专利名称：基于双泵浦参量过程的超短脉冲发生器的制作方法
技术领域：
本发明属于光信息技术领域，具体涉及ー种基于双泵浦參量过程的超短脉冲发生器。
背景技术：
随着通信技木地高速发展，可靠且可调谐的高重复率脉冲在光通信技术领域中具有越来越重要的作用。在骨干通信网络中，较低占空比的脉冲可以用来缓解光纤通信中的色散效应。另外，这种高重复率的短脉冲可以应用于信号的解复用和全光取样等。强度调制器虽然也可产生脉冲，但电域的带宽限制使得产生更短的脉冲变得十分困难。锁模激光器也是ー种得到短脉冲的方法，然而它需要电子锁相环来维持稳定性，并且当脉冲频率改变时，谐振腔的腔长必须随之改变。
发明内容
针对现有脉冲发生器存在电域的受限、不可调等缺点，本发明提供了一种基于双泵浦參量过程的超短脉冲发生器。本发明采取以下技术方案基于双泵浦參量过程的超短脉冲发生器，包括第一泵浦源(1-1)和第二泵浦源(1-2)、第一掺铒光纤放大器(2-1)和第二掺铒光纤放大器(2-2)、第一强度调制器(3-1)、第一相位调制器(4-1)、第一偏振控制器(5-1)和第二偏振控制器(5-2)，第一光隔离器(6-1)、第二光隔离器(6-2)和第三光隔离器(6-3)、第一耦合器(7-1)和第二耦合器(7-2)、高非线性光纤(8)、信号源(9)，第一泵浦波源(1-1)与第一掺铒光纤放大器(2-1)的一个端ロ通过光纤相连接，第一掺铒光纤放大器(2-1)的另ー个端ロ与第一强度调制器的第一端ロ(al)通过光纤连接，第一强度调制器的第二端ロ(bl)与第一相位调制器(4-1)的第一端ロ(Cl)通过光纤连接，第一相位调制器的第二端ロ(dl)与第一偏振控制器(5-1)的第一端ロ(el)通过光纤连接,第一偏振控制器(5-1)的第二端ロ(fl)与第一光隔离器(6-1)的第一端ロ(gl)通过光纤连接；第二泵浦波源(1-2)与第ニ掺铒光纤放大器(2-2)的输入端ロ通过光纤相连接,第二掺铒光纤放大器(2-2)的输出端ロ与第二偏振控制器(5-2)的第一端ロ(e2)通过光纤连接，第二偏振控制器(5-2)的第ニ端ロ(f2)与第二光隔离器(6-2)的第一端ロ(g2)通过光纤连接；第一隔离器(6-1)的第二端ロ(hi)和第一耦合器(7-1)的第一端ロ(i2)通过光纤连接，第二隔离器￠-2)的第二端ロ(h2)通过光纤与第一耦合器(7-1)的第二端ロ(il)连接；第一耦合器(7-1)的公共端ロ(i3)与第二耦合器(7-2)的第一端ロ(jl)通过光纤连接；信号源(9)与第三隔离器出-3)的第一端ロ(kl)通过光纤连接，第三隔离器￠-3)的第二端ロ(k2)通过光纤与第二耦合器(7-2)的第二端ロ(j2)连接；第二耦合器(7-2)的公共端ロ(j3)通过光纤连接到一段高非线性光纤(8)上，光纤的输出端可以得到高重复率的脉冲输出。优选的，第一光耦合器(7-1)的第一端ロ为50%端ロ，第二端ロ为50%端ロ。优选的，第二光耦合器(7-2)的第一端ロ为50%端ロ，第二端ロ为50%端ロ。
优选的，第一光稱合器(7-1)的工作范围为1530nm至1570nm,第二光稱合器(7-2)的工作范围为1500nm至1570nm。优选的，泵浦源(1-1)和泵浦源(1-2)所产生的泵浦波波长范围为1530nm_1570nmo优选的，信号源(9)产生的信号波长范围为1500nm-1550nm。基于双泵浦參量过程的超短脉冲发生器通过非线性效应的作用能产生频率可调谐的高重复率脉沖。參量放大器是通过四波混频过程对信号进行放大，而如果对泵浦波进行正弦强度调制，參量增益受相位失配的影响将随之变化，若控制有关參数使得泵浦波功率从最大值减小时增益骤减，这将导致所产生闲频波的幅度突然地减小，从而产生脉冲。之所以采用双泵浦结构，是因为四波混频过程是高度偏振 相关的，如果输入的两个泵浦波是正交偏振的，则可以使得该过程变成偏振无关。该过程不仅是在光纤中发生，而且所产生脉冲频率是可调谐的。本发明采用两个正交偏振的泵浦波，能够较好地消除偏振效应的影响；其中ー个泵浦波功率被强度调制，影响參量放大过程中的相位匹配，使得參量增益变化。通过调节信号波波长，使得相应频率处产生闲频波的脉冲。本发明首先采用掺铒光纤増益介质放大输入泵浦，通过将被调制的泵浦波与信号波耦合到高非线性光纤中，满足相位匹配发生四波混频从而产生脉沖。本发明脉冲发生器易于光纤系统集成、脉冲频率可调谐、脉冲重复率高，其特别适于光通信系统技术中的应用。
