一微米波段全光纤负啁啾输出激光源的制作方法
【专利摘要】一种一微米波段的全光纤负啁啾输出激光源，其构成包括窄线宽信号源、2×2端口光开关、光纤隔离器、延时控制光纤、增益介质光纤、波分复用器、位相调制器、带通滤波器、泵浦保护器、泵浦源、任意波形发生器、射频放大器和同步延时控制器。本发明实现了一微米波段的全光纤负啁啾输出激光源，并且通过控制加载在位相调制器上的调制信号可以灵活控制啁啾激光量，具有结构紧凑、高稳定性等特点。
【专利说明】
一微米波段全光纤负啁啾输出激光源
技术领域
[0001]本发明涉及一微米波段激光脉冲，特别是一种能够产生一微米波段激光的全光纤负啁啾输出激光源，利用位相调制器对窄线宽的激光脉冲进行调制，控制激光脉冲的相位，从而获得一微米波段的负啁啾输出。其优点是全光纤化、全正色散介质实现了负啁啾输出，并且能够灵活控制激光的负啁啾量。
【背景技术】
[0002]超短激光脉冲在光通信、激光加工、光检测、激光医疗以及科学研究等众多领域具有重要应用。目前，块状固体激光器和光纤激光器都可以用来产生超短脉冲，其中块状固体激光器系统体积庞大，成本昂贵，且结构复杂，调节困难，维护成本高，对使用环境要求苛亥IJ，因此其应用范围收到了极大的限制。与之相比，光纤激光器则有散热性好、光束质量高、结构紧凑、体积小、成本低、环境稳定性好等优点。然而光纤激光器中长距离的光纤传输，使得色散效应大大增加。
[0003]掺镱光纤激光器产生的I微米附近波长的光在普通的单模光纤中具有正色散，因此想要补偿色散就要在光纤激光器中引入光子晶体光纤、光栅对、棱镜对等负色散元件。对于光子晶体光纤，它与单模光纤的熔接损耗一般较大。而棱镜对、光栅对这类块状元件不利于光纤激光器的集成化。
[0004]为了解决以上问题，本发明实现了全光纤化，全正色散介质实现了负啁啾输出，具有结构紧凑、传输效率高、成本低、调节灵活等优点。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种一微米波段全光纤负啁啾输出激光源，利用位相调制的方法产生具有负啁啾的激光脉冲，克服了传统光纤激光器中产生负啁啾方法的缺点，实现了全光纤化，全正色散介质实现了负啁啾输出，具有结构紧凑、传输效率高、成本低等优点，并且通过对调制信号和调制次数的控制，能够灵活控制输出光的负啁啾量。
[0006]本发明的技术解决方案如下:
[0007]—种一微米波段的全光纤负啁啾输出激光源，其构成包括:窄线宽信号源、2 X 2端口光开关、光纤隔离器、增益介质光纤、波分复用器、位相调制器、带通滤波器、栗浦源、栗浦保护器、任意波形发生器、射频放大器、同步延时控制器，上述元部件的连接关系如下:
[0008]所述的同步延时控制器的第一输出端与所述的2X2端口光开关的控制端相连;所述的同步延时控制器的第二输出端与所述的窄线宽信号源的控制端相连;所述的同步延时控制器的第三输出端与所述的任意波形发生器控制端相连；
[0009]所述的窄线宽信号源的输出端与所述的2X 2端口光开关的第一输入端口相连，该2X2端口光开关的第一输出端口通过光纤依次经过所述的光纤隔离器、增益介质光纤、波分复用器、位相调制器、带通滤波器、2X2端口光开关的第二输入端口构成一个环形腔;所述的2 X 2端口光开关的第二输出端口为本装置的输出端；
[0010]所述的栗浦源的输出端经所述的栗浦保护器与所述的波分复用器的第二输入端相连；
[0011]所述的任意波形发生器的输出端经所述的射频放大器与所述的位相调制器的第二输入端相连。
[0012]所述的同步延时控制器第二输出端输出的触发信号触发所述的窄线宽信号源产生窄线宽信号光经所述的2X2端口光开关的第一输入端进入第一输出端输出进入光纤环形腔，在环形腔内光脉冲经过光纤隔离器、增益介质光纤、波分复用器第一输入端和输出端至_位相调制器，在位相调制器内受到正向调制电调制信号的调制，光脉冲产生负色散，接着从位相调制器输出端输出，经带通滤波器后到达2X2端口光开关第二输入端，完成一次光纤环形腔内的循环，所述的2X2端口光开关由所述的同步延时控制器的第一输出端输出的触发信号控制，使得光信号在环形腔内多次循环通过，所述的窄线宽信号源在腔内循环并获得负色散的累积并放大，直到同步延时控制器控制2X2端口光开关输出激光脉冲。
[0013]所述的同步延时控制器由光电探测器和数字延时脉冲发生器构成。
