基于非线性光纤的高频超短光脉冲的产生装置制造方法及图纸

一种基于非线性光纤的高频超短光脉冲的产生装置，其特征在于它是由基于调制不稳定性的超高重复频率光脉冲的装置所构成，包括：双频拍频光源、高功率光纤放大器与非线性光纤，双频拍频光源的输出端与高功率光纤放大器相连，高功率光纤放大器的输出端连接非线性光纤，非线性光纤的输出端输出高频超短光脉冲序列。本实用新型专利技术的优越性为：１、针对已有的调制不稳定性产生高频光脉冲的技术缺陷，提出了使用非线性系数高、受激布里渊散射阈值高的非线性光纤来实现高频脉冲产生的装置；２、无需配置电光调制器；３、装置结构简单，方法易于操作，成本低，便于推广。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及光学脉冲仪器，特别是一种基于高非线性光纤产生重复频率可控 的高频、超短光脉冲的装置。
技术介绍
近年来，光纤通信迅猛发展，人们对网络容量的需求也越来越高。要进一步提高光 纤通信网络的容量，除了利用波分复用(WDM)或时分复用(TDM)等复用手段之外，提高单一 信道的传输速率也是提高网络容量的有效方法。研究发展高重复频率(> 40GHz)的优质 超短光脉冲成为提高光通信系统传输速率的一个重要的研究方向。到目前为止，实现高重复频率超短光脉冲的主要方法有利用主动或被动锁模激 光器产生超短光脉冲序列，利用调制不稳定性对拍频相干光源整形压缩实现高重复频率光 脉冲序列等。要得到重复频率大于40GHz的光脉冲，就需要尽量避免使用速率受限制的器 件，如电光调制器等。非线性效应由于其响应速度非常快，且不受电光调制器的限制，成为 产生高重复频率光脉冲的一种非常有效的方法。因此利用调制不稳定性产生的超短光脉冲 的方法具有其它方法所不能比拟的优越性，如很容易得到超过40GHz的重复频率。调制不稳定性的一个明显特征是，在时域上，准连续波被转变为周期性的脉冲序 列。时域上的微小扰动最终可以转化为高重复频率的光脉冲。在国际上，调制不稳定性很 早就被应用于超短光脉冲的产生。其中，利用双频拍频光波形成初始的时域上的扰动成为 研究热点。双频拍频光波产生的高重复频率光脉冲序列的重复频率与拍频光波的频率间隔 相同，通过耦合两个连续光波很容易得到大的拍频间隔。例如，要得到ITHz的高重复频率 的光脉冲，对应的拍频间隔为ITHz，它可以通过耦合波长间隔为8nm的两个激光器得到，这 在光学领域很容易实现。调制不稳定性是非线性介质中的非线性效应与色散综合作用的结 果，利用不同的非线性介质(不同的非线性系数和色散)可以得到不同的高重复频率的光 脉冲。例如，将双频拍频光波通过一个非线性光纤环镜(NFLM)可以产生32GHz光脉冲序列， 将其通过一段具有梳状色散分布的光纤可以产生59. 1GHz光孤子脉冲序列，将其通过一段 色散递减光纤(DDF)可以产生114GHz光孤子脉冲序列，将其通过一段色散特殊设计的光 纤，可以产生160GHz的光脉冲序列。但是要得到色散特殊分布的光纤并不容易，使用常规 光纤(即具有恒定色散的非线性光纤)也可以得到高重复频率的光脉冲。如利用标准单模 光纤可以得到20GHz、80GHz的高重复频率的光脉冲序列；利用色散平坦高非线性光纤可以 得到320GHz、640GHz，甚至ITHz的高重复频率的光脉冲序列。但是，为了压制光纤中的受激布里渊散射，通常需要一个电光调制器来展宽双频 拍频光波的线宽，从而提高受激布里渊散射的阈值。因为受激布里渊散射(SBS)的阈值与 入射信号的线宽有关。相位调制器的引入增加了结构的复杂度，提高了成本。
技术实现思路
0006]本技术的目的在于提供一种基于非线性光纤的高频超短光脉冲的产生装置，它主要利用了非线性光纤的高非线性效应及色散效应，通过高非线性光纤将双频拍频信号 转换成高重复频率超短光脉冲序列，是一种装置简单，信号转化实现便捷的光学脉冲设备。本技术的技术方案一种基于非线性光纤的高频超短光脉冲的产生装置，其 特征在于它是由基于调制不稳定性的超高重复频率光脉冲的装置所构成，包括双频拍频 光源、高功率光纤放大器与非线性光纤，双频拍频光源的输出端与高功率光纤放大器相连， 高功率光纤放大器的输出端连接非线性光纤，非线性光纤的输出端输出高频超短光脉冲序 列。上述所说的双频拍频光源有两种结构方式，一方式为由一激光器连接偏振控制 器，之后再与另一激光器并联于耦合器，耦合器的输出端连接高功率光纤放大器；另一方式 为由双波长激光器直接连接高功率光纤放大器。上述所说的并联二激光器的耦合器采用3dB耦合器，即50 50的耦合器。