专利名称：基于多相移多波长光纤光栅的光脉冲整形器及其工作方法
技术领域：
本发明涉及光脉冲整形器及其工作方法，特别是基于多相移多波长光纤光栅的光脉冲整形器及其工作方法。
背景技术：
近年来，全光任意波形产生作为ー项非常新颖的技术，可以应用在很多方面。例如在骨干传输网与大城市接入网之间的接ロ处可以利用此技术实现全光RZ码到NRZ码的转换以提高频谱利用率；在超高速光纤通信系统中可以利用全光任意波形产生技术在接收端对信号进行整形以改善色散的影响，有效提高通信系统的质量；全光任意波形产生技术的原理还可推广到微波光子滤波器中，通过对相位的控制实现对微波信号的滤波；基于光纤的任意波形光脉冲合成器能够模拟产生各种不同的信号源，可以对光网络进行测试，会推动全光网的发展。到目前为止，全光任意波形产生主要包括两种技术直接时域合成和频谱操作方法。时域方法使用多个延迟线产生光脉冲，而频域方法使用体光栅、阵列波导光栅、光纤光栅等器件引入色散与空间调制器或光电调制器共同作用。近年来随着各种使能技术的出现，人们开始通过对光谱的每个谱线分别进行独立地操控来进行“逐行”脉冲整形，即对每一根谱线的幅度和相位分别进行控制，按照傅里叶变换原则可以得到我们所需要的脉冲信号。当前大部分实验研究工作都是基于光谱的“逐行”整形的方法来产生任意脉冲信号。如利用衍射光栅在空间域分离光脉冲的波长成分，然后用空间光幅度和相位调制器对其调制，可以得到所需求的输出脉冲信号，但其结构比较复杂，损耗也较大；利用特殊结构的光纤光栅对光脉冲的谱线进行选取，同时调整所选谱线的幅度和相位得到所需波形的输出，其结构简单，易于实现。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种基于多相移多波长光纤光栅的光脉冲整形器及其工作方法。本发明使用光学频率梳作为输入光源，根据所需波形，即目标波形的參数，利用多相移多波长光纤光栅作为对输入光学频率梳的波长、幅度、相位的控制部分，通过对光学频率梳的频谱整形得到静态的所需波形的光脉冲输出。本发明的技术方案是一种基于多相移多波长光纤光栅的光脉冲整形器，其特征在于它包括环形器和多相移多波长光纤光栅，所述环形器具有三个端ロ，即用于输入光学频率梳的A端ロ、用于连接多相移多波长光纤光栅的B端口和用于输出波形的C端ロ ；所述多相移多波长光纤光栅是由两段或两段以上的光栅段及光栅段之间的相移组成，光栅段是具有不同光栅周期的光纤布拉格光栅，光栅段的长度可以相同也可以不同，光栅段之间插入的相位可以相同也可以不同。上述光栅段可以是在一根光纤上采用相位掩膜法写制而成。上述输出波形是静态的所需波形的光脉冲。
基于多相移多波长光纤光栅的光脉冲整形器的工作方法，其特征在于该方法包括以下步骤(I)将光学频率梳通过环形器的A端ロ输入；(2)环形器的B端ロ连接多相移多波长光纤光栅,通过多相移多波长光纤光栅对输入光学频率梳进行调整，将输入频率梳的谱线的幅度谱和相位谱调整到与所需波形的幅度谱和相位谱分布一致。(3)产生的所需要的静态的所需波形的光脉冲，由环形器C端ロ输出。上述步骤(2)中对光学频率梳的调整包括对光学频率梳波长的选择，及对光学频率梳幅度与相位的调整。上述对光学频率梳波长的选择由多相移多波长光纤光栅实现，其所选择的波长由多相移多波长光纤光栅中每段光栅段的中心波长决定，即由每段光栅段的光栅周期決定，从输入光学频率梳中选出的谱线呈等间距排列。 