本发明涉及一种超短光脉冲源，特别是一种适用于光电模数转换的超短光脉冲源。
背景技术：
模数转换器是高速宽带数字系统的关键器件，然而目前基于电子学技术的传统模数转换器面临这电子学瓶颈问题，使得采样速率及量化精度难以进一步提高。为此，人们提出光电混合模式的模数转换机制：利用超短光脉冲对模拟信号进行采样，然后利用并行电子学技术完成后续处理。光电混合模数转换机制可充分发挥光脉冲窄脉宽和高重复频率的优势，因此可有效克服电子学瓶颈问题。目前，光电模数转换采用的光脉冲源主要包括锁模光脉冲源和基于直流光外调制技术的光脉冲。锁模激光器可以产生具有低相位噪声和近变换极限特点的超短光脉冲。但是，该类方案采用谐振腔结构，因此外界振动和温度等因素会导致跳模甚至失锁等现象，说明它的工作稳定性和环境适应性较差。同时为方便光电混合模数转换中的并行电信号处理，要求光脉冲源具有多个不同波长，以实现串并变换。而锁模光脉冲源只能单波长运转，因此为实现光电混合模数转换需要多个具有不同输出波长的锁模光脉冲源，这会导致系统成本和复杂度的大幅增加。同样，基于直流光外调制技术的光脉冲源也面临这一问题。此外，外调制光脉冲源常用电吸收调制器、马赫-曾德尔强度调制器、偏振调制器等作为外调制器。而电吸收调制器插入损耗大并且易受静电影响；马赫-曾德尔强度调制器的直流偏置电压会受外界因素变化产生偏移；偏振调制器属于干涉型调制器，因此也容易受到外界环境影响。
技术实现要素：
本发明目的在于提供一种适用于光电模数转换的超短光脉冲源，解决现有光脉冲源存在静电敏感、结构复杂以及难以多波长输出的问题。
一种适用于光电模数转换的超短光脉冲源，包括：激光器、相位调制器、微波源、分光器、光带通滤波器a、光带通滤波器b、光延时线、光耦合器、掺铒光纤放大器、高非线性光纤和光带通滤波器c。
微波源与相位调制器的微波输入端口连接，激光器与相位调制器的光输入端口连接，相位调制器的光输出端口与分光器的输入端口连接；分光器有两个输出端口，其中一个输出端口与光带通滤波器a的输入端口连接，另一个输出端口与光带通滤波器b的输入端口连接；光带通滤波器b的输出端口与光延时线的输入端口连接。上述结构构成超短光脉冲源的中脉冲切割器部分。
光耦合器包含两个输入端口，其中一个输入端口与光带通滤波器a的输出端口连接，另一个输入端口与光延时线的输出端口连接；光耦合器的输出端口与掺铒光纤放大器的输入端连接，掺铒光纤放大器的输出端与高非线性光纤的输入端口连接；高非线性光纤的输出端口与光带通滤波器c的输入端口连接。上述结构构成超短光脉冲源的中脉冲压缩器部分。
更优的，其中光带通滤波器a和光带通滤波器b均为窄带高斯型光带通滤波器。
一种适用于光电模数转换的超短光脉冲产生方法的具体过程为：激光器发出的中心波长为λ的直流光注入到相位调制器。该相位调制器由微波源输出的微波信号驱动，并对中心波长为λ的直流光产生相位调制,使得直流光信号产生随时间周期性变化且具有对称性的正啁啾和负啁啾，即经相位调制后的直流光的瞬时频率随时间做周期性变化，相位调制后的直流光光谱以原中心波长λ为对称中心发生展宽，形成展宽光谱。该展宽光谱注入到随后的分光器并被分光器分为功率相等的两路信号。其中一路注入高斯型光带通滤波器a，该滤波器偏置在展宽光谱的左边，从而形成中心波长为λa的高斯型种子脉冲；另一路注入高斯型光带通滤波器b，该滤波器偏置在展宽光谱的右边，从而形成中心波长为λb的高斯型种子脉冲。波长为λb的种子脉冲经过光延时线的延时后与波长为λa的种子脉冲一起注入光耦合器合为一路信号。该合路信号经掺铒光纤放大器放大后，输入到高非线性光纤中。在高非线性光纤中，由于自相位调制效应，中心波长为λa的高斯型种子脉冲前沿部分和后沿部分的瞬时波长将以λa为对称中心，向更长波长方向和更短波长方向扩展，即形成展宽光谱；同理，中心波长为λb的高斯型种子脉冲前沿部分和后沿部分的瞬时波长将以λb为对称中心，向更长波长方向和更短波长方向扩展，形成另一个展宽光谱。此时，使光带通滤波器c分别偏置在两个分别以λa和λb为中心的展宽光谱的左右两边，便可滤出两路高斯型种子脉冲的前沿和后沿部分，得到四路光脉冲输出。
