专利名称：多程啁啾光纤光栅脉冲展宽装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及宽谱激光脉冲，特别是一种适用于宽谱激光脉冲的时间展宽的多程啁啾光纤光栅脉冲展宽装置。
背景技术：
近年来由于高功率泵浦源的出现和光纤制造水平的提高，使光纤激光器不再局限于低功率的水平。高能量的光脉冲通常很难由激光器直接得到，需要一台或多台放大器从外部放大脉冲，但随着脉冲峰值功率的增大，放大器中的非线性效应将使脉冲发生畸变，限制了能量的放大。啁啾脉冲放大技术在脉冲放大之前使之引入啁啾并展宽，从而有效降低脉冲的峰值功率，实现高能脉冲放大。利用啁啾光纤光栅进行脉冲展宽，可以实现全光纤化，使系统结构紧凑，而啁啾光纤光栅的展宽量和价格与啁啾光纤光栅的长度成正比，因此 对于大色散量的脉冲展宽的成本较高。
发明内容
本发明是目的是提供一种适用于宽谱激光脉冲的时间展宽的多程啁啾光纤光栅脉冲展宽装置，该装置的最大优点是可用较短的啁啾光纤光栅实现大色散量的脉冲展宽，展宽量可通过数字脉冲延时发生器产生的门信号来控制展宽的次数来自由调节，从而有效降低成本，并且实现全光纤化，结构紧凑，还能补偿展宽过程的能量损失。本发明的技术解决方案如下一种多程啁啾光纤光栅脉冲展宽装置，特点在于其构成包括宽谱信号源，2*2声光调制器、光纤环形器、啁啾光纤光栅、光纤隔离器、增益介质、波分复用器、带通滤波器、总控触发信号源、数字脉冲延时发生器、泵浦保护器和泵浦源，上述元部件的连接关系如下所述的总控触发信号源的第一输出端与所述的数字脉冲延时发生器的控制端相连，该总控触发信号源的第二输出端与所述的宽谱信号源的控制端相连，所述的数字脉冲延时发生器的输出端与所述的2*2声光调制器的控制端相连；所述的宽谱信号源的输出端与所述的2*2声光调制器的第一端口相连，该2*2声光调制器的第四端口通过光纤依次经所述的光纤环形器的第一端口和第二端口、啁啾光纤光栅、光纤环形器的第二端口和第三端口、光纤隔离器、增益介质光纤、波分复用器第一端口和第二端口、带通滤波器、2*2声光调制器的第三端口和所述的2*2声光调制器第四端口构成一个环形腔；所述的2*2声光调制器的第二端口为本装置的输出端；所述的泵浦源经所述的泵浦保护器与所述的波分复用器的第三端口相连；所述的总控触发信号源的第二输出端输出的触发信号触发所述的宽谱信号源产生宽谱信号光经所述的2*2声光调制器的第一端口的同时，所述的总控触发信号源的第一输出端输出的触发信号触发所述的数字脉冲延时发生器产生一个门信号，该门信号施加在所述的2*2声光调制器的控制端，使所述的2*2声光调制器开启，则该2*2声光调制器的第一端口与第四端口形成通道，所述的宽谱信号光由2*2声光调制器的第一端口和第四端口导入所述的环形腔内，然后依次经过所述的光纤环形器的第一端口和第二端口、啁啾光纤光栅、光纤环形器的第二端口和第三端口、光纤隔离器、增益介质光纤、带通滤波器、2*2声光调制器的第三端口然后又从第四端口导入环形腔内，所述的泵浦源输出的泵浦光经泵浦保护器由所述的波分复用器的第三端口接入，在所述的增益介质光纤内进行泵浦，所述的宽谱信号光在腔内循环展宽并放大，直到所述的门信号结束，则所述的2*2声光调制器关闭，展宽后的宽谱信号光脉冲由所述的2*2声光调制器的第二端口输出。所述的泵浦源至少包含一个半导体激光器。所述的增益介质光纤是掺铒，掺镱或多种稀土离子共掺杂的掺杂光纤，是单模光纤、多模光纤、大模场光纤、或双包层光纤。所述的泵浦保护器是隔离器，或透过泵浦激光波长的滤波器。