本發(fā)明涉及超短脈沖產(chǎn)生，尤其涉及一種基于非厄米相位匹配的光參量超短脈沖產(chǎn)生裝置及方法。

背景技術：

1、超短激光脈沖串在超快光學中發(fā)揮著重要作用，并已廣泛應用于光頻梳、高速光通信和眼科屈光手術。傳統(tǒng)上，皮秒和飛秒范圍內的激光脈沖串是通過鎖模技術產(chǎn)生的。無論是主動還是被動鎖模，提供周期性增益或損耗反饋的光學諧振腔都是必不可少的，以便選擇性地加強具有固定相位差的光模式并耗散其他光模式。因此，脈沖重復率從根本上受到腔長的限制，重復頻率難以超過1ghz。

2、為了獲得更高重復率的超短脈沖，已經(jīng)提出了幾種機制來直接從連續(xù)波光產(chǎn)生超短光脈沖串，而無需光學增益諧振器。相關技術可分為兩類：一類是利用材料的非線性光學效應，如電光調制梳、交叉相位調制、誘導調制不穩(wěn)定性、絕熱拉曼壓縮等技術，通過材料非線性效應產(chǎn)生級聯(lián)的相位相關邊帶，調節(jié)介質色散和三階極化張量之間的平衡實現(xiàn)脈沖壓縮；另一類是利用線性光學技術，通過“復制”已有脈沖序列，從新排序的方式提高重復頻率，如拍頻多個準連續(xù)波頻率線和啁啾寬帶脈沖延時復制。而光參量放大技術則是另一種極具潛力，間接產(chǎn)生超短脈沖方法，通過使用具有較高重復頻率，寬時間寬度的激光脈沖作為信號光，與連續(xù)或準連續(xù)的泵浦激光經(jīng)過非線性介質中，在滿足相位匹配條件的情況下，拓展信號光的光譜寬度，隨后使用復雜的壓縮裝置壓縮信號脈沖，獲得高重復頻率、窄時間寬度的脈沖。然而參量放大技術通常需要具有寬的工作帶寬，但也需要不同頻率分量之間的嚴格相位匹配條件。后一種約束可以通過使用周期性極化結構或使用雙折射晶體來實現(xiàn)。這些限制因素導致參量放大激光器需要復雜的光學設計，在空間、時域、頻域維度精確調控光場，導致參量放大系統(tǒng)體積龐大造價昂貴。因此，如何形成穩(wěn)定的功率振蕩，實現(xiàn)超短脈沖的產(chǎn)生成為一個亟待解決的問題。

3、上述內容僅用于輔助理解本發(fā)明的技術方案，并不代表承認上述內容是現(xiàn)有技術。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的主要目的在于提供了一種基于非厄米相位匹配的光參量超短脈沖產(chǎn)生裝置及方法，旨在解決如何形成穩(wěn)定的功率振蕩，實現(xiàn)超短脈沖的產(chǎn)生的技術問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于非厄米相位匹配的光參量超短脈沖產(chǎn)生裝置，所述基于非厄米相位匹配的光參量超短脈沖產(chǎn)生裝置包括激光器、強度調制器、強度調制驅動器、非厄米光學結構及波分復用器；

3、所述激光器，用于發(fā)射泵浦光至所述強度調制器；

4、所述強度調制器，用于基于所述泵浦光加載所述強度調制驅動器輸出的正弦波驅動信號，獲得振幅調制的驅動泵浦光，并通過泵浦光耦合聚焦透鏡將所述振幅調制的驅動泵浦光耦合至所述非厄米光學結構；

5、所述非厄米光學結構，用于根據(jù)所述振幅調制的驅動泵浦光將參量增益波導中的閑頻光轉移至參量耗散波導內，獲得參量脈沖信號光，并將所述參量脈沖信號光通過信號光耦合聚焦透鏡耦合輸入至所述波分復用器；

6、所述波分復用器，用于濾除所述參量脈沖信號光內的殘余泵浦光，以獲得光參量超短脈沖。

7、可選地，所述非厄米光學結構包括參量增益波導和參量耗散波導；

8、所述參量增益波導，用于根據(jù)所述振幅調制的驅動泵浦光通過相位匹配條件生成信號光和閑頻光；

9、所述參數(shù)增益波導，還用于將所述閑頻光轉移至所述參量耗散波導內，阻斷所述信號光，以獲得參量脈沖信號光。

10、可選地，所述非厄米光學結構還包括硅基基板；

11、通過晶體鍵合工藝將所述參量增益波導和所述參量耗散波導固定在所述硅基基板上。

12、可選地，所述參量增益波導，還用于確定所述驅動泵浦光的波長和信號光波長；

13、所述參量增益波導，還用于根據(jù)所述驅動泵浦光的波長和信號光波長確定周期激化鈮酸鋰波導的極化周期；

14、所述參量增益波導，還用于根據(jù)所述極化周期確定相位匹配條件。

15、可選地，所述非厄米光學結構還包括參量耗散調制驅動器和金屬電極；

16、所述參量耗散調制驅動器，用于將產(chǎn)生的電壓通過所述金屬電極加載至所述參量耗散波導上，以調制所述參量耗散波導的折射率，產(chǎn)生倏逝波效應；

17、所述參數(shù)增益波導，還用于基于所述倏逝波效應根據(jù)宇稱時間對稱閾值將所述將閑頻光轉移至所述參量耗散波導內，以阻斷所述信號光，獲得參量脈沖信號光。

