ)償后的光脈沖束進(jìn)入到凹面鏡13中，經(jīng)過13反射到光柵10內(nèi)，經(jīng)過光柵10干涉后變?yōu)橐皇饷}沖入射到反射鏡15表面，光脈沖經(jīng)15反射后入射到反射鏡9的表面，從9反射的光脈沖入射到反射鏡8的表面，反射鏡8與9平行，從反射鏡8反射的光脈沖入射到匯聚鏡6內(nèi)，匯聚鏡6為凸透鏡，6把經(jīng)過壓縮和色散補(bǔ)償?shù)墓饷}沖作為反饋光耦合進(jìn)入到偏振分束鏡2內(nèi)，上述過程發(fā)生在激光器1輸入偏振分束器2一個(gè)脈沖而下一個(gè)脈沖還未到來(即激光器1射出的兩個(gè)脈沖之間)，此時(shí)從6耦合到2的光脈沖當(dāng)作輸入光源，從2輸出的光脈沖經(jīng)3放大進(jìn)入到4中，重復(fù)上述過程進(jìn)行第二次壓縮，經(jīng)過2次壓縮(2次壓縮過程發(fā)生在激光器1的兩個(gè)脈沖之間)后得到合適脈寬的光脈沖經(jīng)過4輸出。
權(quán)利要求
1.一種超短激光脈沖發(fā)生器，其特征在于該裝置包括有下列部件(1)1為鎖模半導(dǎo)體激光器(LD)，它能發(fā)射符合光通信要求波段的多波長(zhǎng)激光束；(2)2、4為偏振分束器(PBS)，控制光束的反饋、輸入和輸出；(3)3為半導(dǎo)體放大器，放大光脈沖功率；(4)6為匯聚鏡；(5)5為啁啾鏡，對(duì)光脈沖進(jìn)行壓縮；(6)7、8、9、14、15為鍍膜平面反射鏡，改變光路；(7)12、13為凹面反射鏡，改變光束；(8)10、11為光柵；(9)16為空間光調(diào)制器(SLM)，補(bǔ)償色散。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的部件，其特征在于(2)所述的部件為偏振分束器，它們由偏振晶片和分光元件構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的部件，其特征在于(5)所述的部件為啁啾鏡，由具有反射鏡涂層的反射鏡構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的部件，其特征在于(9)所述的部件為空間光調(diào)制器，它是由液晶材料構(gòu)成的調(diào)制器。
全文摘要
一種超短激光脈沖發(fā)生器，該光脈沖發(fā)生器能產(chǎn)生多波長(zhǎng)4飛秒脈寬的超短光脈沖，結(jié)構(gòu)緊湊、小巧、高效率、低損耗、脈寬窄。它是通過光纖和啁啾鏡進(jìn)行自適應(yīng)的脈寬壓縮、空間光調(diào)制器進(jìn)行色散補(bǔ)償。此發(fā)生器可以發(fā)射多波長(zhǎng)的窄光脈沖，可以作為高速光通信系統(tǒng)的光源或光弧子源，具有良好的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)G02F1/35GK1555111SQ200310112918
公開日2004年12月15日 申請(qǐng)日期2003年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月26日
發(fā)明者萬江文, 郭廓, 凌堅(jiān) 申請(qǐng)人:北京郵電大學(xué)