在所述的总控触发信号源发出的触发信号的触发下，所述的数字脉冲延时发生器向所述的2*2声光调制器的控制端施加一个门信号，以保证所述的2*2声光调制器的开启 与由所述的宽谱信号源输入的信号光的时间同步。所述的2*2声光调制器有4个光输入输出端口和I个数字控制端口，第一端口作为输入端口，第二端口作为输出端口，第三端口第四端口连接所述的环形腔。它的作用是控制脉冲在腔内循环的次数，通过数字脉冲延时发生器设定打开的时间及持续的时间，从而控制脉冲的展宽量。所述的光纤环形器对反向传输光进行引导，将其与正向传输光从空间上分离开来，并从另一端口输出。所述的啁啾光纤光栅为色散元件，为输入脉冲引入一定的展宽量。所述的光纤隔离器防止光信号的反向传输，造成元件的损伤。所述的增益介质光纤为系统提供放大作用。所述的泵浦源作为增益介质的泵浦源。所述的泵浦保护器起隔离作用，防止光进入泵浦激光器，打坏激光器。所述的带通滤波器用于滤除放大时产生的ASE噪声。本发明的优点在于1、可实现全光纤化，结构紧凑，易于调整；2、用较短的啁啾光纤光栅实现大色散量的脉冲展宽，并且展宽量可通过数字脉冲延时发生器产生的门信号来控制展宽的次数来自由调节，从而有效的降低成本；3、装置带有放大结构，放大器可以补偿展宽过程的能量损失，提供一定的增益。
图1是本发明多程啁啾光纤光栅脉冲展宽的装置结构示意图。图中1-宽谱信号源；2_2*2声光调制器；3_光纤环形器；4_啁啾光纤光栅；5_光纤隔离器；6_增益介质光纤；7_波分复用器；8_带通滤波器；9_总控触发信号；10-数字脉冲延时发生器；11_泵浦保护器；12_泵浦源；13_展宽后的输出脉冲。图2是2*2声光调制器的各通道不意图。图中
14-第一端口，信号输入端；15_第二端口，信号输出端；16_第三端口，环形腔末端；17-第四端口，环形腔起始端；18-控制端。
具体实施例方式下面结合实施例和附图对本发明做进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。先请参阅图1，图1是本发明多程啁啾光纤光栅脉冲展宽的装置的整体结构示意图。由图可见，本发明多程啁啾光纤光栅脉冲展宽装置的构成包括宽谱信号源1，2*2声光调制器2、光纤环形器3、啁啾光纤光栅4、光纤隔离器5、增益介质6、波分复用器7、带通滤波器8、总控触发信号源9、数字脉冲延时发生器10、泵浦保护器11和泵浦源12，上述元部件的连接关系如下
所述的总控触发信号源9的第一输出端与所述的数字脉冲延时发生器10的控制端相连，该总控触发信号源9的第二输出端与所述的宽谱信号源I的控制端相连，所述的数字脉冲延时发生器10的输出端与所述的2*2声光调制器2的控制端相连；所述的宽谱信号源I的输出端与所述的2*2声光调制器2的第一端口 14相连，该2*2声光调制器2的第四端口 17通过光纤依次经所述的光纤环形器3的第一端口 19和第二端口 20、啁啾光纤光栅4、光纤环形器3的第二端口 20和第三端口 21、光纤隔离器5、增益介质光纤6、波分复用器7第一端口和第二端口、带通滤波器8、2*2声光调制器2的第三端口 16和所述的2*2声光调制器2第四端口 17构成一个环形腔；所述的2*2声光调制器2的第二端口 15为本装置的输出端；所述的泵浦源12经所述的泵浦保护器11与所述的波分复用器7的第三端口相连；所述的总控触发信号源9的第二输出端输出的触发信号触发所述的宽谱信号源I产生宽谱信号光经所述的2*2声光调制器2的第一端口 14的同时，所述的总控触发信号源9的第一输出端输出的触发信号触发所述的数字脉冲延时发生器10产生一个门信号，该门信号施加在所述的2*2声光调制器2的控制端18，使所述的2*2声光调制器2开启，则该2*2声光调制器2的第一端口 