一种调谐受激布里渊散射增益谱宽的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提出一种调谐受激布里渊散射增益谱宽的装置及方法，所述装置包括：光纤卷绕模块，用于卷绕光纤，并对卷绕的光纤进行紧密排列；光纤卷绕控制模块，预设应力分布曲线，通过张力传感器测量光纤在缠绕过程中对所受的张力值的大小，测量得到的张力值与预设的应力分布曲线对应的应力值作差得到偏差量，将偏差量反馈至控制器以动态调节放线的张力，以对光纤施加纵向应变。与其他调谐SBS增益谱线宽的方式相比，本发明专利技术可以通过对光纤在不同的位置设置不同的应力曲线来达到调谐SBS增益谱宽的目的，可控变量多且易实现，为后续在微波光子学中应用和发展以及慢光技术研究中打下良好的基础。基础。基础。

【技术实现步骤摘要】
一种调谐受激布里渊散射增益谱宽的装置及方法


[0001]本专利技术涉及微波光子学领域，尤其涉及一种调谐受激布里渊散射(Stimulated Brillouin Scattering，SBS)增益谱宽的装置及方法。

技术介绍

[0002]当信号在光纤中传输时，电致伸缩会引起广泛的声光效应，而在这些影响中，受激布里渊散射(SBS)会导致单模光纤产生非线性效应。自从1972年Ippen等人最初发现光纤中的SBS现象以来，人们对SBS在理论和实验上开展了广泛研究。在光通信传输系统中，SBS通常会对系统中信号传输产生不好的影响，但是光纤中的SBS非线性特性在微波光子学、慢光研究以及光纤传感等领域具有广泛的应用。
[0003]当光纤中发生布里渊散射效应时，形成的斯托克斯(Stokes)信号光会产生增益频谱特性，而增益谱大小又与布里渊频移有关。由于SBS的增益频谱很窄(约10MHz)，可以近似用洛伦兹谱线分布关系来分析影响增益谱宽的因素，其中通过对光纤施加应变分布、对光纤进行掺杂以及改变温度都可以改变光纤的SBS增益谱宽。近几年来，通过多个科研机构和学者对SBS增益谱的研究，发现SBS增益谱特性在宽带光学频率梳(简称光频梳)的产生、慢光产生和应用等领域具有重大意义。尤其是对于宽带光频梳的生成研究，近年来是研究学者们关注的焦点，其中通过扩展SBS增益谱宽来增加光频梳的梳齿数是一种宽带光频梳的产生方式。现有技术中，大多采用在光纤中添加掺杂剂和温度改变等方式，但是这些手段工艺复杂，控制较困难，成本较高。

