專利名稱：基于雙泵浦參量過程的超短脈沖發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光信息技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及ー種基于雙泵浦參量過程的超短脈沖發(fā)生器。
背景技術(shù)：
隨著通信技木地高速發(fā)展，可靠且可調(diào)諧的高重復(fù)率脈沖在光通信技術(shù)領(lǐng)域中具有越來越重要的作用。在骨干通信網(wǎng)絡(luò)中，較低占空比的脈沖可以用來緩解光纖通信中的色散效應(yīng)。另外，這種高重復(fù)率的短脈沖可以應(yīng)用于信號(hào)的解復(fù)用和全光取樣等。強(qiáng)度調(diào)制器雖然也可產(chǎn)生脈沖，但電域的帶寬限制使得產(chǎn)生更短的脈沖變得十分困難。鎖模激光器也是ー種得到短脈沖的方法，然而它需要電子鎖相環(huán)來維持穩(wěn)定性，并且當(dāng)脈沖頻率改變時(shí)，諧振腔的腔長必須隨之改變。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有脈沖發(fā)生器存在電域的受限、不可調(diào)等缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種基于雙泵浦參量過程的超短脈沖發(fā)生器。本發(fā)明采取以下技術(shù)方案基于雙泵浦參量過程的超短脈沖發(fā)生器，包括第一泵浦源(1-1)和第二泵浦源(1-2)、第一摻鉺光纖放大器(2-1)和第二摻鉺光纖放大器(2-2)、第一強(qiáng)度調(diào)制器(3-1)、第一相位調(diào)制器(4-1)、第一偏振控制器(5-1)和第二偏振控制器(5-2)，第一光隔離器(6-1)、第二光隔離器(6-2)和第三光隔離器(6-3)、第一耦合器(7-1)和第二耦合器(7-2)、高非線性光纖(8)、信號(hào)源(9)，第一泵浦波源(1-1)與第一摻鉺光纖放大器(2-1)的一個(gè)端ロ通過光纖相連接，第一摻鉺光纖放大器(2-1)的另ー個(gè)端ロ與第一強(qiáng)度調(diào)制器的第一端ロ(al)通過光纖連接，第一強(qiáng)度調(diào)制器的第二端ロ(bl)與第一相位調(diào)制器(4-1)的第一端ロ(Cl)通過光纖連接，第一相位調(diào)制器的第二端ロ(dl)與第一偏振控制器(5-1)的第一端ロ(el)通過光纖連接,第一偏振控制器(5-1)的第二端ロ(fl)與第一光隔離器(6-1)的第一端ロ(gl)通過光纖連接；第二泵浦波源(1-2)與第ニ摻鉺光纖放大器(2-2)的輸入端ロ通過光纖相連接,第二摻鉺光纖放大器(2-2)的輸出端ロ與第二偏振控制器(5-2)的第一端ロ(e2)通過光纖連接，第二偏振控制器(5-2)的第ニ端ロ(f2)與第二光隔離器(6-2)的第一端ロ(g2)通過光纖連接；第一隔離器(6-1)的第二端ロ(hi)和第一耦合器(7-1)的第一端ロ(i2)通過光纖連接，第二隔離器￠-2)的第二端ロ(h2)通過光纖與第一耦合器(7-1)的第二端ロ(il)連接；第一耦合器(7-1)的公共端ロ(i3)與第二耦合器(7-2)的第一端ロ(jl)通過光纖連接；信號(hào)源(9)與第三隔離器出-3)的第一端ロ(kl)通過光纖連接，第三隔離器￠-3)的第二端ロ(k2)通過光纖與第二耦合器(7-2)的第二端ロ(j2)連接；第二耦合器(7-2)的公共端ロ(j3)通過光纖連接到一段高非線性光纖(8)上，光纖的輸出端可以得到高重復(fù)率的脈沖輸出。優(yōu)選的，第一光耦合器(7-1)的第一端ロ為50%端ロ，第二端ロ為50%端ロ。優(yōu)選的，第二光耦合器(7-2)的第一端ロ為50%端ロ，第二端ロ為50%端ロ。