14与第四端口 17形成通道，所述的宽谱信号光由2*2声光调制器2的第一端口 14和第四端口 17导入所述的环形腔内，然后依次经过所述的光纤环形器3的第一端口 19和第二端口 20、啁啾光纤光栅4，从啁啾光纤光栅4返回的信号光经光纤环形器3的第二端口 20和第三端口 21、光纤隔离器5、增益介质光纤6、带通滤波器8、2*2声光调制器2的第三端口 16然后又从第四端口 17导入腔内，所述的泵浦源12输出的泵浦光经泵浦保护器11由所述的波分复用器7的第三端口接入，在所述的增益介质光纤6内进行泵浦，所述的宽谱信号光在腔内循环展宽并放大，直到所述的门信号结束，则所述的2*2声光调制器2关闭，展宽后的宽谱信号光脉冲由所述的2*2声光调制器2的第二端口15输出。所述的泵浦源至少包含一个半导体激光器。所述的增益介质光纤6是掺铒，掺镱或多种稀土离子共掺杂的掺杂光纤，是单模光纤、多模光纤、大模场光纤、或双包层光纤。所述的泵浦保护器是隔离器，或透过泵浦激光波长的滤波器。
在实施例中所述的宽谱信号源I是1053nm光纤锁模激光器，所述的增益介质光纤6是掺镱光纤，波分复用器7为980/1053nm波分复用器，带通滤波器8是1053nm带通滤波器，所述的泵浦保护器11是980nm滤波器11，所述的泵浦源12是980nm激光二极管。所述的2*2声光调制器2可米用Gooch&Housego公司的产品，型号为MM080-1C8V22-5-F4S. 3DS-B。参见图2，图2是2*2声光调制器2的通道示意图。2*2声光调制器2共有5个端口，其中第一端口 14、第二端口 15、第三端口 16、第四端口 17为光脉冲输入输出端口，端口18为数字控制端口。2*2声光调制器2有关和开两个状态，当端口 18未加控制信号时，声光调制器处于关闭状态，光信号经第一端口 14进入后由第四端口 17输出，从第三端口 16输入的信号将从第二端口 15输出；当数字脉冲延时发生器10从端口 18给2*2声光调制器2加载一定宽度的门信号时，该声光调制器处于打开状态，从第一端口 14进入的光信号将由第二端口 15输出，从第三端口 16进入的光信号将由第四端口 17输出，从而保证光在腔内循环展宽，直到达到所需的展宽量后关闭声光调制器，展宽后的信号光从第二端口输出。
·
本发明的工作过程如下光纤锁模激光器I由总控触发信号9控制产生宽谱脉冲经2*2声光调制器2的第一端口 14后从第四端口 17进入到腔内，由总控触发信号9控制的数字脉冲延时发生器10从端口 18给2*2声光调制器2 —定宽度的门信号,使其保持打开状态,光脉冲经光纤环形器3的端口 19后经端口 20进入啁啾光纤光栅4展宽后再由光纤环形器3的端口 21导入腔内，然后依次经过光纤隔离器5、掺镱光纤6、980/1053nm波分复用器7、1053nm带通滤波器8、2*2声光调制器2的第三端口 16然后从第四端口 17导入腔内，光脉冲在腔内循环展宽并放大直到2*2声光调制器2关闭，展宽后的脉冲由2*2声光调制器2的第二端口 15输出。上述980/1053nm波分复用器7的混合端口与掺镱光纤相连，1053nm输出端与1053nm带通滤波器相连，980nm激光二极管12经980nm滤波器11后由波分复用器7的980nm端口接入。上述所有器件均由普通单模石英光纤连接。
权利要求