技术实现思路
r/>[0004]本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提出了一种调谐受激布里渊散射(SBS)增益谱宽的装置。
[0005]为实现上述专利技术目的，本专利技术的技术方案为：本专利技术实施例的第一方面提供了一种调谐受激布里渊散射增益谱宽的装置，所述装置包括：
[0006]光纤卷绕模块，用于卷绕光纤，并对卷绕的光纤进行紧密排列；
[0007]光纤卷绕控制模块，预设应力分布曲线，通过张力传感器测量光纤在缠绕过程中对所受的张力值的大小，测量得到的张力值与预设的应力分布曲线对应的应力值作差得到偏差量，将偏差量反馈至控制器以动态调节放线的张力，以对光纤施加纵向应变。
[0008]进一步地，光纤卷绕模块包括：机架，在机架上安装有收线端、放线端和排线器；其中，排线器位于收线端、放线端之间。
[0009]进一步地，所述放线端外还均匀设有若干放线过渡杆。
[0010]进一步地，所述收线端经联轴器与伺服电机的输出轴相连，通过伺服电机控制收线端的转动；放线端经联轴器与磁粉制动器的输出轴相连，通过磁粉制动器控制放线端的转动与制动。
[0011]进一步地，所述装置还包括：计米器；所述计米器用于对已卷绕光纤的长度进行计
量，根据测量的长度在预设的应力分布曲线中查找对应的应力值。
[0012]进一步地，将偏差量反馈至控制器以动态调节放线的张力的过程包括：将偏差量反馈至控制器通过PID控制算法以动态调节放线的张力。
[0013]本专利技术实施例的第二方面提供了一种调谐受激布里渊散射增益谱宽的方法，基于上述的调谐受激布里渊散射增益谱宽的装置实现，所述方法包括以下步骤：
[0014]S1，对调谐受激布里渊散射增益谱宽的装置中的器件按需求进行选型，包括磁滞制动器的扭矩选择、张力传感器的精度、伺服电机的功率大小以及排线器的行程大小；
[0015]S2，由光纤的张力系数与相对应变关系确定光纤所能承受的最大应力值，并根据光纤长度预设光纤的应力分布曲线；
[0016]S3，基于上述的调谐受激布里渊散射增益谱宽的装置根据步骤S2预设的光纤的应力分布曲线，对光纤施加纵向应变；
[0017]S4，搭建SBS增益谱测试链路，对被卷绕拉伸光纤进行SBS增益谱测量。
[0018]进一步地，所述步骤S3还包括：在光纤缠绕过程中，将光纤的一端固定于收线端并对已卷绕的光纤表层涂敷用于保持应变的光纤并带胶。
[0019]进一步地，所述步骤S4中的SBS增益谱测试链路包括：激光器，激光器出射激光经隔离器后通过分光器将激光分束成两路光，其中一路光输入到待测光纤中，另一路光输入至光放大器中，经过偏振控制器后再输入到环形器中后又进入到待测光纤中，从而形成的背向布里渊散射光与通过待测光纤中的光合并后通过环形器后共同输入到光电探测器中，二者拍频，然后就可以通过频谱仪观察到待测光纤的SBS增益谱。
[0020]进一步地，激光器出射激光经隔离器后通过分光器将激光分束成两路光的过程具体为：所述分光器选用1：1分光器，激光器出射激光经隔离器后通过1：1分光器将激光分束成功率相同的两路光。
[0021]本专利技术的有益效果：与目前调谐受激布里渊散射(SBS)增益谱宽的方式相比，本专利技术通过一种被动闭环控制方式对光纤施加纵向应变以调谐受激布里渊散射增益谱宽的装置，可以对光纤在不同的位置设置不同的应力曲线来达到调谐SBS增益谱宽的目的，可控变量多且易实现，进而有效地抑制大功率单频光纤激光器中产生的受激布里渊散射效应，最终实现大功率、高光束质量、高稳定性的单频光纤激光输出。该装置结构紧凑、简单，控制操作简单。为推动宽带光频梳产生等微波光子学领域发展及慢光技术研究带来了很重要的作用。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023]图1是本专利技术实施例中调谐受激布里渊散射(SBS)增益谱宽装置的立体结构图；
[0024]图2是本专利技术实施例中调谐受激布里渊散射(SBS)增益谱宽装置的组装图；
[0025]图3是本专利技术实施例中对缠绕光纤施加的应变分布曲线图，(a)和(b)分别为应力梯度斜坡分布曲线和梯度对称分布曲线；
[0026]图4是本专利技术实施例中光纤SBS增益谱测试链路示意图；
[0027]图中，1
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机架；2
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收线端；3
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放线端；4
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排线器；5
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放线过渡杆；6
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张力传感器；7
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磁粉制动器。
具体实施方式
[0028]这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本专利技术相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本专利技术的一些方面相一致的装置和方法的例子。
[0029]在本专利技术使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本专利技术。在本专利技术和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种调谐受激布里渊散射增益谱宽的装置，其特征在于，所述装置包括：光纤卷绕模块，用于卷绕光纤，并对卷绕的光纤进行紧密排列；光纤卷绕控制模块，预设应力分布曲线，通过张力传感器测量光纤在缠绕过程中对所受的张力值的大小，测量得到的张力值与预设的应力分布曲线对应的应力值作差得到偏差量，将偏差量反馈至控制器以动态调节放线的张力，以对光纤施加纵向应变。2.根据权利要求1所述的调谐受激布里渊散射增益谱宽的装置，其特征在于，光纤卷绕模块包括：机架(1)，在机架(1)上安装有收线端(2)、放线端(3)和排线器(4)；其中，排线器(4)位于收线端(2)、放线端(3)之间。3.根据权利要求2所述的调谐受激布里渊散射增益谱宽的装置，其特征在于，所述放线端(3)外还均匀设有若干放线过渡杆(5)。4.根据权利要求2所述的调谐受激布里渊散射增益谱宽的装置，其特征在于，所述收线端(2)经联轴器与伺服电机的输出轴相连，通过伺服电机控制收线端(2)的转动；放线端(3)经联轴器与磁粉制动器的输出轴相连，通过磁粉制动器控制放线端(3)的转动与制动。5.根据权利要求1所述的调谐受激布里渊散射增益谱宽的装置，其特征在于，所述装置还包括：计米器；所述计米器用于对已卷绕光纤的长度进行计量，根据测量的长度在预设的应力分布曲线中查找对应的应力值。6.根据权利要求1所述的调谐受激布里渊散射增益谱宽的装置，其特征在于，将偏差量反馈至控制器以动态调节放线的张力的过程包括：将偏差量反馈至控制器通过PID控制算法以动态调节放线的张力。7.一种调谐受激布里渊散射增益谱宽的方法，基于权利要求1～6任一项所述的调谐...

【专利技术属性】
技术研发人员：李佳，王真真，黄欣雨，张欢，叶德好，张瑾，储涛，
申请(专利权)人：之江实验室，
类型：发明
国别省市：