一种时间透镜成像系统技术方案

一种时间透镜成像系统，所述成像系统包括输入段光纤、时间透镜和输出段光纤，泵浦光与信号光在高非线性介质中发生四波混频形成时间透镜效应时，泵浦光脉宽Tp小于等于阈值宽度Tp‑th，即Tp≤Tp‑th，窄的泵浦光脉冲经过充分色散展宽之后，在与信号光发生四波混频时能够提供一个平坦化的幅值，使信号光的波形得到很好的保持。本发明专利技术提出了一种完全消除偏差、高分辨的时间透镜成像系统。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种时间透镜成像系统。
技术介绍
时间透镜是指能够对光信号产生二次时间相移的光器件。光电相位调制器可以形成时间透镜，但产生的二次相位比较小，只有几个π；交叉相位调制、和/差频也可形成时间透镜，但要求泵浦光的功率必须非常高。相比之下，利用四波混频(FWM)效应实现时间透镜，不需要很高的输入功率，而且能够获得较大的相位调制。此外，在FWM过程中，信号光和产生的闲置光波长非常接近，这在光通信领域内是非常有用的，因为发射和接受可以采用相同或相近的光电器件，大大节省了系统成本。因此，在光通信领域中的信号处理方面，首选利用FWM效应来实现时间透镜。电场幅度分别为Es(t)和Ep(t)的信号光与泵浦光发生FWM作用，产生的闲置波电场幅度闲置光Eidler相对于输入的信号光Es而言引入了二次相移，这是FWM效应产生时间透镜效果的基本原理。由输入段光纤(二阶色散量为φ″1＝β2sLs)、时间透镜(焦距色散为φ″f＝-φ″p/2＝-β2pLp/2)、输出段光纤(二阶色散量为φ″2＝β2iLi)三部分形成一个时间透镜成像系统。前后两段光纤的色散量分别为φ″1＝β2sLs，φ″2＝β2iLi，时间透镜的焦距色散完全由泵浦光所历经的色散来决定，φ″f＝-φ″p/2＝-β2pLp/2，β2s、β2i分别为两段光纤的二阶色散系数，β2p是泵浦光传输光纤的二阶色散系数；Ls、Li分别为前后两段光纤的长度，Lp是泵浦光历经色散展宽的光纤的长度。当两段光纤的二阶色散量φ″1、φ″2与时间透镜的焦距色散φ″f之间满足成像条件时，就可以实现对输入光信号的放大或压缩，其中放大倍数M＝φ″2/φ″1。如何通过选择成像系统参数，有效提高成像的分辨率，是一个值得研究的问题。
技术实现思路
为了克服现有时间透镜成像系统精度不高的缺点，本专利技术提出了一种完全消除偏差、高分辨的时间透镜成像系统。为了解决上述技术问题本专利技术采用的技术方案是：一种时间透镜成像系统，所述成像系统包括输入段光纤、时间透镜和输出段光纤，泵浦光与信号光在高非线性介质中发生四波混频形成时间透镜效应时，泵浦光脉宽Tp小于等于阈值宽度Tp-th，即Tp≤Tp-th，窄的泵浦光脉冲经过充分色散展宽之后，在与信号光发生四波混频时能够提供一个平坦化的幅值，使信号光的波形得到很好的保持。进一步，泵浦光脉宽Tp等于阈值宽度Tp-th。当然，泵浦光脉宽Tp取小于阈值宽度Tp-th的数值也可以。再进一步，所述成像系统的时间透镜由信号光与泵浦光在高非线性光纤中发生FWM效应来实现。或者是：所述成像系统的时间透镜由信号光与泵浦光在高非线性硅介质波导中的FWM效应来实现。本专利技术的有益效果体现在：系统通过选择较窄的泵浦脉宽，使泵浦光通过色散展宽，在与信号光发生四波混频时提供了平坦化的幅值，从而很好地保持了输入信号的波形轮廓，提高了成像系统的分辨率。附图说明图1是本专利技术的系统构图。图1中，1-输入段光纤，2-时间透镜，3-输出段光纤。图2是时间透镜的基本原理图，信号光通过与泵浦光之间的四波混频而获得了二次相位变化。