1.一种多程啁啾光纤光栅脉冲展宽装置，特征在于其构成包括宽谱信号源(I )，2*2 声光调制器(2)、光纤环形器(3)、啁啾光纤光栅(4)、光纤隔离器(5)、增益介质(6)、波分复用器(7)、带通滤波器(8)、总控触发信号源(9)、数字脉冲延时发生器(10)、泵浦保护器(11)和泵浦源(12)，上述元部件的连接关系如下所述的总控触发信号源(9)的第一输出端与所述的数字脉冲延时发生器(10)的控制端相连，该总控触发信号源(9)的第二输出端与所述的宽谱信号源(I)的控制端相连，所述的数字脉冲延时发生器(10)的输出端与所述的2*2声光调制器(2)的控制端相连；所述的宽谱信号源(I)的输出端与所述的2*2声光调制器(2)的第一端口(14)相连， 该2*2声光调制器(2)的第四端口(17)通过光纤依次经所述的光纤环形器(3)的第一端口(19)和第二端口(20)、啁啾光纤光栅(4)、光纤环形器(3)的第二端口(20)和第三端口 (21)、光纤隔离器(5)、增益介质光纤￠)、波分复用器(7)第一端口和第二端口、带通滤波器(8)、2*2声光调制器(2)的第三端口(16)和所述的2*2声光调制器(2)第四端口构成一个环形腔；所述的2*2声光调制器(2)的第二端口(15)为本装置的输出端；所述的泵浦源(12)经所述的泵浦保护器(11)与所述的波分复用器(7)的第三端口相连；所述的总控触发信号源(9)的第二输出端输出的触发信号触发所述的宽谱信号源(I) 产生宽谱信号光经所述的2*2声光调制器(2)的第一端口(14)的同时，所述的总控触发信号源(9)的第一输出端输出的触发信号触发所述的数字脉冲延时发生器(10)产生一个门信号，该门信号施加在所述的2*2声光调制器(2)的控制端，使所述的2*2声光调制器(2) 开启，则该2*2声光调制器(2)的第一端口与第四端口形成通道，所述的宽谱信号光由2*2 声光调制器(2)的第一端口( 14)和第四端口( 17)导入所述的环形腔内，然后依次经过所述的光纤环形器(3)的第一端口(19)和第二端口(20)、啁啾光纤光栅(4)、光纤环形器(3) 的第二端口(20)和第三端口(21)、光纤隔离器(5)、增益介质光纤(6)、带通滤波器(8)、2*2 声光调制器(2)的第三端口(16)然后又从第四端口(17)导入腔内，所述的泵浦源(12)输出的泵浦光经泵浦保护器(11)由所述的波分复用器(7)的第三端口接入，在所述的增益介质光纤出)内进行泵浦，所述的宽谱信号光在腔内循环展宽并放大，直到所述的门信号结束， 则所述的2*2声光调制器(2)关闭，展宽后的宽谱信号光脉冲由所述的2*2声光调制器(2) 的第二端口(15)输出。
2.根据权利要求1所述的一种多程啁啾光纤光栅脉冲展宽装置，其特征在于所述的泵浦源至少包含一个半导体激光器。
3.根据权利要求1所述的一种多程啁啾光纤光栅脉冲展宽装置，其特征在于所述的增益介质光纤是掺铒，掺镱或多种稀土离子共掺杂的掺杂光纤，是单模光纤、多模光纤、大模场光纤、或双包层光纤。
4.根据权利要求1所述的一种多程啁啾光纤光栅脉冲展宽装置，其特征在于所述的泵浦保护器是隔离器，或透过泵浦激光波长的滤波器。
全文摘要
一种多程啁啾光纤光栅脉冲展宽装置，其构成包括宽谱信号源、2*2声光调制器、光纤环形器、啁啾光纤光栅、光纤隔离器、增益介质、波分复用器、带通滤波器、总控触发信号源、数字脉冲延时发生器、泵浦保护器和泵浦源。本发明的最大优点是可用较短的啁啾光纤光栅实现大色散量的脉冲展宽，展宽量可通过数字脉冲延时发生器产生的门信号来控制展宽的次数来自由调节，从而有效降低成本，并且实现全光纤化，结构紧凑，还能补偿展宽过程的能量损失。
文档编号H01S3/117GK103001107SQ201210541038
公开日2013年3月27日 申请日期2012年12月13日 优先权日2012年12月13日
发明者饶大幸, 汪小超, 张承涛, 郭跃, 姜有恩, 张生佳, 范薇 申请人:中国科学院上海光学精密机械研究所