優(yōu)選的，第一光稱合器(7-1)的工作范圍為1530nm至1570nm,第二光稱合器(7-2)的工作范圍為1500nm至1570nm。優(yōu)選的，泵浦源(1-1)和泵浦源(1-2)所產(chǎn)生的泵浦波波長范圍為1530nm_1570nmo優(yōu)選的，信號(hào)源(9)產(chǎn)生的信號(hào)波長范圍為1500nm-1550nm?；陔p泵浦參量過程的超短脈沖發(fā)生器通過非線性效應(yīng)的作用能產(chǎn)生頻率可調(diào)諧的高重復(fù)率脈沖。參量放大器是通過四波混頻過程對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大，而如果對(duì)泵浦波進(jìn)行正弦強(qiáng)度調(diào)制，參量增益受相位失配的影響將隨之變化，若控制有關(guān)參數(shù)使得泵浦波功率從最大值減小時(shí)增益驟減，這將導(dǎo)致所產(chǎn)生閑頻波的幅度突然地減小，從而產(chǎn)生脈沖。之所以采用雙泵浦結(jié)構(gòu)，是因?yàn)樗牟ɑ祛l過程是高度偏振 相關(guān)的，如果輸入的兩個(gè)泵浦波是正交偏振的，則可以使得該過程變成偏振無關(guān)。該過程不僅是在光纖中發(fā)生，而且所產(chǎn)生脈沖頻率是可調(diào)諧的。本發(fā)明采用兩個(gè)正交偏振的泵浦波，能夠較好地消除偏振效應(yīng)的影響；其中ー個(gè)泵浦波功率被強(qiáng)度調(diào)制，影響參量放大過程中的相位匹配，使得參量增益變化。通過調(diào)節(jié)信號(hào)波波長，使得相應(yīng)頻率處產(chǎn)生閑頻波的脈沖。本發(fā)明首先采用摻鉺光纖増益介質(zhì)放大輸入泵浦，通過將被調(diào)制的泵浦波與信號(hào)波耦合到高非線性光纖中，滿足相位匹配發(fā)生四波混頻從而產(chǎn)生脈沖。本發(fā)明脈沖發(fā)生器易于光纖系統(tǒng)集成、脈沖頻率可調(diào)諧、脈沖重復(fù)率高，其特別適于光通信系統(tǒng)技術(shù)中的應(yīng)用。


圖1為本發(fā)明脈沖發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為經(jīng)過強(qiáng)度調(diào)制器調(diào)制的輸入泵浦波。圖3 (a)、圖3 (b)分別為仿真所產(chǎn)生的脈沖序列和單個(gè)脈沖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作詳細(xì)說明。如圖1所示，基于雙泵浦參量過程的超短脈沖發(fā)生器包括第一泵浦源1-1和第二泵浦源1-2、第一摻鉺光纖放大器2-1和第二摻鉺光纖放大器2-2、第一強(qiáng)度調(diào)制器3-1、第一相位調(diào)制器4-1、第一偏振控制器5-1和第二偏振控制器5-2,第一光隔離器6-1、第二光隔離器6-2和第三光隔離器6-3、第一稱合器7-1和第二稱合器7-2、高非線性光纖8、信號(hào)源9。泵浦源1-1和泵浦源1-2產(chǎn)生的泵浦波等距離分布在零色散波長1550nm兩邊，波長范圍為1530nm-1570nm。信號(hào)源9產(chǎn)生的信號(hào)波長范圍為1500nm-1550nm。第一光稱合器工作范圍為1530nm至1570nm，第二光耦合器工作范圍為1500nm_1570nm。泵浦源1-1與摻鉺光纖放大器2-1的一個(gè)端ロ通過光纖相連接，摻鉺光纖放大器2-1的另ー個(gè)端ロ與第一強(qiáng)度調(diào)制器3-1的端ロ al通過光纖連接，其端ロ bl與第一相位調(diào)制器4-1的端ロ Cl通過光纖連接，第一相位調(diào)制器4-1的端ロ dl與第一偏振控制器5-1的端ロ el通過光纖連接，其另ー個(gè)端ロ H與第一光隔離器6-1的端ロ gl通過光纖連接。