專利名稱：多波長高重復(fù)頻率超短脈沖光源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖光源領(lǐng)域，尤其涉及多波長高重復(fù)頻率超短脈沖光纖光源。
背景技術(shù)：
高重復(fù)頻率超短脈沖光纖激光器主要指輸出脈沖寬度在飛秒到皮秒量級的脈沖激光器，它們在超高速光通信網(wǎng)、智能光纖傳感網(wǎng)和超快物理過程測量等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，是近年來激光技術(shù)的前沿方向之一，也是激光器研究領(lǐng)域的一大熱點問題。鎖模光纖激光器是產(chǎn)生高重復(fù)頻率超短脈沖的傳統(tǒng)手段，主要包括主動鎖模、被動鎖模、自鎖模、同步泵浦鎖模等。但是鎖模光纖激光器的輸出波長由增益介質(zhì)和腔長等因素決定，因此通常只能輸出單一波長的超短脈沖。而在超高速光通信網(wǎng)、智能光纖傳感網(wǎng)等實際應(yīng)用領(lǐng)域中，往往要求光源能同時輸出多路不同波長的高重復(fù)頻率超短脈沖，即具有豐富的波長資源。目前采用的主要技術(shù)包括:一是利用輸出不同波長的鎖模半導(dǎo)體激光器陣列集成，但半導(dǎo)體激光器輸出的脈沖寬度較寬、重復(fù)頻率低，同時隨著波長數(shù)量的增力口，光源的制備成本和復(fù)雜程度急劇增加；二是利用鎖模光纖激光器輸出的超短脈沖泵浦高非線性光纖產(chǎn)生超連續(xù)光譜，通過對超連續(xù)光譜進行譜切片的方法獲得多波長超短脈沖輸出，但這類方法獲得的激光相干性顯著惡化，很難滿足實際應(yīng)用領(lǐng)域?qū)庠锤叨认喔尚缘囊螅抑貜?fù)頻率由泵浦激光源決定，不易于調(diào)節(jié)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，克服現(xiàn)有超短脈沖光源輸出波長選擇性差和單一的缺陷，產(chǎn)生多波長高重復(fù)頻率的超短脈沖，為達到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是，多波長高重復(fù)頻率超短脈沖光源，包括:多波長光纖激光器，增益可調(diào)諧摻鉺光纖放大器，光隔離器，寬帶光學(xué)頻率發(fā)生器，射頻信號發(fā)生器和直流穩(wěn)壓源，多波長光纖激光器輸出端接所述的光纖放大器的輸入端，光纖放大器的輸出端經(jīng)光隔離器接寬帶光學(xué)頻率發(fā)生器的輸入端，寬帶光學(xué)頻率發(fā)生器的輸出端經(jīng)另一個光隔離器輸出激光；寬帶光學(xué)頻率發(fā)生器由端面鍍膜光纖、偏振控制器、壓電陶瓷以及鈮酸鋰相位調(diào)制器構(gòu)成，偏振控制器和鈮酸鋰相位調(diào)制器放置于由兩個鍍膜光纖的鍍膜端面構(gòu)成的F-P諧振腔中，輸入寬帶光學(xué)頻率發(fā)生器的激光經(jīng)端面鍍膜光纖、偏振控制器、鈮酸鋰相位調(diào)制器和纏繞在壓電陶瓷上的另一端面鍍膜光纖輸出，直流穩(wěn)壓源與鈮酸鋰相位調(diào)制器的偏置電壓口連接，射頻信號發(fā)生器與鈮酸鋰相位調(diào)制器的射頻口連接。所述的多波長光纖激光器作為種子光源，提供多波長連續(xù)光。所述的偏振控制器作用是調(diào)整F-P諧振腔內(nèi)的激光偏振態(tài)與鈮酸鋰相位調(diào)制器的最小損耗偏振態(tài)一致。所述的鈮酸鋰相位調(diào)制器用于對多波長連續(xù)光進行相位調(diào)制，產(chǎn)生邊頻，從而產(chǎn)生相位相干的寬帶光學(xué)頻率譜。所述的壓電陶瓷用于調(diào)節(jié)纏繞在它上面的光纖的長度，進而改變F-P諧振腔的腔長。本發(fā)明的技術(shù)特點及效果:1、本發(fā)明多波長高重復(fù)頻率超短脈沖光源，將多波長的獲得與高重復(fù)頻率超短脈沖的產(chǎn)生分開，多波長的個數(shù)與超短脈沖重復(fù)頻率、脈寬互不影響，可以分別控制，易于實現(xiàn)多波長高重復(fù)頻率超短脈沖的輸出?？朔爽F(xiàn)有的超短脈沖光源只能實現(xiàn)單一波長輸出的困難。2、產(chǎn)生的多波長超短脈沖的重復(fù)頻率為射頻調(diào)制信號頻率的兩倍，提高了脈沖的重復(fù)頻率。通過調(diào)節(jié)射頻調(diào)制信號的頻率，可以實現(xiàn)任意重復(fù)頻率的超短脈沖輸出。3、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，緊湊，且操作方便，是一種很有潛力的多波長高重復(fù)頻率超短脈沖光源，具有廣泛的應(yīng)用前景。


