[發明專利]一種高重復頻率的飛秒激光脈沖產生系統及方法

有效

• 申請號: 201811118029.4
• 申請日: 2018-09-25
• 公開（公告）號: CN109301686B
• 公開（公告）日: 2020-04-24
• 發明（設計）人: 杜文雄;李和平;王壯;李俊文;張旨遙;劉永
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01S3/11
• 分類號: H01S3/11
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種高重復頻率的飛秒激光脈沖產生系統，其特征在于，包括單模激光器(1)、偏振控制器(2)、電光強度調制器(3)、微波源(4)、第一隔離器(5)、光纖放大器(6)、第二隔離器(7)、第一色散位移光纖(8)、普通單模光纖-高非線性光纖組件(9)和第二色散位移光纖(10)；所述單模激光器(1)、偏振控制器(2)、電光強度調制器(3)、第一隔離器(5)、光纖放大器(6)、第二隔離器(7)、第一色散位移光纖(8)、普通單模光纖-高非線性光纖組件(9)和第二色散位移光纖(10)依次連接；所述微波源(4)與電光強度調制器(3)連接；當光信號在普通單模光纖-高非線性光纖組件(9)的高非線性光纖中傳輸時，光纖中的自相位調制效應占支配地位，使得光信號產生由自相位調制感應的頻率啁啾；當光信號在普通單模光纖-高非線性光纖組件(9)的普通單模光纖中傳輸時，光纖中的群速度色散效應占支配地位，啁啾光信號在反常色散的作用下被逐漸窄化；在色散和非線性效應交替作用下，第一色散位移光纖(8)輸出的光信號在普通單模光纖-高非線性光纖組件(9)中傳輸時被逐漸整形成高重復頻率的亞皮秒激光脈沖。

2.根據權利要求1所述的高重復頻率的飛秒激光脈沖產生系統，其特征在于，所述單模激光器(1)為分布反饋式激光器，輸出連續信號光的中心波長λ₀為：1550nm。

3.根據權利要求1所述的高重復頻率的飛秒激光脈沖產生系統，其特征在于，所述電光強度調制器(3)為馬赫-曾德爾電光調制器。

4.根據權利要求1所述的高重復頻率的飛秒激光脈沖產生系統，其特征在于，所述微波源(4)的輸出信號頻率范圍滿足：10GHz≤f_RF≤40GHz。

5.根據權利要求1所述的高重復頻率的飛秒激光脈沖產生系統，其特征在于，所述光纖放大器(6)為摻鉺光纖放大器。

6.根據權利要求1所述的高重復頻率的飛秒激光脈沖產生系統，其特征在于，所述第一色散位移光纖(8)的長度為1km，其零色散波長位于1550nm附近。

7.根據權利要求1所述的高重復頻率的飛秒激光脈沖產生系統，其特征在于，所述普通單模光纖-高非線性光纖組件(9)是由8組呈周期性分布的普通單模光纖(SMF)和高非線性光纖(HNLF)成對串聯構成，該光纖組件具有色散系數漸減和非線性系數漸增的特性。

8.根據權利要求1所述的高重復頻率的飛秒激光脈沖產生系統，其特征在于，所述第二色散位移光纖(10)的長度為2km，其零色散波長位于1550nm附近。

9.一種高重復頻率的飛秒激光脈沖產生方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、利用單模激光器(1)產生一個中心波長為1550nm的光載波信號，并通過調節偏振控制器(2)穩定輸出光信號的偏振態；

S2、利用微波源(4)輸出一個頻率在10～40GHz范圍可調的微波信號，將其加載到電光強度調制器(3)的驅動電極上；

S3、將單模激光器(1)產生的光載波信號輸入到電光強度調制器(3)中，利用加載在電光強度調制器(3)驅動電極上的微波信號進行調制，使得電光強度調制器(3)輸出雙邊帶調制光信號；

S4、將電光強度調制器(3)輸出的光調制信號輸入至光纖放大器(6)中進行功率放大；

S5、將光纖放大器(6)輸出的光信號輸入至第一色散位移光纖(8)中進行傳輸，入射的調制光信號在光纖中的四波混頻效應作用下，產生新的高階頻譜邊帶；

S6、將第一色散位移光纖(8)輸出的光信號輸入至普通單模光纖-高非線性光纖組件(9)中進行傳輸；當光信號在該光纖組件的高非線性光纖中傳輸時，光纖中的自相位調制效應占支配地位，使得光信號產生由自相位調制感應的頻率啁啾；當光信號在該光纖組件的普通單模光纖中傳輸時，光纖中的群速度色散效應占支配地位，啁啾光信號在反常色散的作用下被逐漸窄化；在色散和非線性效應交替作用下，第一色散位移光纖(8)輸出的光信號在普通單模光纖-高非線性光纖組件(9)中傳輸時被逐漸整形成高重復頻率的亞皮秒激光脈沖；

S7、將普通單模光纖-高非線性光纖組件(9)輸出的亞皮秒激光脈沖輸入至第二色散位移光纖(10)中進行傳輸，由于普通單模光纖-高非線性光纖組件(9)與第二色散位移光纖(10)存在較大的色散失配，使得普通單模光纖-高非線性光纖組件(9)輸出的亞皮秒激光脈沖在第二色散位移光纖(10)中傳輸時被進一步整形壓縮為脈寬更短的飛秒激光脈沖，其重復頻率等于微波源(4)輸出微波信號的頻率；通過調節微波信號的頻率和光纖放大器(6)的輸出功率，能夠產生重復頻率在10～40GHz范圍可調的飛秒激光脈沖。