[0014]所述的光纤隔离器用于隔离反向光，以免造成元件损伤。
[0015]所述的增益介质光纤是掺镱光纤，为一微米波段的信号源提供增益。
[0016]所述的栗浦源作为增益介质的栗浦源。
[0017]所述的栗浦保护器起隔离作用，防止光进入栗浦激光器，造成激光器损坏。
[0018]所述的任意波形发生器产生正向的调制信号，经所述的射频放大器后调制信号得到放大，作用在位相调制器上，用于对光信号进行调制，实现负色散。所述的同步延时控制器控制所述的任意波形发生器输出调制信号的时间，实现调制信号与光信号的时间同步，得到有效调制。
[0019]所述带通滤波器用于抑制环形腔内自发辐射噪声。
[0020]本发明的优点在于:
[0021]1、采用全光纤化的结构，结构紧凑，便于调整。
[0022]2、通过在腔内循环对光脉冲进行调制，最终实现负啁啾激光脉冲的输出，并且通过控制调制信号和循环次数可以灵活控制输出光的负啁啾量。
[0023]3、装置带有放大结构，补偿循环过程中的能量损失，提供一定的增益。
【附图说明】
[0024]图1是本发明一微米波段全光纤负啁啾输出激光源的装置结构示意图。
[0025]图2是2X 2端口光开关工作通路示意图
[0026]图中:
[0027]1-窄线宽信号源;2-2 X 2端口光开关;3_光纤隔离器;4_增益介质光纤;5_波分复用器;6-位相调制器;7-带通滤波器;8-栗浦源;9-栗浦保护器；10-任意波形发生器；11-栗浦保护器;12-—微米波段的负啁啾激光输出；13-2X2端口光开关的第一输入端口 ； 14-2X
2端口光开关的第二输出端口； 15-2 X 2端口光开关的第二输入端口； 16-2 X 2端口光开关的第一输出端口； 17-同步延时控制器;18-2 X 2端口光开关的控制端。
【具体实施方式】
[0028]下面结合实施例和附图对本发明做进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。
[0029]先请参阅图1，图1是本发明一微米波段全光纤负啁啾输出激光源的结构示意图。由图可知，本发明一微米波段全光纤负啁啾输出激光源装置，包括窄线宽信号源I，2X2端口光开关2、光纤隔离器3、增益介质光纤4、波分复用器5、位相调制器6、带通滤波器7、栗浦源8、栗浦保护器9、任意波形发生器10、射频放大器11、同步延时控制器17，上述元部件的连接关系如下:
[0030]所述的同步延时控制器的第一输出端与所述的2X 2端口光开关2的控制端相连；所述的同步延时控制器的第二输出端与所述的窄线宽信号源I的控制端相连;所述的同步延时控制器的第三输出端与所述的任意波形发生器10控制端相连。
[0031 ]所述的窄线宽信号源的输出端与所述的2 X 2端口光开关的第一输入端13相连，该2X2端口光开关2的第一输出端16通过光纤依次经过所述的光纤隔离器3、增益介质光纤4、波分复用器5、位相调制器6、带通滤波器7、2X 2端口光开关2的第二输入端构成一个环形腔;所述的2X2端口光开关的第二输出端14为本装置的输出端；
[0032]所述的栗浦源8经所述的栗浦保护器9与所述的波分复用器5的第二输入端相连；
[0033]所述的任意波形发生器10经所述的射频放大器11与所述的位相调制器6的第二输入端相连；
[0034]所述的同步延时控制器17第二输出端输出的触发信号触发所述的窄线宽信号源I产生窄线宽信号光经所述的2 X 2端口光开关2的第一输入端13和第一输出端16输出进入光纤环形腔，在环形腔内光脉冲经过光纤隔离器3、增益介质光纤4、波分复用器5第一输入端和输出端到达位相调制器6的第一输入端，在位相调制器内受到电调制信号的调制后从位相调制器输出端输出，经带通滤波器7后到达所述2X2端口光开关第二输入端15，完成一次光纤环形腔内的循环，所述的2X2端口光开关2由所述的同步延时控制器17的第一输出端输出的触发信号控制，使得光信号在环形腔内多次循环通过，所述的窄线宽信号源I在腔内循环并获得负色散的累积并放大，直到所述同步延时控制器17控制2X2端口光开关输出激光脉冲。
[0035]所述的波分复用器5的第一输入端经所述的增益介质光纤4与所述的光纤隔离器3的输出端相连，该波分复用器5的输出端与所述的位相调制器6的第一输入端相连，该位相调制器6的输出端与所述的带通滤波器7的输入端相连。
