专利名称：波长可调谐4飞秒超短光脉冲发生器的制作方法
技术领域：
本发明为光纤通信中的光发射器件，也就是为高速光纤通信提供光载波的光源，属于光纤通信中的光器件技术领域。
背景技术：
自从脉冲激光器问世以来，激光脉冲的宽度变得越来越窄，由60年代中期的几个纳秒(1ns＝10-9s)逐步过渡到几个飞秒(1fs＝10-15s)，如此短的脉冲宽度在超快物理与化学过程的研究、超高速通信方面的应用等领域正发生着不可替代的作用。自20世纪60年代第一代激光器诞生以来，由于它具有单色性好、相干性好、高亮度等优点，从而使激光技术得到飞速的发展，其中发展的一个重要方向是输出脉冲宽度越来越窄，这一领域可以分为四个发展阶段20世纪60年代中期10-9～10-10秒为第一阶段，其特征是锁模理论的建立和各种锁模方法的探索，这属于超短激光脉冲的初始阶段；20世纪70年代中后期10-11～10-12秒为第二阶段，其特征是各种锁模方式和理论逐步成熟，并开始在一些领域中初步应用；20世纪80年代为第三阶段，其主要特征是脉宽已经进入飞秒阶段，其基本理论依然是被动锁模，但由于脉冲的碰撞效应，使该激光器能稳定地在运转在飞秒量级；20世纪90年代开始了超短激光脉冲的第四阶段，这一阶段是在激光介质方面有了新的突破，特别是自锁模掺钛蓝宝石激光器可产生60fs的脉冲。
在超短激光技术中最具代表性的是飞秒激光技术，飞秒激光器根据激光介质的不同可分为四类，第一类为有机染料激光器，它最有效的波段集中在红光(620nm)附近；第二类是以掺钛蓝宝石为代表的固体材料为介质的固体激光器，它的波长范围在近红外700nm～1.10μm和1.2μm～1.3μm；第三类为多量子阱材料为介质的半导体激光器，它具有高增益、低色散、宽谱带等特征，波长范围在1.3μm和1.5μm附近，发射的波长符合通信波段的要求，适合作为通信光源，但脉冲宽度在亚皮秒(1ps＝10-12s)量级；第四类是以掺杂稀土元素的硅(Si)光纤为介质的光纤激光器，其发射波长也适合光通信要求，且结构紧凑、小巧，但由于光纤本身的特点，在稳定性方面不是很好。
在产生超短光脉冲的技术中，一种重要的技术就是脉冲压缩技术，其基本思想是基于光纤非线性效应的应用，通过光纤内部产生非线性效应和色散效应，已经获得过5fs的脉冲。光学压缩的思想是源于啁啾辐射，即在群速度色散(GVD)存在时，脉冲的不同分量以不同的速度移动，如果脉冲的前沿正好延迟一个量，使其几乎和后沿同时到达，则输出的脉冲被压缩。为使红移的脉冲前沿速度降低，正啁啾脉冲需要负的GVD；相反，对负啁啾脉冲则需要正的GVD，以降低脉冲的蓝移速度。本发明基本思想是基于脉冲压缩理论，首先是把光脉冲经过正色散光纤产生强的正GVD，然后再经过啁啾镜多介质层反射产生负啁啾，同时还利用空间光调制器进行色散补偿。这其中是利用啁啾镜与空间光调制器共同作用来进行脉冲压缩和色散补偿。而一般的压缩技术只是利用两段色散相反的光纤来进行脉冲压缩，这需要两段光纤的长度非常精确，并且需要稳定的激光光源，由于光纤本身的特点，由两段色散相反的光纤组成的光脉冲压缩器不够稳定。本发明使用啁啾镜与空间光调制器工作，能产生稳定的光脉冲压缩。
发明内容
本发明的目的是提供一种超短激光脉冲发生器，也就是为高速光纤通信提供光载波的光源，该装置为高速光纤通信系统提供一种良好的发射器件，较好地解决了现有技术存在的各种缺陷，能够发射多波长超短光脉冲，很适合光通信要求。
本发明的目的是这样实现的该装置包括有下列部件(如图1所示)(1)1为锁模半导体激光器(LD)，它能发射符合光通信要求波段的多波长激光束；(2)2、4为偏振分束器(PBS)，控制光束的反馈、输入和输出；(3)3为半导体放大器，放大光脉冲功率；(4)6为汇聚镜；(5)5为啁啾镜，对光脉冲进行压缩；(6)7、8、9、14、15为镀膜平面反射镜，改变光路；(7)12、13为凹面反射镜，改变光路；(8)10、11为光栅；(9)16为空间光调制器(SLM)，补偿色散。