圖1中的下部分即第二泵浦源1-2、第二摻鉺光纖放大器2-2、第二偏振控制器5-2、第二光隔離器6-2。泵浦源1-2與第二摻鉺光纖放大器2-2的一個(gè)端ロ通過光纖相連接，摻鉺光纖放大器2-2的另ー個(gè)端ロ與第二偏振控制器5-2的端ロ e2通過光纖連接，第二偏振控制器5-2的端ロ f2與第二光隔離器6-2的端ロ g2通過光纖連接。第一光隔離器6-1的端ロ hi和第一耦合器7-1的50%端ロ i2通過光纖連接，第ニ光隔離器6-2的端ロ h2通過光纖與第一稱合器7-1的50%端ロ il連接。第一稱合器7-1的公共端ロ i3與第二耦合器7-2的50%端ロ jl通過光纖連接。信號(hào)源9與第三隔離器6-3的端ロ kl通過光纖連接，其另ー個(gè)端ロ k2通過光纖與第二耦合器7-2的50%端ロj2連接。第二耦合器7-2的公共端ロ j3通過光纖連接到一段高非線性光纖8上，光纖的輸出端可以得到高重復(fù)率的脈沖輸出?？烧{(diào)泵浦源1-1及泵浦源1-2的輸出功率，控制摻鉺光纖放大器的放大功率。控
制合適的強(qiáng)度調(diào)制頻率以及相位調(diào)制，選擇合適長度的高非線性光纖8，兩個(gè)泵浦波、可調(diào)信號(hào)源在高非線性光纖內(nèi)發(fā)生四波混頻，產(chǎn)生脈沖形式的閑頻波。調(diào)節(jié)信號(hào)波波長可產(chǎn)生對(duì)應(yīng)頻率閑頻波的脈沖。為了盡可能地減少損耗，各個(gè)器件的連接點(diǎn)直接熔接在一起。本發(fā)明基于雙泵浦參量放大的脈沖產(chǎn)生過程1、根據(jù)所需的光脈沖頻率，選擇合適的泵浦波、信號(hào)波波長以滿足四波混頻發(fā)生的條件。2、根據(jù)高非線性光纖長度及其參數(shù)，選擇合適的泵浦波功率。3、根據(jù)所需要的輸入泵浦波功率，選擇合適泵浦源信號(hào)功率以及摻鉺光纖放大器的放大倍數(shù)。4、根據(jù)所需脈沖的重復(fù)率，選擇合適的強(qiáng)度調(diào)制頻率。圖2中強(qiáng)度調(diào)制器的調(diào)制頻率為1GHz。圖3中產(chǎn)生的脈沖序列的重復(fù)率為1GHz，峰值強(qiáng)度的1/2處的脈沖寬度約為0. 2ns。若繼續(xù)増大調(diào)制頻率，產(chǎn)生的脈沖可達(dá)到皮秒級(jí)。本發(fā)明可以得到高重復(fù)率、可調(diào)諧的脈沖輸出。輸出功率受輸入泵浦波功率、信號(hào)波功率、高非線性光纖長度的控制。隨著泵浦源功率的提升以及高非線性光纖材料的普及，其應(yīng)用也將更加廣泛。以上對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例及原理進(jìn)行了詳細(xì)說明，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，依據(jù)本發(fā)明提供的思想，在具體實(shí)施方式
上會(huì)有改變之處，而這些改變也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.