[0036]所述的增益介质光纤4是掺镱光纤，为一微米波段的信号源提供增益。
[0037]所述的栗浦保护器为隔离器或透过栗浦激光波长的滤波器。
[0038]所述的任意波形发生器10产生正向的调制信号，经所述的射频放大器11后调制信号得到放大，作用在位相调制器6上，用于对光信号进行调制，实现负色散。所述的同步延时控制器17控制所述的任意波形发生器输出调制信号的时间，实现调制信号与光信号的时间同步，得到有效调制。
[0039]参见图2，图2是2 X 2端口光开关2的工作通路示意图。2 X 2端口光开关2共有五个端口，其中第一输入端13为光脉冲输入端，第二输出端14为光脉冲输出端，第二输入端15和第一输出端16为环形腔的两个端口，通过控制声光调制器2，可以实现激光脉冲在环形腔内的输入、循环和输出。声光调制器未加控制信号时处于关闭状态，激光脉冲首先经过第一输入端13进入声光调制器，则激光脉冲由第一输入端13衍射到第一输出端16进入光纤环形腔，经过一次循环后到达第二输入端15，最后从第二输出端14输出。若激光在第一输出端16和第二输入端15之间传输时，给声光调制器2加上控制信号，则激光脉冲到达第二输入端15后会被衍射到第一输出端16继续在腔内循环，直到得到期望的负色散量时，去掉控制信号，激光脉冲从第二输出端14输出。
【主权项】
1.一种一微米波段的全光纤负啁啾输出激光源，特征在于其构成包括:窄线宽信号源(1)，2X2端口光开关(2)、光纤隔离器(3)、增益介质光纤(4)、波分复用器(5)、位相调制器(6)、带通滤波器(7)、栗浦源(8)、栗浦保护器(9)、任意波形发生器(10)、射频放大器(11)、同步延时控制器(17)，上述元部件的连接关系如下:所述的同步延时控制器(17)的第一输出端与所述的2X2端口光开关(2)的控制端(18)相连;所述的同步延时控制器(17)的第二输出端与所述的窄线宽信号源(I)的控制端相连；所述的同步延时控制器(17)的第三输出端与所述的任意波形发生器(10)控制端相连；所述的窄线宽信号源(I)的输出端与所述的2 X 2端口光开关(2)的第一输入端口( 13)相连，该2 X 2端口光开关(2)的第一输出端口(16)通过光纤依次经过所述的光纤隔离器(3)、增益介质光纤(4)、波分复用器(5)、位相调制器(6)、带通滤波器(7)、2X2端口光开关(2)的第二输入端口(15)构成一个环形腔;所述的2 X 2端口光开关(2)的第二输出端口( 14)为本装置的输出端； 所述的栗浦源(8)的输出端经所述的栗浦保护器(9)与所述的波分复用器(5)的第二输入端相连；所述的任意波形发生器(10)的输出端经所述的射频放大器(11)与所述的位相调制器(6)的第二输入端相连。2.根据权利要求1所述的一微米波段的全光纤负啁啾输出激光源，其特征在于，所述的同步延时控制器(17)由光电探测器和数字延时脉冲发生器构成;该同步延时控制器控制所述的任意波形发生器输出调制信号的时间，实现调制信号与光信号的时间同步，得到有效调制。3.根据权利要求1所述的一微米波段的全光纤负啁啾输出激光源，其特征在于，所述的增益介质光纤是掺镱光纤，为一微米波段的信号源提供增益。4.根据权利要求1所述的一微米波段的全光纤负啁啾输出激光源，其特征在于，所述的栗浦源作为增益介质的栗浦源。5.根据权利要求1所述的一微米波段的全光纤负啁啾输出激光源，其特征在于，所述的任意波形发生器产生正向的调制信号，经所述的射频放大器后调制信号得到放大，作用在位相调制器上，用于对光信号进行调制，实现负色散。6.根据权利要求1所述的一微米波段的全光纤负啁啾输出激光源，其特征在于，所述带通滤波器用于抑制环形腔内自发辐射噪声。7.根据权利要求1所述的一微米波段的全光纤负啁啾输出激光源，其特征在于，所述的波分复用器5的第一输入端经所述的增益介质光纤4与所述的光纤隔离器3的输出端相连，该波分复用器(5)的输出端与所述的位相调制器(6)的第一输入端相连，该位相调制器(6)的输出端与所述的带通滤波器(7)的输入端相连。
【文档编号】H01S1/02GK105896234SQ201610289284
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年5月3日
【发明人】汪小超, 李玉荣, 乔治, 井媛媛, 张生佳, 范薇
【申请人】中国科学院上海光学精密机械研究所