[發明專利]奈奎斯特脈沖產生裝置及操作方法

在審

• 申請號: 201811567403.9
• 申請日: 2018-12-20
• 公開（公告）號: CN109473860A
• 公開（公告）日: 2019-03-15
• 發明（設計）人: 吳侃;張丙建;劉思奇;鄒衛文;陳建平
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H01S3/00
• 分類號: H01S3/00;H01S3/10;H01S3/102;H01S3/109;H01S3/11
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

1.一種奈奎斯特脈沖產生裝置，其特征在于包括可調連續光激光器(1)、第一連接光纖(2)、偏振控制器(3)、第二連接光纖(4)、第一推挽強度調制器(5)、第三連接光纖(6)、第二推挽強度調制器(7)、第四連接光纖(8)、可調帶通濾波器(9)、輸出光纖(10)、可調連續光激光器電學接口(11)、第一推挽強度調制器電學接口(12)、第二推挽強度調制器電學接口(13)、可調帶通濾波器電學接口(14)和控制模塊(15)，沿所述的可調連續光激光器(1)的激光輸出方向依次是所述的第一連接光纖(2)、偏振控制器(3)、第二連接光纖(4)、第一推挽強度調制器(5)、第三連接光纖(6)、第二推挽強度調制器(7)、第四連接光纖(8)、可調帶通濾波器(9)和輸出光纖(10)，所述的控制模塊(15)分別與所述的激光器的電學接口(11)、第一推挽強度調制器的電學接口(12)、第二推挽強度調制器的電學接口(13)和可調帶通濾波器的電學接口(14)相連。

2.根據權利要求1所述的奈奎斯特脈沖產生裝置，其特征在于所述的可調連續光激光器是III-V族半導體的激光器，激光器的輸出波長的調節范圍在1520-1600nm。

3.根據權利要求1所述的奈奎斯特脈沖產生裝置，其特征在于所述的可調激光器、第一連接光纖、第二連接光纖、第一調制器、第三連接光纖、第二調制器、第四連接光纖、可調帶通濾波器和輸出光纖均工作在單模模式，都工作在單模橫電(TE)模式，或都工作在單模橫磁(TM)模式，器件的工作波長相互匹配。

4.根據權利要求1所述的奈奎斯特脈沖產生裝置，其特征在于所述的偏振控制器(3)為光纖環形偏振控制器，能夠控制光的偏振態。

5.根據權利要求1所述的奈奎斯特脈沖產生裝置，其特征在于所述的第一推挽強度調制器(5)和第二推挽強度調制器(7)偏置于最大偏置點，使得調制器工作于抑制奇數邊帶工作模式，只存在偶數階邊帶。

6.根據權利要求1至5任一項所述的奈奎斯特脈沖產生裝置，其特征在于所述的可調帶通濾波器(9)是基于光纖布拉格光柵的光濾波器，能夠實現濾除調制器產生的高階邊帶的功能。

7.權利要求1所述的奈奎斯特脈沖產生裝置的操作方法，其特征在于該方法包括以下步驟：

1)所述的控制模塊(15)根據應用所需的脈沖源中心波長，通過可調激光器的電學接口(11)，控制激光器的輸出功率和中心波長；

2)所述的控制模塊(15)根據應用所需的脈沖源的重復頻率，通過第一推挽強度調制器的電學接口和第二推挽強度調制器的電學接口，輸入高頻信號和直流偏置電壓，確保輸入第一推挽強度調制器和第二推挽強度調制器的高頻信號不超過調制器的工作帶寬，兩路高頻信號之間具有三倍頻的關系，且兩者相位鎖定；輸入第一推挽強度調制器和第二推挽強度調制器的偏置于最大偏置點。

3)調節所述的偏振控制器(15)，使得光信號經過兩個調制器后，具有最大的光功率；

4)調節所述的第一推挽強度調制器(5)的高頻信號的幅度，使得光信號經過該調制器后，在中心波長處、二階邊帶處產生三條平坦的光頻梳，而一階邊帶被抑制；調節所述的第二推挽強度調制器(7)的高頻信號的幅度，使得光信號經過該調制器后，共產生9條平坦的光頻梳，光頻梳的梳齒間距等于兩倍的調制頻率；由于調制器的非線性調制，除了中心9條功率較高的光頻梳外，光譜兩側還會產生功率較低的高階邊帶；

5)所述的控制模塊(15)控制所述的可調帶通濾波器(9)的中心波長和帶寬，使得濾波器的中心波長與激光器輸出的波長相同，濾波器的帶寬恰好能濾除第二強度調制器輸出光譜的高階邊帶，使光譜的形狀盡量接近矩形，此時時域上對應的脈沖波形具有奈奎斯特脈沖的波形，即具有sinc函數的數學形式；

6)所述的控制模塊(15)通過改變輸入第一強度調制器和第二強度調制器的高頻信號的頻率，可以改變時域脈沖序列的重復頻率；控制模塊在改變頻率時，需確保加載到第一推挽強度調制器和第二推挽強度調制器的信號頻率間的三倍頻關系和相位鎖定。