散系数互为相反数，第二色散介质6和第四色散介质11的色散系数互为相反数。
[0023]第二耦合器13的输出端依次连接有第五色散介质14、光子晶体波导15、带通滤波器16、第七色散介质17和示波器18。栗浦激光器20通过第六色散介质19连接在第五色散介质14和光子晶体波导15之间。第五色散介质14、第六色散介质19和第七色散介质17的色散系数满足时域成像条件，即满足1/Din+1/Uut=l/Df，其中Din，Df和Dciu^别为第五色散介质、第六色散介质和第七色散介质的群延迟色散系数。
[0024]作为优化，本实用新型的第一光开关3和第二光开关8采用基于马赫-泽德干涉仪的逻辑门式光开关，可加入量子点半导体光放大器来进一步提高第一光开关3和第二光开关8的信号处理速率;第一色散介质4、第二色散介质6……第七色散介质17均可采用线性啁啾光纤光栅，以减小装置体积;光子晶体波导15采用空气孔型三角晶格光子晶体平板，材质为硅，平板中间一排空气孔填充形成波导，平板整体长度为200微米;栗浦激光器20采用皮秒级栗浦源。
[0025]本实用新型的工作原理和工作过程是:
[0026]光开关的输入信号和控制信号相互作用产生逻辑输出，当光开关的输入信号和控制信号同时为逻辑I时，光开关的输出信号为逻辑I;其余情况下光开关的输出信号为逻辑
O。通过调整第一光开关3和第二光开关8的控制信号，使第一光开关3和第二光开关8的控制信号互补，可将输入第一光开关3和第二光开关8的光信号在某个时间点截断为前半部分和后半部分。
[0027]第一色散介质4与第三色散介质9的色散系数互为相反数，第二色散介质6与第四色散介质11的色散系数互为相反数，并且第一波形发生器7和第二波形发生器12产生大小相等、正负相反的斜坡型电信号分别作为第一电光相位调制器5和第二电光相位调制器1的控制信号。当第一波形发生器7向第一电光相位调制器5上施加的控制信号为负/正时，第一信号支路的第一光信号相对时间提前/延迟；当第二波形发生器12向第二电光相位调制器10施加的控制信号为正/负时，第二信号支路的第二光信号相对时间延迟/提前。第一信号支路的第一光信号和第二信号支路的第二光信号经过第二耦合器13重新合为一路，便产生具有一个或几个宽度可调、强度为零的时间间隙的第三光信号。通过调整第一波形发生器7和第二波形发生器12产生的控制信号的大小，可以调整时间间隙的大小和开闭。
[0028]栗浦激光器20产生栗浦光信号；由第二親合器13合成一路后的第三光信号经过第五色散介质14后，与经第六色散介质19的栗浦光信号一起注入光子晶体波导15，发生简并四波混频效应(即栗浦光信号将能量传递给第三光信号，剩余能量作为闲频光辐射出来，且栗浦光信号的二次相位调制项转移到闲频光上)后，栗浦光信号、第三光信号和闲频光信号从光子晶体波导15输出，进入带通滤波器16，带通滤波器16过滤掉第三光信号和栗浦光信号，仅输出闲频光信号，该闲频光信号经过第七色散介质17后通过示波器18进行测量。当第五色散介质14、第六色散介质19和第七色散介质17的色散系数满足时域成像条件时，经过第七色散介质17后的输出信号便在时域延展，即产生时域放大效应。放大系数可通过调整第五色散介质14、第六色散介质19和第七色散介质17的色散系数来改变。
[0029]本实用新型所提供的皮秒光信号处理装置，具有产生时间间隙和时域成像两种功能，处理的信号脉冲宽度可达25皮秒(40Gbit/s)，其中时域成像部分单独使用时，信号脉冲宽度可达2皮秒。
【主权项】
1.基于时域成像的皮秒光信号处理装置，其特征在于:包括信号源、第一耦合器和第二親合器;所述第一親合器的输入端与信号源相连;所述第一親合器和第二親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;所述第一光开关和第二光开关均与第一親合器的输出端相连，所述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;所述第一电光相位调制器上连接有第一波形发生器，所述第二电光相位调制器上连接有第二波形发生器;所述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;所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； 所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;所述第五色散介质、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。2.根据权利要求1所述的基于时域成像的皮秒光信号处理装置，其特征在于:所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，所述第一光开关和第二光开关均包括量子半导体光放大器。3.根据权利要求2所述的基于时域成像的皮秒光信号处理装置，其特征在于:所述色散介质为色散光纤或线性啁啾光纤光栅。4.根据权利要求3所述的基于时域成像的皮秒光信号处理装置，其特征在于:所述光子晶体波导采用空气孔型三角晶格光子晶体平板。5.根据权利要求4所述的基于时域成像的皮秒光信号处理装置，其特征在于:所述栗浦激光器为皮秒级栗浦源。6.根据权利要求1至5任一所述的基于时域成像的皮秒光信号处理装置，其特征在于:所述示波器可由光谱仪替代。7.根据权利要求1至5任一所述的基于时域成像的皮秒光信号处理装置，其特征在于:所述光子晶体波导可用高非线性光纤或硅波导替代。
【专利摘要】本实用新型属于超高速时域光信号处理技术领域，提供了一种基于时域成像的皮秒光信号处理装置，以解决现有装置调制速率低的问题。该处理装置包括信号源、第一耦合器和第二耦合器。第一耦合器和第二耦合器之间有两条信号支路，每条信号支路上均设置有光开关、电光相位调制器和两个色散介质，且电光相位调制器上连接有波形发生器。第二耦合器的输出端连接有光子晶体波导、带通滤波和示波器；在第二耦合器和光子晶体波导之间、带通滤波器和示波器之间均设置有色散介质。泵浦激光器通过色散介质连接在光子晶体波导的输入端。本实用新型适用信号速率较高，可满足超快光信号处理的需求,并且具有产生时间间隙和时域成像两种功能。
【IPC分类】G02F3/00
【公开号】CN205301771
【申请号】
【发明人】刘红军, 周明阳, 孙启兵, 黄楠
【申请人】中国科学院西安光学精密机械研究所
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2015年12月25日