本发明的超短光脉冲源利用脉冲切割器从一路直流光获得两路具有不同中心波长的种子脉冲。然后利用脉冲压缩器对这两路中脉冲进行压缩，从而同时得到四路具有不同中心波长的超短脉冲输出。从工作过程可以看出，该脉冲源具有静电不敏感、结构简单的且可多波长输出的优点。
附图说明
图1一种适用于光电模数转换的超短光脉冲源的结构图。
1.激光器2.相位调制器3.微波源4.分光器5.光带通滤波器a6.光带通滤波器b7.光延时线8.光耦合器9.掺铒光纤放大器10.高非线性光纤11.光带通滤波器c
具体实施方式
实施例1
一种适用于光电模数转换的超短光脉冲源，包括：激光器1、相位调制器2、微波源3、分光器4、光带通滤波器a5、光带通滤波器b6、光延时线7、光耦合器8、掺铒光纤放大器9、高非线性光纤10和光带通滤波器c11。
微波源3与相位调制器2的微波输入端口连接，激光器1与相位调制器2的光输入端口连接，相位调制器2的光输出端口与分光器4的输入端口连接；分光器4有两个输出端口，其中一个输出端口与光带通滤波器a5的输入端口连接，另一个输出端口与光带通滤波器b6的输入端口连接；光带通滤波器b6的输出端口与光延时线7的输入端口连接。上述结构构成超短光脉冲源的中脉冲切割器部分。
光耦合器8包含两个输入端口，其中一个输入端口与光带通滤波器a5的输出端口连接，另一个输入端口与光延时线7的输出端口连接；光耦合器8的输出端口与掺铒光纤放大器9的输入端连接，掺铒光纤放大器9的输出端与高非线性光纤10的输入端口连接；高非线性光纤10的输出端口与光带通滤波器c11的输入端口连接。上述结构构成超短光脉冲源的中脉冲压缩器部分。
其中光带通滤波器a5和光带通滤波器b6均为窄带高斯型光带通滤波器。
实施例2
一种适用于光电模数转换的超短光脉冲产生方法的具体过程为：激光器1发出的中心波长为λ的直流光注入到相位调制器2。该相位调制器2由微波源3输出的微波信号驱动，并对中心波长为λ的直流光产生相位调制,使得直流光信号产生随时间周期性变化且具有对称性的正啁啾和负啁啾，即经相位调制后的直流光的瞬时频率随时间做周期性变化，相位调制后的直流光光谱以原中心波长λ为对称中心发生展宽，形成展宽光谱。该展宽光谱注入到随后的分光器4并被分光器4分为功率相等的两路信号。其中一路注入高斯型光带通滤波器a5，该滤波器偏置在展宽光谱的左边，从而形成中心波长为λa的高斯型种子脉冲；另一路注入高斯型光带通滤波器b6，该滤波器偏置在展宽光谱的右边，从而形成中心波长为λb的高斯型种子脉冲。波长为λb的种子脉冲经过光延时线7的延时后与波长为λa的种子脉冲一起注入光耦合器8合为一路信号。该合路信号经掺铒光纤放大器9放大后，输入到高非线性光纤10中。在高非线性光纤10中，由于自相位调制效应，中心波长为λa的高斯型种子脉冲前沿部分和后沿部分的瞬时波长将以λa为对称中心，向更长波长方向和更短波长方向扩展，即形成展宽光谱；同理，中心波长为λb的高斯型种子脉冲前沿部分和后沿部分的瞬时波长将以λb为对称中心，向更长波长方向和更短波长方向扩展，形成另一个展宽光谱。此时，使光带通滤波器c11分别偏置在两个分别以λa和λb为中心的展宽光谱的左右两边，便可滤出两路高斯型种子脉冲的前沿和后沿部分，得到四路光脉冲输出。