一种时间透镜成像系统的制作方法
【专利摘要】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。本发明提出了一种完全消除偏差、高分辨的时间透镜成像系统。
【专利说明】
一种时间透镜成像系统
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种时间透镜成像系统。
【背景技术】
[0002]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h交叉相位调制、和/差频也可形成时间 透镜，但要求栗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E s (t)和￡1) (t)的信号光与栗浦光发生FWM作用， 产生的闲置波电场幅度X Ep'A (0 ..，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。
[0003]由输入段光纤(二阶色散量为<i>〃i = 02sLs)、时间透镜（焦距色散为〃f = - <})〃p/2 = -02pLp/2)、输出段光纤（二阶色散量为<2 = ^1^)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巾〃 1 = fesLs，巾〃 2 = feiLi，时间透镜的焦距色散完全由栗浦光 所历经的色散来决定，巾^二-巾^/^二-扮^/^^士汾别为两段光纤的二阶色散系数， 0 21)是栗浦光传输光纤的二阶色散系数;LmU分别为前后两段光纤的长度，LP是栗浦光历经 色散展宽的光纤的长度。当两段光纤的二阶色散量与时间透镜的焦距色散4>〃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 123456 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。
【发明内容】
2 为了克服现有时间透镜成像系统精度不高的缺点，本发明提出了一种完全消除偏 差、高分辨的时间透镜成像系统。 3 为了解决上述技术问题本发明采用的技术方案是： 4 -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， 栗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，栗浦光脉宽T P小于 等于阈值宽度TP-th，即TP<T P-th，窄的栗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。 5 进一步，栗浦光脉宽TP等于阈值宽度TP-th。当然，栗浦光脉宽^取小于阈值宽度 T P-th的数值也可以。 6 再进一步，所述成像系统的时间透镜由信号光与栗浦光在高非线性光纤中发生 FWM效应来实现。
[0010] 或者是:所述成像系统的时间透镜由信号光与栗浦光在高非线性硅介质波导中的 FWM效应来实现。
[0011] 本发明的有益效果体现在：系统通过选择较窄的栗浦脉宽，使栗浦光通过色散展 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】
[0012]图1是本发明的系统构图。图1中，卜输入段光纤，2-时间透镜，3-输出段光纤。
[0013] 图2是时间透镜的基本原理图，信号光通过与栗浦光之间的四波混频而获得了二 次相位变化。
[0014] 图3是一对脉宽为lps、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。 [0015]图4是放大倍数与理论值的偏差随栗浦脉宽的变化曲线。
【具体实施方式】
[0016] 下面结合附图通过【具体实施方式】对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围并 不限于此。
[0017] 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，栗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，栗 浦光脉宽^小于等于阈值宽度T P-th，即TP<TP-th，窄的栗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。
[0018] 本实施例的栗浦光的阈值脉宽TP-th，是通过一系列仿真计算得出来的。
[0019] 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T〇= lps，光脉冲对间距为 A T = 8ps，02s = -2Ops2/km，02i = 2Ops2/km，Ls = lkm，LP = 2km， fedPU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，当栗浦脉宽 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M〇=巾〃2/>〃1 = 02上/02丄3 = -1^/1^的偏差碰=]?-]\1()。在]\1()=1〇,2〇,3〇三种不同的放大倍 数之下，得到完全相同的变化局势，即当。^^^^^^^^，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T P>TP-th时，实际系统的放大倍数与理论值之间就 会出现偏差，栗浦脉宽越宽，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，栗浦脉宽的最佳取值为T P = TP-th，因为太窄的栗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。
[0020] 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由信号光和栗浦光在高非线性光纤中发生FWM来实现。时间透镜中的栗浦光脉宽 采用较小的值T P = 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，。
[0021 ]实例2: -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由信号光和栗浦光在高非线性介质波导中发生FWM来实现。时间透镜中的栗浦光 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。
【主权项】
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:栗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，栗浦光 脉宽T p小于等于阈值宽度TP-th，g卩TP$TP-th，窄的栗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所述的一种时间透镜成像系统，其特征在于:栗浦光脉宽Tp等于阈值宽 度 Tp-th。3. 如权利要求1或2所述的一种时间透镜成像系统，其特征在于:所述成像系统的时间 透镜由信号光与栗浦光在高非线性光纤中发生FffM效应来实现。4. 如权利要求1或2所述的一种时间透镜成像系统，其特征在于:所述成像系统的时间 透镜由信号光与栗浦光在高非线性硅介质波导中的FffM效应来实现。
【文档编号】G02F1/365GK105911794SQ201610343232
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年5月23日
【发明人】郭淑琴, 景佩兰, 李伽, 任宏亮
【申请人】浙江工业大学