18、可選地，所述基于非厄米相位匹配的光參量超短脈沖產(chǎn)生裝置還包括耗散激勵光聚焦透鏡；

19、所述耗散激勵光聚焦透鏡，用于將調制的耗散激勵光傳輸至所述參量耗散波導；

20、所述參數(shù)增益波導，還用于根據(jù)宇稱時間對稱閾值將所述閑頻光轉移至所述參量耗散波導，以使所述參量耗散波導基于所述調制的耗散激勵光調制所述閑頻光的光子密度，以阻斷所述信號光，獲得參量脈沖信號光。

21、此外，為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提出一種基于非厄米相位匹配的光參量超短脈沖產(chǎn)生方法，所述基于非厄米相位匹配的光參量超短脈沖產(chǎn)生方法包括：

22、激光器發(fā)射泵浦光至強度調制器；

23、所述強度調制器基于所述泵浦光加載所述強度調制驅動器輸出的正弦波驅動信號，獲得振幅調制的驅動泵浦光，并通過泵浦光耦合聚焦透鏡將所述振幅調制的驅動泵浦光耦合至非厄米光學結構；

24、所述非厄米光學結構根據(jù)所述振幅調制的驅動泵浦光將參量增益波導中的閑頻光轉移至參量耗散波導內，獲得參量脈沖信號光，并將所述參量脈沖信號光通過信號光耦合聚焦透鏡耦合輸入至波分復用器；

25、所述波分復用器濾除所述參量脈沖信號光內的殘余泵浦光，以獲得光參量超短脈沖。

26、本發(fā)明首先通過激光器發(fā)射泵浦光至所述強度調制器，然后強度調制器基于泵浦光加載強度調制驅動器輸出的正弦波驅動信號，獲得振幅調制的驅動泵浦光，并通過泵浦光耦合聚焦透鏡將振幅調制的驅動泵浦光耦合至非厄米光學結構，之后在非厄米光學結構中，根據(jù)調制幅度的變化將參量增益波導中的閑頻光轉移至參量耗散波導，并在參量增益波導中獲得參量脈沖信號光，并將參量脈沖信號光通過信號光耦合聚焦透鏡耦合輸入至波分復用器，最后波分復用器濾除所述參量脈沖信號光內的殘余泵浦光，以獲得光參量超短脈沖。本發(fā)明根據(jù)非厄米光學結構通過構建穩(wěn)定的波導耦合結構，實現(xiàn)非厄米光學系統(tǒng)宇稱時間對稱閾值附近的增益開關效應來直接產(chǎn)生超短脈沖串。

技術特征：

1.一種基于非厄米相位匹配的光參量超短脈沖產(chǎn)生裝置，其特征在于，所述基于非厄米相位匹配的光參量超短脈沖產(chǎn)生裝置包括激光器、強度調制器、強度調制驅動器、非厄米光學結構及波分復用器；

2.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述非厄米光學結構包括參量增益波導和參量耗散波導；

3.如權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述非厄米光學結構還包括硅基基板；

4.如權利要求3所述的裝置，其特征在于，所述參量增益波導，還用于確定所述驅動泵浦光的波長和信號光波長；

5.如權利要求3所述的裝置，其特征在于，所述非厄米光學結構還包括參量耗散調制驅動器和金屬電極；

6.如權利要求3所述的裝置，其特征在于，所述基于非厄米相位匹配的光參量超短脈沖產(chǎn)生裝置還包括耗散激勵光聚焦透鏡；

7.一種基于非厄米相位匹配的光參量超短脈沖產(chǎn)生方法，其特征在于，所述基于非厄米相位匹配的光參量超短脈沖產(chǎn)生方法包括以下步驟：

技術總結
本發(fā)明公開了一種基于非厄米相位匹配的光參量超短脈沖產(chǎn)生裝置及方法，包括：激光器發(fā)射泵浦光至強度調制器；強度調制器基于泵浦光加載強度調制驅動器輸出的正弦波驅動信號，獲得振幅調制的驅動泵浦光，通過泵浦光耦合聚焦透鏡將振幅調制的驅動泵浦光耦合至非厄米光學結構；在非厄米光學結構中，根據(jù)調制幅度的變化將參量增益波導中的閑頻光轉移至參量耗散波導，并在參量增益波導中獲得參量脈沖信號光，將參量脈沖信號光通過信號光耦合聚焦透鏡耦合輸入至波分復用器；波分復用器濾除參量脈沖信號光內的殘余泵浦光，獲得光參量超短脈沖。本發(fā)明通過構建的波導耦合結構，實現(xiàn)非厄米光學系統(tǒng)宇稱時間對稱閾值附近的增益開關效應來直接產(chǎn)生超短脈沖。

技術研發(fā)人員：劉洋,孫曉杰,楊經(jīng)義
受保護的技術使用者：武漢中科銳擇光電科技有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/19