图1是方法与装置示意图。
图2是偏振分束器(PBS)的示意图。
具体实施例方式
如图1所示，本发明是以锁模半导体激光器1为最基本的发射光源，能发射1550nm等光通信波段的激光脉冲，脉宽应达到亚皮秒级(1ps＝10-12s)；把从1中出来的光脉冲耦合到偏振分束器2中，偏振分束器2如图2所示，17为第一片偏振片，18为法拉第旋光器，19为第二片偏振片，光经过第一片偏振片17后，变成偏振光，该偏振光经过法拉第旋光器18后，偏振方向旋转45°，与第二片偏振片19方向平行，于是这束光就通过了偏振分束器。如图1所示，从2中出来的光脉冲经过单模光纤的连接进入到放大器3中，放大器3是半导体放大器，3把光脉冲进行功率放大，放大后的光脉冲束经单模光纤的连接耦合进入偏振分束器4中，经过4的偏振控制后，把光脉冲耦合进入正色散的普通单模光纤内，光脉冲经过功率放大后，能在正色散单模光纤中产生很强的高阶极化效应，从单模光纤中出来的光脉冲束进入啁啾镜5，光脉冲在啁啾镜5中经过多次反射后使光脉冲得到压缩，经过压缩的光脉冲在空间中传输入射到反射镜7表面，经过7反射后的光脉冲入射到反射镜14表面，从14反射出来的光脉冲进入到光栅11中，经11衍射后的光脉冲变为两束，这两束光脉冲输入到凹面镜12中，经12反射后变为一对平行光，这两束平行光垂直入射到空间光调制器16中进行色散补偿，空间光调制器16为液晶材料制成，经过16色散补偿后的光脉冲束进入到凹面镜13中，经过13反射到光栅10内，经过光栅10干涉后变为一束光脉冲入射到反射镜15表面，光脉冲经15反射后入射到反射镜9的表面，从9反射的光脉冲入射到反射镜8的表面，反射镜8与9平行，从反射镜8反射的光脉冲入射到汇聚镜6内，汇聚镜6为凸透镜，6把经过压缩和色散补偿的光脉冲作为反馈光耦合进入到偏振分束镜2内，上述过程发生在激光器1输入偏振分束器2一个脉冲而下一个脉冲还未到来(即激光器1射出的两个脉冲之间)，此时从6耦合到2的光脉冲当作输入光源，从2输出的光脉冲经3放大进入到4中，重复上述过程进行第二次压缩，经过2次压缩(2次压缩过程发生在激光器1的两个脉冲之间)后得到合适脉宽的光脉冲经过4输出。
权利要求
1.一种超短激光脉冲发生器，其特征在于该装置包括有下列部件(1)1为锁模半导体激光器(LD)，它能发射符合光通信要求波段的多波长激光束；(2)2、4为偏振分束器(PBS)，控制光束的反馈、输入和输出；(3)3为半导体放大器，放大光脉冲功率；(4)6为汇聚镜；(5)5为啁啾镜，对光脉冲进行压缩；(6)7、8、9、14、15为镀膜平面反射镜，改变光路；(7)12、13为凹面反射镜，改变光束；(8)10、11为光栅；(9)16为空间光调制器(SLM)，补偿色散。
2.根据权利要求1所述的部件，其特征在于(2)所述的部件为偏振分束器，它们由偏振晶片和分光元件构成。
3.根据权利要求1所述的部件，其特征在于(5)所述的部件为啁啾镜，由具有反射镜涂层的反射镜构成。
4.根据权利要求1所述的部件，其特征在于(9)所述的部件为空间光调制器，它是由液晶材料构成的调制器。
全文摘要
一种超短激光脉冲发生器，该光脉冲发生器能产生多波长4飞秒脉宽的超短光脉冲，结构紧凑、小巧、高效率、低损耗、脉宽窄。它是通过光纤和啁啾镜进行自适应的脉宽压缩、空间光调制器进行色散补偿。此发生器可以发射多波长的窄光脉冲，可以作为高速光通信系统的光源或光弧子源，具有良好的应用前景。
文档编号G02F1/35GK1555111SQ200310112918
公开日2004年12月15日 申请日期2003年12月26日 优先权日2003年12月26日
发明者万江文, 郭廓, 凌坚 申请人:北京邮电大学