图3是一对脉宽为1ps、间距为8ps的光脉冲对在成像系统中的输入、输出波形，输出信号脉宽相对于输入信号的脉宽放大了M＝20倍，其中，(a)是输入波形，(b)是输出波形。图4是放大倍数与理论值的偏差随泵浦脉宽的变化曲线。具体实施方式下面结合附图通过具体实施方式对本专利技术作进一步说明，但本发明的保护范围并不限于此。参照图1～图4，一种时间透镜成像系统，所述成像系统包括输入段光纤、时间透镜和输出段光纤，泵浦光与信号光在高非线性介质中发生四波混频形成时间透镜效应时，泵浦光脉宽Tp小于等于阈值宽度Tp-th，即Tp≤Tp-th，窄的泵浦光脉冲经过充分色散展宽之后，在与信号光发生四波混频时能够提供一个平坦化的幅值，使信号光的波形得到很好的保持。本实施例的泵浦光的阈值脉宽Tp-th，是通过一系列仿真计算得出来的。参照图4，在满足的成像条件之下，成像系统参数为：信号光初始脉宽为T0＝1ps,光脉冲对间距为ΔT＝8ps，β2s＝-20ps2/km，β2i＝20ps2/km，Ls＝1km，Lp＝2km，β2p和Li要视不同的放大倍数M按照成像公式的要求分别进行选择。如图4所示，当泵浦脉宽Tp从0.15ps～1.25ps之间变化时，测量成像系统输出光脉冲对间距的放大倍数M与理想间距M0＝φ″2/φ″1＝β2iLi/β2sLs＝-Li/Ls的偏差δM＝M-M0。在M0＝10,20,30三种不同的放大倍数之下，得到完全相同的变化局势，即当Tp≤Tp-th，Tp-th＝0.4ps时，成像系统的分辨率非常高，放大倍数完全等同于理论值。相反，当Tp＞Tp-th时，实际系统的放大倍数与理论值之间就会出现偏差，泵浦脉宽越宽，放大倍数越大，成像系统的分辨率会逐步降低。在实际的系统中，泵浦脉宽的最佳取值为Tp＝Tp-th，因为太窄的泵浦脉冲会导致输出信号的幅度降低，我们需要在分辨率与输出幅值之间进行折中选择。实例1：一种时间透镜成像系统，包括输入段光纤1，时间透镜2，输出段光纤3，所述时间透镜2由信号光和泵浦光在高非线性光纤中发生FWM来实现。时间透镜中的泵浦光脉宽采用较小的值Tp＝Tp-th时，能够完全消除系统偏差，提高成像系统的分辨率，改善系统性能，。实例2：一种时间透镜成像系统，包括输入段光纤1，时间透镜2，输出段光纤3，所述时间透镜2由信号光和泵浦光在高非线性介质波导中发生FWM来实现。时间透镜中的泵浦光脉宽采用较小的值Tp＝Tp-th时，能够完全消除系统偏差，提高成像系统的分辨率，改善系统性能。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种时间透镜成像系统，所述成像系统包括输入段光纤、时间透镜和输出段光纤，其特征在于：泵浦光与信号光在高非线性介质中发生四波混频形成时间透镜效应时，泵浦光脉宽Tp小于等于阈值宽度Tp‑th，即Tp≤Tp‑th，窄的泵浦光脉冲经过充分色散展宽之后，在与信号光发生四波混频时能够提供一个平坦化的幅值，使信号光的波形得到很好的保持。

【技术特征摘要】
1.一种时间透镜成像系统，所述成像系统包括输入段光纤、时间透
镜和输出段光纤，其特征在于：泵浦光与信号光在高非线性介质中发
生四波混频形成时间透镜效应时，泵浦光脉宽Tp小于等于阈值宽度
Tp-th，即Tp≤Tp-th，窄的泵浦光脉冲经过充分色散展宽之后，在与信号
光发生四波混频时能够提供一个平坦化的幅值，使信号光的波形得到
很好的保持。
2.如权利要求1所述的一种时...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭淑琴，蒋佩兰，李伽，任宏亮，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33