图1为本发明脉冲发生器的结构示意图。图2为经过强度调制器调制的输入泵浦波。图3 (a)、图3 (b)分别为仿真所产生的脉冲序列和单个脉沖。
具体实施例方式下面结合附图对本发明实施例作详细说明。如图1所示，基于双泵浦參量过程的超短脉冲发生器包括第一泵浦源1-1和第二泵浦源1-2、第一掺铒光纤放大器2-1和第二掺铒光纤放大器2-2、第一强度调制器3-1、第一相位调制器4-1、第一偏振控制器5-1和第二偏振控制器5-2,第一光隔离器6-1、第二光隔离器6-2和第三光隔离器6-3、第一稱合器7-1和第二稱合器7-2、高非线性光纤8、信号源9。泵浦源1-1和泵浦源1-2产生的泵浦波等距离分布在零色散波长1550nm两边，波长范围为1530nm-1570nm。信号源9产生的信号波长范围为1500nm-1550nm。第一光稱合器工作范围为1530nm至1570nm，第二光耦合器工作范围为1500nm_1570nm。泵浦源1-1与掺铒光纤放大器2-1的一个端ロ通过光纤相连接，掺铒光纤放大器2-1的另ー个端ロ与第一强度调制器3-1的端ロ al通过光纤连接，其端ロ bl与第一相位调制器4-1的端ロ Cl通过光纤连接，第一相位调制器4-1的端ロ dl与第一偏振控制器5-1的端ロ el通过光纤连接，其另ー个端ロ H与第一光隔离器6-1的端ロ gl通过光纤连接。图1中的下部分即第二泵浦源1-2、第二掺铒光纤放大器2-2、第二偏振控制器5-2、第二光隔离器6-2。泵浦源1-2与第二掺铒光纤放大器2-2的一个端ロ通过光纤相连接，掺铒光纤放大器2-2的另ー个端ロ与第二偏振控制器5-2的端ロ e2通过光纤连接，第二偏振控制器5-2的端ロ f2与第二光隔离器6-2的端ロ g2通过光纤连接。第一光隔离器6-1的端ロ hi和第一耦合器7-1的50%端ロ i2通过光纤连接，第ニ光隔离器6-2的端ロ h2通过光纤与第一稱合器7-1的50%端ロ il连接。第一稱合器7-1的公共端ロ i3与第二耦合器7-2的50%端ロ jl通过光纤连接。信号源9与第三隔离器6-3的端ロ kl通过光纤连接，其另ー个端ロ k2通过光纤与第二耦合器7-2的50%端ロj2连接。第二耦合器7-2的公共端ロ j3通过光纤连接到一段高非线性光纤8上，光纤的输出端可以得到高重复率的脉冲输出。可调泵浦源1-1及泵浦源1-2的输出功率，控制掺铒光纤放大器的放大功率。控
制合适的强度调制频率以及相位调制，选择合适长度的高非线性光纤8，两个泵浦波、可调信号源在高非线性光纤内发生四波混频，产生脉冲形式的闲频波。调节信号波波长可产生对应频率闲频波的脉冲。为了尽可能地減少损耗，各个器件的连接点直接熔接在一起。本发明基于双泵浦參量放大的脉冲产生过程1、根据所需的光脉冲频率，选择合适的泵浦波、信号波波长以满足四波混频发生的条件。2、根据高非线性光纤长度及其參数，选择合适的泵浦波功率。3、根据所需要的输入泵浦波功率，选择合适泵浦源信号功率以及掺铒光纤放大器的放大倍数。4、根据所需脉冲的重复率，选择合适的强度调制频率。图2中强度调制器的调制频率为1GHz。图3中产生的脉冲序列的重复率为1GHz，峰值强度的1/2处的脉冲宽度约为0. 2ns。若继续増大调制频率，产生的脉冲可达到皮秒级。本发明可以得到高重复率、可调谐的脉冲输出。输出功率受输入泵浦波功率、信号波功率、高非线性光纤长度的控制。随着泵浦源功率的提升以及高非线性光纤材料的普及，其应用也将更加广泛。以上对本发明的优选实施例及原理进行了详细说明，对本领域的普通技术人员而言，依据本发明提供的思想，在具体实施方式