圖1是本發(fā)明多波長高重復(fù)頻率超短脈沖光源的結(jié)構(gòu)2是本發(fā)明多波長高重復(fù)頻率超短脈沖光源的寬帶光學(xué)頻率發(fā)生器的結(jié)構(gòu)中，1.多波長光纖激光器2.增益可調(diào)諧摻鉺光纖放大器(EDFA)3.光隔離器
4.寬帶光學(xué)頻率發(fā)生器5.端面鍍膜光纖6.偏振控制器(PC) 7.鈮酸鋰相位調(diào)制器8.壓電陶瓷(PZT)9.射頻信號發(fā)生器10.直流穩(wěn)壓源。
具體實施例方式本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種多波長高重復(fù)頻率超短脈沖光源，包括:多波長光纖激光器，增益可調(diào)諧摻鉺光纖放大器，光隔離器，寬帶光學(xué)頻率發(fā)生器，射頻信號發(fā)生器和直流穩(wěn)壓源。其特征為:所述的寬帶光學(xué)頻率發(fā)生器由端面鍍膜光纖、偏振控制器、壓電陶瓷以及鈮酸鋰相位調(diào)制器構(gòu)成，偏振控制器和鈮酸鋰相位調(diào)制器放置于由兩個鍍膜光纖的鍍膜端面構(gòu)成的F-P諧振腔中，部分鍍膜光纖纏繞在壓電陶瓷上，用于改變F-P諧振腔的腔長。所述的多波長光纖激光器輸出端接所述的光纖放大器的輸入端，光纖放大器的輸出端經(jīng)光隔離器接所述的寬帶光學(xué)頻率發(fā)生器的輸入端，該寬帶光學(xué)頻率發(fā)生器的輸出端接光隔離器輸出激光。所述的多波長光纖激光器作為種子光源，提供多波長連續(xù)光。所述的增益可調(diào)諧摻鉺光纖放大器對多波長光纖激光器輸出的連續(xù)光進行放大。所述的光隔離器作用是保證種子光單向注入寬帶光學(xué)頻率發(fā)生器，并防止背向散射光損壞光纖放大器的輸出端面。所述的偏振控制器作用是調(diào)整F-P諧振腔內(nèi)的激光偏振態(tài)與鈮酸鋰相位調(diào)制器的最小損耗偏振態(tài)一致。所述的鈮酸鋰相位調(diào)制器用于對所述的多波長連續(xù)光進行相位調(diào)制，產(chǎn)生邊頻，從而產(chǎn)生相位相干的寬帶光學(xué)頻率譜。所述的壓電陶瓷用于調(diào)節(jié)纏繞在它上面的光纖的長度，進而改變F-P諧振腔的腔長。所述的射頻信號發(fā)生器輸出的射頻調(diào)制信號驅(qū)動鈮酸鋰相位調(diào)制器。所述的直流穩(wěn)壓源，產(chǎn)生直流信號，供給鈮酸鋰相位調(diào)制器直流偏置電壓。
所述的另一光隔離器作用是防止輸出激光反射影響腔內(nèi)激光的分布和形成。多波長光纖激光器輸出多波長連續(xù)光，注入寬帶光學(xué)頻率發(fā)生器，產(chǎn)生的激光在F-P諧振腔的兩個鍍膜端面之間諧振，并由鈮酸鋰相位調(diào)制器調(diào)制形成多波長超短脈沖，在F-P諧振腔的輸出端輸出。下面結(jié)合附圖和具體實施方式
進一步說明本發(fā)明。本發(fā)明多波長高重復(fù)頻率超短脈沖光源的結(jié)構(gòu)如圖1所示。在圖1中，多波長光纖激光器I的輸出端與EDFA2的輸入端相連，EDFA2經(jīng)光隔離器3與寬帶光學(xué)頻率發(fā)生器4的輸入端連接，所述的寬帶光學(xué)頻率發(fā)生器4是內(nèi)嵌鈮酸鋰相位調(diào)制器的F-P諧振腔，偏振控制器6和鈮酸鋰相位調(diào)制器7位于端面鍍膜光纖5的鍍膜端面之間，部分鍍膜光纖纏繞在PZT8上，射頻信號發(fā)生器9與鈮酸鋰相位調(diào)制器7的射頻口連接，直流穩(wěn)壓源10與鈮酸鋰相位調(diào)制器7的偏置電壓口連接，寬帶光學(xué)頻率發(fā)生器4的輸出端經(jīng)光隔離器3輸出激光。