[發明專利]一種可補償偏振模色散的多自由度光譜濾波器

有效

• 申請號: 201610982537.1
• 申請日: 2016-11-09
• 公開（公告）號: CN106569357B
• 公開（公告）日: 2019-09-20
• 發明（設計）人: 李嬈;范薇;喬治;黃燦鴻
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海光學精密機械研究所
• 主分類號: G02F1/133
• 分類號: G02F1/133;G02F1/1335;G02F1/13363
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 張澤純

本發明是一種可補償偏振模色散的多自由度光譜濾波器，包括第一光纖準直器、薄膜偏振片、相位型液晶、第二光纖準直器、附加保偏光纖、光軸旋轉的保偏光纖及光纖檢偏器。通過旋轉薄膜偏振片，調節相位型液晶電壓及調節附加保偏光纖的長度，可分別實現對濾波器的調制深度、峰值波長及自由光譜范圍的解耦調節，具有高度可控性。此裝置可被用于補償高功率激光系統中寬譜光在保偏器件及保偏光纖中傳輸時，由于光纖偏振模色散引入的幅頻調制效應。使用時，此裝置可根據示波器監測得到的時域波形，通過電腦反饋控制控制器調節補償裝置參數，實現對光纖偏振模色散的自動實時補償。

技術領域

本發明涉及光譜濾波裝置領域,具體是一種可補償偏振模色散的多自由度光譜濾波器。

背景技術

在激光領域，特別是高功率激光領域，為了控制非線性效應的產生以及為實現焦斑勻滑而采用的光譜色散平滑技術，需要利用相位調制器將單頻激光進行頻譜展寬。然而，激光系統中的保偏器件及保偏光纖中存在的偏振模色散(包括差分群時延及低的偏振消光比)，會產生偏振濾波效應，從而使得展寬后的光譜中不同的光譜成分透射率不均勻，到達輸出端時，會導致激光的頻率調制部分轉換為幅度調制，這種現象被稱為高功率激光器中的幅頻調制效應。幅頻調制不僅會導致光信號波形失真，更嚴重的是會增加光學元件的損傷風險并降低物理實驗的有效性。因此有必要對其進行補償。在高功率激光系統中，偏振模色散對脈沖的影響是隨時間隨機變化的。這是由于光脈沖在保偏光纖中傳輸時，當保偏光纖周圍環境變化(溫度變化或受到外界壓力)，會對傳輸脈沖產生復雜且隨機的影響，這會導致輸出端脈沖的幅頻調制也表現為時變特性，因此很難對其進行補償。此外，根據高功率激光系統實驗需求的不同，前端系統中保偏光纖的長度也會隨之調整，這會導致偏振濾波效應產生的濾波函數的自由光譜區產生變化，從而對光脈沖的影響發生改變。

目前已有的偏振模色散補償方法主要是使用不同種類的偏振控制器，如：二分之一波片和四分之一波片的組合、液晶等。但二分之一波片和四分之一波片的組合調節靈活度較低，自由光譜區不易改變；而液晶系統控制系統較為復雜，并且需要根據使用需求專門設計制作液晶器件，成本較高。另一個很有效的補償方式是，將兩段等長的保偏光纖光軸旋轉90°后熔接，這一方法雖然能補償光纖的差分群時延，但無法補償隨機相移造成的影響，并且靈活度不高。考慮到偏振模色散主要會引起系統濾波函數的峰值波長及調制深度隨時間改變；而激光系統中所使用的保偏光纖長度不同，又會造成其濾波函數的自由光譜范圍改變。因此，設計一套可自適應調節的多自由度偏振模色散補償系統是很有必要的。

發明內容

本發明目的在于克服上述現有技術的不足，提供一種可補償偏振模色散的多自由度光譜濾波器，用于解決現有偏振模色散補償裝置自由光譜區調整困難、自適應控制系統復雜的問題。具體而言，本發明的目的是提供一種多自由度光譜濾波器，其峰值波長、調制深度及自由光譜范圍可根據需要調節。本發明的另一個目的是提供一種裝置和方法，所述方法能通過提供一種可閉環控制的多自由度光譜濾波器對偏振器件及保偏光纖中的偏振模色散進行實時補償，能通過監測脈沖時域波形，可對所述補償裝置進行實時反饋控制，以抑制系統中偏振模色散引起的幅頻調制效應。

本發明所采用的技術如下：

一種可補償偏振模色散的多自由度光譜濾波器，包括第一光纖準直器、安裝在旋轉調整架上的薄膜偏振片、配有液晶控制器的相位型液晶、第二光纖準直器、附加保偏光纖、光軸旋轉的保偏光纖及光纖檢偏器；所述第一光纖準直器的尾纖與輸入光纖連接，經第一光纖準直器準直輸出后的光經所述薄膜偏振片后，變成線偏振光，通過旋轉所述薄膜偏振片，使所述線偏振光的偏振方向與所述相位型液晶的液晶光軸呈一定角度入射到相位型液晶上，經過由液晶控制器加載交流電壓的相位型液晶后，與液晶光軸方向平行及垂直的兩偏振分量產生一定的相位延遲，再經第二光纖準直器耦合進光纖，第二光纖準直器的尾纖與附加保偏光纖連接，附加保偏光纖的另一端口與光軸旋轉的保偏光纖連接，光軸旋轉的保偏光纖的輸出端與光纖檢偏器的輸入端相連，經光纖檢偏器的檢偏后，從光纖檢偏器的輸出端輸出并進入輸出光纖繼續傳輸。