上会有改变之处，而这些改变也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.基于双泵浦参量过程的超短脉冲发生器，其特征是包括第一泵浦源(1-1)和第二泵浦源(1-2)、第一掺铒光纤放大器(2-1)和第二掺铒光纤放大器(2-2)、第一强度调制器(3-1)、第一相位调制器(4-1)、第一偏振控制器(5-1)和第二偏振控制器(5-2),第一光隔离器(6-1)、第二光隔离器(6-2)和第三光隔离器(6-3)、第一耦合器(7-1)和第二耦合器(7-2)、高非线性光纤(8)、信号源(9),第一泵浦波源(1-1)与第一掺铒光纤放大器(2-1)的一个端口通过光纤相连接，第一掺铒光纤放大器(2-1)的另一个端口与第一强度调制器的第一端口(al)通过光纤连接，第一强度调制器的第二端口(bl)与第一相位调制器(4-1)的第一端口(cl)通过光纤连接,第一相位调制器的第二端口(dl)与第一偏振控制器(5-1)的第一端口(el)通过光纤连接,第一偏振控制器(5-1)的第二端口(fl)与第一光隔离器(6-1)的第一端口(gl)通过光纤连接； 第二泵浦波源(1-2)与第二掺铒光纤放大器(2-2)的输入端口通过光纤相连接，第二掺铒光纤放大器(2-2)的输出端口与第二偏振控制器(5-2)的第一端口(e2)通过光纤连接，第二偏振控制器(5-2)的第二端口(f2)与第二光隔离器(6-2)的第一端口(g2)通过光纤连接； 第一隔离器(6-1)的第二端口(hi)和第一I禹合器(7-1)的第一端口(i2)通过光纤连接，第二隔离器(6-2)的第二端口(h2)通过光纤与第一耦合器(7-1)的第二端口(il)连接；第一耦合器(7-1)的公共端口(i3)与第二耦合器(7-2)的第一端口(jl)通过光纤连接；信号源(9)与第三隔离器(6-3)的第一端口(kl)通过光纤连接，第三隔离器(6-3)的第二端口(k2)通过光纤与第二耦合器(7-2)的第二端口(j2)连接；第二耦合器(7-2)的公共端口(j3)通过光纤连接到一段高非线性光纤(8)上，光纤的输出端可以得到高重复率的脉冲输出。
2.如权利要求1所述的超短脉冲发生器，其特征在于所述第一光耦合器(7-1)的第一端口为50%端口，第二端口为50%端口。
3.如权利要求1所述的超短脉冲发生器，其特征在于所述第二光耦合器(7-2)的第一端口为50%端口，第二端口为50%端口。
4.如权利要求1一 3任一项所述的超短脉冲发生器，其特征在于所述第一光耦合器(7-1)的工作范围为1530nm至1570nm，第二光耦合器(7-2)的工作范围为1500nm至1570nmo
5.如权利要求1一 3任一项所述的超短脉冲发生器，其特征在于所述泵浦源(1-1)和泵浦源(1-2)所产生的泵浦波波长范围为1530nm- 1570nm。
6.如权利要求1一 3任一项所述的超短脉冲发生器，其特征在于所述信号源(9)产生的信号波长范围为1500nm-1550nm。
全文摘要
本发明公开了基于双泵浦参量过程的超短脉冲发生器，包括两泵浦源、两掺铒光纤放大器、强度调制器、相位调制器、两偏振控制器，三光隔离器、两耦合器、高非线性光纤、信号源，第一泵浦波源依次通过第一掺铒光纤放大器、强度调制器、相位调制器、第一偏振控制器、第一光隔离器后，与第一耦合器的第一端口连接；第二泵浦波源依次通过第二掺铒光纤放大器、第二偏振控制器、第二光隔离器后，与第一耦合器的第二端口连接；第一耦合器的公共端口与第二耦合器的第一端口通过光纤连接；信号源与第三隔离器的第一端口通过光纤连接，第三隔离器的第二端口通过光纤与第二耦合器的第二端口连接；第二耦合器的公共端口通过光纤连接到一段高非线性光纤。
文档编号H01S3/09GK103022873SQ20121053598
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月12日 优先权日2012年12月12日
发明者李齐良, 王哲, 丰昀, 胡淼, 周雪芳, 钱胜 申请人:杭州电子科技大学