上述对光学频率梳幅度的调整由多相移多波长光纤光栅实现，其幅度调整的大小由多相移多波长光纤光栅中每段光栅段的反射率決定，即由每段光栅段的光栅长度決定，调整后谱线的幅度分布与输出波形谱线的幅度分布一致。上述对光学频率梳相位的调整由多相移多波长光纤光栅实现，其相位调整的大小由多相移多波长光纤光栅中各光栅段之间引入的相移决定，调整后的谱线的相位与输出波形谱线的相位分布一致。本发明的原理是多相移多波长光纤光栅中每段光栅段具有不同的中心波长，SP每段光栅段具有不同的光栅周期，使得各光栅段的中心波长等间距排列，且与输入光学频率梳的梳状谱线相对应，通过每段光栅段的光栅周期实现对输入光学频率梳谱线的选择；每段光栅段的反射率由初始光学频率梳的相应谱线的幅度及所需波形的相应谱线的幅度共同确定，每段光栅段的反射率由每段光栅段的光栅长度決定，设置每段光栅段的长度，使得相应谱线的幅度满足所需要的输出波形的要求，通过光栅段长度的调整实现对所选谱线幅度的调整；各光栅段之间引入的相移由初始光学频率梳的相应谱线的相位及所需输出波形的相应谱线的相位共同确定，通过设置各段光栅段之间的相移，使得相应谱线的相位满足所需波形的要求，实现对所选谱线相位的调整。本发明是关于基于多相移多波长光纤光栅的光脉冲整形器及其工作方法，其中多相移多波长光纤光栅中各段光栅段(即光纤布拉格光栅)的一个显著特点是不同的光栅段的反射波长不同，且波长间隔相等。通过在光纤上写制特种的多相移多波长光纤光栅，就可以实现对输入光学频率梳的不同谱线的幅度及相位进行调整，从而得到静态的所需波形的光脉冲输出。本发明成本低、结构简单。
下面结合实施例对本发明进行进一步的说明。图I为本发明所涉及的基于多相移多波长光纤光栅的光脉冲整形器的结构示意图。其中λ i表不第i (i=l，2,3…N)个光栅段的中心波长，Λ表不光栅周期，Pi表不表不第i (i=l，2，3··· N-I)段光栅和第i+Ι段光栅段之间插入的相移。图2为本发明所涉及的基于多相移多波长光纤光栅的光脉冲整形器实施例I的结构示意图。图3为本发明所涉及的基于多相移多波长光纤光栅的光脉冲整形器实施例I的エ作效果图，即产生的重复频率为125GHz的静态全光高斯波形脉冲序列。图4为本发明所涉及的基于多相移多波长光纤光栅的光脉冲整形器实施例2的结构示意图。图5为本发明所涉及的基于多相移多波长光纤光栅的光脉冲整形器实施例2的エ作效果图，即产生的重复频率为125GHz的静态全光三角脉冲序列。图6为本发明所涉及的基于多相移多波长光纤光栅的光脉冲整形器实施例3的结构示意图。图7为本发明所涉及的基于多相移多波长光纤光栅的光脉冲整形器实施例3的エ 作效果图，即产生的重复频率为12. 5GHz的静态全光双边指数脉冲序列。图8为本发明所涉及的基于多相移多波长光纤光栅的光脉冲整形器实施例4的结构示意图。图9为本发明所涉及的基于多相移多波长光纤光栅的光脉冲整形器实施例4的エ作效果图，即产生的重复频率为125GHz的静态全光余弦脉冲序列。其中1为光学频率梳，2为环形器，3为多相移多波长光纤光柵。
具体实施例方式实施例I :基于多相移多波长光纤光栅的光脉冲整形器的结构如图2所不,其中λ i表不第i (i=l，2，3…7)个光栅段的中心波长，Pi表示表示第i (i=l，2，3…6)段光栅和第i+Ι段光栅段之间插入的相移，多相移多波长光纤光栅的光栅有效折射率IWf=L 45，平均折射率变化Δ n=0. 0001，调制深度s=l。图2所示基于多相移多波长光纤光栅的光脉冲整形器，其特征在于它包括环形器2和多相移多波长光纤光栅3,所述环形器2具有三个端ロ，即用于输入光学频率梳I的A端ロ、用于连接多相移多波长光纤光栅3的B端口和用于输出波形的C端ロ。上述多相移多波长光纤光栅3是由7段光栅段及光栅段之间的6个相移组成，參数见表I。上述光栅段是具有不同光栅周期的光纤布拉格光栅，光栅周期Λ见表I。多相移多波长光纤光栅3的參数如表I所不。上述光栅段可以是在一根光纤上采用相位掩膜法写制而成。上述输出光脉冲的波形是静态全光高斯波形。表I实施例I中多相移多波长光纤光栅參数