上述所说的高功率光纤放大器可以选择掺铒光纤放大器或铒镱共掺光纤放大器。上述所说的非线性光纤采用色散位移光纤、忽略损耗的高非线性光纤、忽略损耗 的非线性光子晶体光纤、考虑损耗(损耗系数a = 0. 2dB/km)的光子晶体光纤，包括铋酸 盐玻璃光纤(bismuth fiber)、硫化物光纤或其他高非线性光纤。本技术的工作原理为利用调制不稳定性(色散和非线性的共同作用)对拍 频相干光源进行整形压缩，使具有相同幅度的拍频相干光源经过非线性光纤，产生与拍频 光源重复频率相同的光脉冲序列。通过调节双波长激光器的波长间隔对输出光脉冲序列的 重复频率进行调节。此方法实现的高重复频率光脉冲的输出具有很强的灵活性，即可实现 不同重复频率光脉冲的输出。光波在整个非线性光纤中传输演化的过程满足下面的非线性 薛定谔方程/ 罢 4兴+ Kf/ + /r = ooQ 2 or1本技术的优越性和有益效果为1、针对已有的调制不稳定性产生高频光脉冲 的技术缺陷，提出了使用非线性系数高、受激布里渊散射阈值高的非线性光纤来实现高频 脉冲产生的装置；2、因为该非线性光纤的受激布里渊散射阈值较高，在高频超短光脉冲序 列的产生装置中无需配置电光调制器，这种方法大大降低系统的成本，实现经济有效的高 频光脉冲的产生，解决了未来超高速率光纤通信系统的超高速率光源问题；3、装置结构简 单，方法易于操作，成本低，便于推广。附图说明附图1为本技术所涉一种基于非线性光纤的高频超短光脉冲的产生装置原 理框图。附图2为本技术所涉一种基于非线性光纤的高频超短光脉冲的产生装置的 实施例1结构示意图。附图3为本技术所涉一种基于非线性光纤的高频超短光脉冲的产生装置的 实施例2结构示意图。附图4为本技术所涉一种基于非线性光纤的高频超短光脉冲的产生装置的 实施例3结构示意图。附图5为本技术所涉一种基于非线性光纤的高频超短光脉冲的产生装置的 实施例4结构示意图。其中1为激光器，2为激光器，3为双波长激光器，4为偏振控制器，5为3dB耦合 器，6为掺铒光纤放大器(EDFA)，7为忽略损耗的色散位移光纤，8为忽略损耗的高非线性光 纤，9为铒镱共掺光纤放大器，10为忽略损耗的光子晶体光纤，11为损耗系数a = 0. 2dB/ km的光子晶体光纤。具体实施方式实施例一种基于非线性光纤的高频超短光脉冲的产生装置(见图1与图2-5)， 其特征在于它是由基于调制不稳定性的超高重复频率光脉冲的装置所构成，包括双频拍 频光源、高功率光纤放大器与非线性光纤，双频拍频光源的输出端与高功率光纤放大器相 连，高功率光纤放大器的输出端连接非线性光纤，非线性光纤的输出端输出高频超短光脉 冲序列。上述所说的双频拍频光源有两种结构方式，一方式(见图2)为由一激光器1连接 偏振控制器4，之后再与另一激光器2并联于耦合器5，耦合器5的输出端连接高功率光纤 放大器；另一方式(见图3)为由双波长激光器3直接连接高功率光纤放大器。上述所说的并联二激光器(1与2)的耦合器5采用3dB耦合器，即50 50的耦合器。上述所说的高功率光纤放大器可以选择掺铒光纤放大器6(见图2、3)或铒镱共掺 光纤放大器9(见图4、5)。上述所说的非线性光纤采用色散位移光纤7(见图2)、忽略损耗的高非线性光 纤8(见图3)、忽略损耗的非线性光子晶体光纤10(见图4)或考虑本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于非线性光纤的高频超短光脉冲的产生装置，其特征在于它是由基于调制不稳定性的超高重复频率光脉冲的装置所构成，包括：双频拍频光源、高功率光纤放大器与非线性光纤，双频拍频光源的输出端与高功率光纤放大器相连，高功率光纤放大器的输出端连接非线性光纤，非线性光纤的输出端输出高频超短光脉冲序列。

【技术特征摘要】
一种基于非线性光纤的高频超短光脉冲的产生装置，其特征在于它是由基于调制不稳定性的超高重复频率光脉冲的装置所构成，包括双频拍频光源、高功率光纤放大器与非线性光纤，双频拍频光源的输出端与高功率光纤放大器相连，高功率光纤放大器的输出端连接非线性光纤，非线性光纤的输出端输出高频超短光脉冲序列。2.根据权利要求1所说的一种基于非线性光纤的高频超短光脉冲的产生装置，其特征 在于所说的双频拍频光源有两种结构方式，一方式为由一激光器连接偏振控制器，之后再 与另一激光器并联于耦合器，耦合器的输出端连接高功率光纤放大器；另一方式为由双波 长激光器直接连接高功...

【专利技术属性】
技术研发人员：张爱玲，吕联荣，王志东，
申请(专利权)人：天津理工大学，
类型：实用新型
国别省市：12[中国|天津]