基于时域成像的皮秒光信号处理装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于超高速时域光信号处理技术领域，具体涉及一种皮秒光信号处理
目.0
【背景技术】
[0002]随着科学技术的不断发展，人们对信息的需求量日益剧增，传统的电子学通信技术已经越来越难以满足未来的需求。光通信技术以其高速率大容量的特点，在现代通信网络中得到了广泛的应用，特别是全光通信网络可以直接在光域进行信号处理，已成为未来通信网发展的主要方向。近年来，随着光波时域调制技术的不断提高，超快光信号处理的发展趋势不仅局限于太赫兹量级的信号带宽，还包括更为复杂的信号波形和更加高级的调制方式。传统的傅里叶光学通过在空域中对光波进行调制，可以实现多种类型的信息处理。光波的时空二元性原理，即光波空域衍射和脉冲时域色散过程在数学表述上的相似性，使众多空域光信号处理技术可以运用在时域，产生了一些先进有效的时域光信号处理方法，时域成像就是其中得到普遍关注和广泛应用的一种典型。
[0003]空间透镜可以通过对光波的空间频率分量进行二次相位调制来实现物像的放大、缩小或傅里叶变换。根据时空二元性原理，同样可以通过控制输入色散、二次相位调制和输出色散来实现光脉冲时域成像。当色散量和相位调制量满足时域成像条件时，便可实现光脉冲时域延展放大或时域傅里叶变换。在此基础之上产生了例如时频转换、波形发生与检测、短脉冲生成、色散与抖动补偿、时域放大、时间斗篷等多种功能，被广泛应用于超短脉冲实时测量、光信号检测和处理、光通信网络等多个领域。自从时间透镜概念提出以来，其实现方式已由早期的电光相位调制向交叉相位调制、和频、差频和四波混频等非线性效应发展。国外科研人员利用硅波导中的四波混频效应实现二次相位调制，将微纳波导技术与时域成像技术相结合，实现了硅基时间透镜，为片上规模的超快时域信号测量和处理提供了可能性。
[0004]目前，时域成像技术的研究从初始阶段的理论分析、简单设计向着综合化、小型化、多功能化不断发展，各种新设计、新应用层出不穷，相关技术被广泛应用于超快时域光信号的检测和处理的多种场合。但是，国内在时域成像技术方面的研究仍与国外存在着不小的差距，还局限在传统电光调制型时间透镜的理论和实验研究阶段。由于这种时间透镜利用电信号对输入光信号进行相位调制，系统性能受限于电光调制器，且存在调制速率低，调制带宽小，设备结构复杂、稳定性较差等问题，极大地限制了其在高速光信号处理各个方面的广泛应用。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于时域成像的皮秒光信号处理装置及处理方法，该装置调制速率高。
[0006]本实用新型的技术方案是所提供的基于时域成像的皮秒光信号处理装置，其特殊之处在于:该装置包括信号源、第一耦合器和第二耦合器，其中第一耦合器的输入端与信号源相连。在第一耦合器和第二耦合器之间有两条信号支路，其中第一信号支路上依次设置有第一光开关、第一色散介质、第一电光相位调制器和第二色散介质，第二信号支路上依次设置有第二光开关、第三色散介质、第二电光相位调制器和第四色散介质。前述第一光开关和第二光开关均与第一耦合器的输出端相连，第二色散介质和第四色散介质均与第二耦合器的输入端相连。前述第一电光相位调制器上连接有第一波形发生器，第二电光相位调制器上连接有第二波形发生器，并且第一波形发生器和第二波形发生器所提供的控制电信号大小相同，极性相反。前述第一色散介质和第三色散介质的色散系数互为相反数，第二色散介质和第四色散介质的色散系数互为相反数。
[0007]上述第二耦合器的输出端依次连接有第五色散介质、光子晶体波导、带通滤波器、第七色散介质和示波器;栗浦激光器通过第六色散介质连接在第五色散介质和光子晶体波导之间。第五色散介质、第六色散介质和第七色散介质的色散系数满足时域成像条件。
[0008]上述第一光开关和第二光开关为基于马赫-泽德干涉仪的逻辑门式光开关。
[0009]上述色散介质为线性啁啾光纤光栅，可有效减小装置体积。
[0010]上述光子晶体波导采用空气孔型三角晶格光子晶体平板。
[0011 ]上述栗浦激光器为皮秒级栗浦光源。
[0012]上述示波器可由光谱仪替代。
[0013]上述光子晶体波导可用高非线性光纤或硅波导替代。
[0014]本实用新型通过一系列的色散和相位调制，可对输入光信号产生时间间隙和时域成像。采用两个光开关，整个处理过程基本为全光参与，大大提高了信号处理速率。
[0015]本实用新型的优点是:
[0016](I)采用基于马赫-泽德干涉仪的逻辑门式光开关，可以在其中加入量子点半导体光放大器来提高信号处理速率，适用信号速率较高，可满足超快光信号处理的需求；
[0017](2)使用线性啁啾光纤光栅和光子晶体波导，装置体积小，集成度高。
[0018](3)整个装置具有产生时间间隙和时域成像两种功能，可根据实际需要分为两部分单独使用或者作为整体使用，适用性强、灵活度高，结构简单，成本低。
【附图说明】
[0019]图1为本实用新型的结构原理不意图；
[0020]其中:1-信号源;2-第一親合器;3-第一光开关;4-第一色散介质;5-第一电光相位调制器;6-第二色散介质;7-第一波形发生器;8-第二光开关;9-第三色散介质；10-第二电光相位调制器;11-第四色散介质；12-第二波形发生器;13-第二耦合器;14-第五色散介质；15-光子晶体波导；16-带通滤波器;17-第七色散介质；18-示波器;19-第六色散介质;20-栗浦激光器。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步说明。
[0022]如图1所示，本实用新型所提供的皮秒光信号处理装置包括信号源1、第一耦合器2和第二親合器13，第一親合器2的输入端与信号源I相连。在第一親合器2和第二親合器13之间有两条信号支路，其中第一信号支路上依次设置有第一光开关3、第一色散介质4、第一电光相位调制器5和第二色散介质6，第二信号支路上依次设置有第二光开关8、第三色散介质
9、第二电光相位调制器10和第四色散介质11。第一光开关3和第二光开关8均与第一親合器2的输出端相连，第二色散介质6和第四色散介质11均与第二親合器13的输入端相连。第一电光相位调制器5上连接有第一波形发生器7，第二电光相位调制器10上连接有第二波形发生器12，且第一波形发生器7和第二波形发生器12所提供的控制电信号大小相同，极性相反。第一色散介质4和第三色散介质9的色