权利要求
1.基于多相移多波长光纤光栅的光脉冲整形器，其特征在于它包括环形器和多相移多波长光纤光栅，所述环形器具有三个端ロ，即用于输入光学频率梳的A端ロ、用于连接光纤光栅的B端口和用于输出波形的C端ロ ；所述多相移多波长光纤光栅是由两段或两段以上的光栅段及光栅段之间的相移组成；所述光栅段是具有不同光栅周期的光纤布拉格光柵。
2.根据权利要求I所述的ー种基于多相移多波长光纤光栅的光脉冲整形器，其特征在于所述光栅段可以是在一根光纤上采用相位掩膜法写制而成。
3.根据权利要求I所述的ー种基于多相移多波长光纤光栅的光脉冲整形器，其特征在于所述输出波形是静态的所需波形的光脉冲。
4.基于多相移多波长光纤光栅的光脉冲整形器的工作方法，其特征在于该方法包括以下步骤 (1)将光学频率梳通过环形器的A端ロ输入； (2)环形器的B端ロ连接多相移多波长光纤光栅,通过多相移多波长光纤光栅对输入光学频率梳进行调整，将输入频率梳的谱线的幅度谱和相位谱调整到与所需波形的幅度谱和相位谱分布一致。
(3)产生的所需要的静态的所需波形的光脉冲，由环形器C端ロ输出。
5.根据权利要求4所述的基于多相移多波长光纤光栅的光脉冲整形器的工作方法,其特征在于所述步骤(2)中对光学频率梳的调整包括对光学频率梳波长的选择，及对光学频率梳幅度与相位的调整。
6.根据权利要求5所述的基于多相移多波长光纤光栅的光脉冲整形器的工作方法,其特征在于所述对光学频率梳波长的选择由多相移多波长光纤光栅实现，其所选择的波长由多相移多波长光纤光栅中每段光栅段的中心波长决定，即由每段光栅段的光栅周期決定，从输入光学频率梳中选出的谱线呈等间距排列。
7.根据权利要求5所述的基于多相移多波长光纤光栅的光脉冲整形器的工作方法,其特征在于所述对光学频率梳幅度的调整由多相移多波长光纤光栅实现，其幅度调整的大小由多相移多波长光纤光栅中每段光栅段的反射率決定，即由每段光栅段的光栅长度決定，调整后谱线的幅度分布与输出波形谱线的幅度分布一致。
8.根据权利要求5所述的基于多相移多波长光纤光栅的光脉冲整形器的工作方法,其特征在于所述对光学频率梳相位的调整由多相移多波长光纤光栅实现，其相位调整的大小由多相移多波长光纤光栅中各光栅段之间引入的相移决定，调整后的谱线的相位与输出波形谱线的相位分布一致。
全文摘要
本发明公开了一种基于多相移多波长光纤光栅的光脉冲整形器及其工作方法，它以光学频率梳作为输入光源，包括环形器和多相移多波长光纤光栅，以基于多相移多波长光纤光栅构成对输入光学频率梳的波长、幅度、相位的控制部分，通过对光学频率梳的频谱整形得到静态全光任意波形的输出。通过在光纤上写制特种的多相移多波长光纤光栅，就可以实现对输入光学频率梳的不同谱线的幅度及相位进行调整，从而得到静态的所需波形的光脉冲输出。
文档编号G02B6/02GK102692715SQ20121019058
公开日2012年9月26日 申请日期2012年6月11日 优先权日2012年6月11日
发明者孙辉, 张爱玲, 杨孟超 申请人:天津理工大学