本發(fā)明主要是利用多波長光纖激光器和寬帶光學(xué)頻率發(fā)生器產(chǎn)生多波長高重復(fù)頻率超短脈沖，其工作原理是:多波長光纖激光器輸出的多波長連續(xù)光，注入寬帶光學(xué)頻率發(fā)生器，通過調(diào)節(jié)PZT改變F-P腔的腔長，進而改變F-P腔的諧振波長，當(dāng)輸入的多波長連續(xù)光的波長與F-P腔的諧振波長重合時，激光將在F-P諧振腔的兩個鍍膜端面之間不斷往返振蕩，鈮酸鋰相位調(diào)制器在射頻調(diào)制信號的驅(qū)動下，對在腔內(nèi)振蕩的多波長連續(xù)光進行整體調(diào)制，使每個波長產(chǎn)生邊帶，經(jīng)過在F-P腔內(nèi)的多次往返，每個中心波長將產(chǎn)生相位相干的寬帶光學(xué)頻率譜，最后每個中心波長的邊頻光在寬帶光學(xué)頻率發(fā)生器的輸出端各自相干疊加輸出多波長超短脈沖激光，且重復(fù)頻率為射頻調(diào)制信號頻率的兩倍。
權(quán)利要求
1.一種多波長高重復(fù)頻率超短脈沖光源，其特征是，包括:多波長光纖激光器，增益可調(diào)諧摻鉺光纖放大器，光隔離器，寬帶光學(xué)頻率發(fā)生器，射頻信號發(fā)生器和直流穩(wěn)壓源，多波長光纖激光器輸出端接所述的光纖放大器的輸入端，光纖放大器的輸出端經(jīng)光隔離器接所述的寬帶光學(xué)頻率發(fā)生器的輸入端，寬帶光學(xué)頻率發(fā)生器的輸出端經(jīng)另一個光隔離器輸出激光；寬帶光學(xué)頻率發(fā)生器由端面鍍膜光纖、偏振控制器、壓電陶瓷以及鈮酸鋰相位調(diào)制器構(gòu)成，偏振控制器和鈮酸鋰相位調(diào)制器放置于由兩個鍍膜光纖的鍍膜端面構(gòu)成的F-P諧振腔中，輸入寬帶光學(xué)頻率發(fā)生器的激光經(jīng)端面鍍膜光纖、偏振控制器、鈮酸鋰相位調(diào)制器和纏繞在壓電陶瓷上的另一端面鍍膜光纖輸出，直流穩(wěn)壓源與鈮酸鋰相位調(diào)制器的偏置電壓口連接，射頻信號發(fā)生器與鈮酸鋰相位調(diào)制器的射頻口連接。
2.如權(quán)利要求1所述的一種多波長高重復(fù)頻率超短脈沖光源，其特征是，所述的多波長光纖激光器作為種子光源，提供多波長連續(xù)光。
3.如權(quán)利要求1所述的一種多波長高重復(fù)頻率超短脈沖光源，其特征是，所述的偏振控制器作用是調(diào)整F-P諧振腔內(nèi)的激光偏振態(tài)與鈮酸鋰相位調(diào)制器的最小損耗偏振態(tài)一致。
4.如權(quán)利要求1所述的一種多波長高重復(fù)頻率超短脈沖光源，其特征是，所述的鈮酸鋰相位調(diào)制器用于對多波長連續(xù)光進行相位調(diào)制，產(chǎn)生邊頻，從而產(chǎn)生相位相干的寬帶光學(xué)頻率譜。
5.如權(quán)利要求1所述的一種多波長高重復(fù)頻率超短脈沖光源，其特征是，所述的壓電陶瓷用于調(diào)節(jié)纏繞在它上面的光纖的長度，進而改變F-P諧振腔的腔長。
全文摘要
本發(fā)明涉及光纖光源領(lǐng)域。為克服現(xiàn)有超短脈沖光源輸出波長選擇性差和單一的缺陷，產(chǎn)生多波長高重復(fù)頻率的超短脈沖，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是，多波長高重復(fù)頻率超短脈沖光源，包括多波長光纖激光器，增益可調(diào)諧摻鉺光纖放大器，光隔離器，寬帶光學(xué)頻率發(fā)生器，射頻信號發(fā)生器和直流穩(wěn)壓源，多波長光纖激光器輸出端接所述的光纖放大器的輸入端，光纖放大器的輸出端經(jīng)光隔離器接寬帶光學(xué)頻率發(fā)生器的輸入端，寬帶光學(xué)頻率發(fā)生器的輸出端經(jīng)另一個光隔離器輸出激光；寬帶光學(xué)頻率發(fā)生器由端面鍍膜光纖、偏振控制器、壓電陶瓷以及鈮酸鋰相位調(diào)制器構(gòu)成。本發(fā)明主要應(yīng)用于光纖光源的設(shè)計制造。
文檔編號H01S3/13GK103117508SQ201310027019
公開日2013年5月22日 申請日期2013年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月24日
發(fā)明者王肇穎, 高翠芹, 秦旭偉 申請人:天津大學(xué)