基于雙泵浦參量過程的超短脈沖發(fā)生器，其特征是包括第一泵浦源(1-1)和第二泵浦源(1-2)、第一摻鉺光纖放大器(2-1)和第二摻鉺光纖放大器(2-2)、第一強(qiáng)度調(diào)制器(3-1)、第一相位調(diào)制器(4-1)、第一偏振控制器(5-1)和第二偏振控制器(5-2),第一光隔離器(6-1)、第二光隔離器(6-2)和第三光隔離器(6-3)、第一耦合器(7-1)和第二耦合器(7-2)、高非線性光纖(8)、信號(hào)源(9),第一泵浦波源(1-1)與第一摻鉺光纖放大器(2-1)的一個(gè)端口通過光纖相連接，第一摻鉺光纖放大器(2-1)的另一個(gè)端口與第一強(qiáng)度調(diào)制器的第一端口(al)通過光纖連接，第一強(qiáng)度調(diào)制器的第二端口(bl)與第一相位調(diào)制器(4-1)的第一端口(cl)通過光纖連接,第一相位調(diào)制器的第二端口(dl)與第一偏振控制器(5-1)的第一端口(el)通過光纖連接,第一偏振控制器(5-1)的第二端口(fl)與第一光隔離器(6-1)的第一端口(gl)通過光纖連接； 第二泵浦波源(1-2)與第二摻鉺光纖放大器(2-2)的輸入端口通過光纖相連接，第二摻鉺光纖放大器(2-2)的輸出端口與第二偏振控制器(5-2)的第一端口(e2)通過光纖連接，第二偏振控制器(5-2)的第二端口(f2)與第二光隔離器(6-2)的第一端口(g2)通過光纖連接； 第一隔離器(6-1)的第二端口(hi)和第一I禹合器(7-1)的第一端口(i2)通過光纖連接，第二隔離器(6-2)的第二端口(h2)通過光纖與第一耦合器(7-1)的第二端口(il)連接；第一耦合器(7-1)的公共端口(i3)與第二耦合器(7-2)的第一端口(jl)通過光纖連接；信號(hào)源(9)與第三隔離器(6-3)的第一端口(kl)通過光纖連接，第三隔離器(6-3)的第二端口(k2)通過光纖與第二耦合器(7-2)的第二端口(j2)連接；第二耦合器(7-2)的公共端口(j3)通過光纖連接到一段高非線性光纖(8)上，光纖的輸出端可以得到高重復(fù)率的脈沖輸出。
2.如權(quán)利要求1所述的超短脈沖發(fā)生器，其特征在于所述第一光耦合器(7-1)的第一端口為50%端口，第二端口為50%端口。
3.如權(quán)利要求1所述的超短脈沖發(fā)生器，其特征在于所述第二光耦合器(7-2)的第一端口為50%端口，第二端口為50%端口。
4.如權(quán)利要求1一 3任一項(xiàng)所述的超短脈沖發(fā)生器，其特征在于所述第一光耦合器(7-1)的工作范圍為1530nm至1570nm，第二光耦合器(7-2)的工作范圍為1500nm至1570nmo
5.如權(quán)利要求1一 3任一項(xiàng)所述的超短脈沖發(fā)生器，其特征在于所述泵浦源(1-1)和泵浦源(1-2)所產(chǎn)生的泵浦波波長范圍為1530nm- 1570nm。
6.如權(quán)利要求1一 3任一項(xiàng)所述的超短脈沖發(fā)生器，其特征在于所述信號(hào)源(9)產(chǎn)生的信號(hào)波長范圍為1500nm-1550nm。
全文摘要
本發(fā)明公開了基于雙泵浦參量過程的超短脈沖發(fā)生器，包括兩泵浦源、兩摻鉺光纖放大器、強(qiáng)度調(diào)制器、相位調(diào)制器、兩偏振控制器，三光隔離器、兩耦合器、高非線性光纖、信號(hào)源，第一泵浦波源依次通過第一摻鉺光纖放大器、強(qiáng)度調(diào)制器、相位調(diào)制器、第一偏振控制器、第一光隔離器后，與第一耦合器的第一端口連接；第二泵浦波源依次通過第二摻鉺光纖放大器、第二偏振控制器、第二光隔離器后，與第一耦合器的第二端口連接；第一耦合器的公共端口與第二耦合器的第一端口通過光纖連接；信號(hào)源與第三隔離器的第一端口通過光纖連接，第三隔離器的第二端口通過光纖與第二耦合器的第二端口連接；第二耦合器的公共端口通過光纖連接到一段高非線性光纖。
文檔編號(hào)H01S3/09GK103022873SQ20121053598
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月12日
發(fā)明者李齊良, 王哲, 豐昀, 胡淼, 周雪芳, 錢勝 申請(qǐng)人:杭州電子科技大學(xué)