[發明專利]基于光纖環循環調制時間光柵的超短激光脈沖整形系統

有效

• 申請號: 201910241515.3
• 申請日: 2019-03-28
• 公開（公告）號: CN109818237B
• 公開（公告）日: 2021-01-01
• 發明（設計）人: 唐玉龍;肖鴻晶;黃超
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H01S3/00
• 分類號: H01S3/00;H01S3/067;H01S3/10
• 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

一種基于光纖環循環調制時間光柵的超短激光脈沖整形系統，采用單縱模激光器作為光源，包括初始斬波裝置、脈沖分束裝置、光纖環位相調制裝置、合束裝置、光纖環色散補償脈沖壓縮裝置，所述的光纖環位相調制裝置包括N個光開關、N個位相調制器、N個光放大器、N條延時線和任意波形發生器，所述的光纖環色散補償脈沖壓縮裝置包括第二摻鐿光纖放大器、第N+1光開關和色散補償光纖。本發明可以達到足夠大的相位差，降低了對器件精密度的要求，操作上更容易實現；有助于實現高精度可控的脈沖壓縮，降低了實驗操作的難度、增加了靈活性。

技術領域

本發明涉及超短脈沖激光，特別是一種基于光纖環循環調制時間光柵的超短激光脈沖整形系統，該系統可高效率地輸出較寬頻譜、脈沖波形高度主動可調的超短脈沖激光。

背景技術

目前，常用的產生超短脈沖并且可以對脈沖波形高度進行主動可調的系統主要有三種：

第一種是基于時間光柵的相干合束方式。這種方式由于受到位相調制電壓與帶寬的限制，脈沖經過位相調制器后頻譜展寬的非常有限，且相干合束之后，僅僅是基于時域對脈沖進行調制壓縮并沒有考慮到脈沖的頻譜以及啁啾，因此這種方式并不能產生更窄的脈沖。

第二種是基于光譜濾波方式。這種方式主要的原理是首先利用鎖模技術產生fs級別的脈沖，然后再利用濾波的方式調節脈沖的頻譜，再傅里葉變換到時域上對應將脈沖波形。這種方式的主要缺點是傳統的鎖模技術與濾波器件都不是高度主動可控的。

第三種是基于光纖環位相調制的時間透鏡方式。這種方式主要的原理是首先利用強度調制器斬波出初始脈沖，然后脈沖經過光纖環式的位相調制從而獲得足夠多的頻譜量，最后再利用光柵對進行脈沖壓縮。這種方式的主要缺點是，位相調制的頻率主要受斬波脈沖的寬度影響，斬波脈沖的寬度越窄，位相調制頻率才可以設置較大，相應的光譜展寬才越大，但是由于強度調制器的原因，斬波脈沖的寬度不可能做到低于10ps，這就使得脈沖的頻譜展寬量有限，因此最終的脈沖整形功能也有限。

發明內容

本發明針對上述現有技術的不足，結合上述三種方式而提供一種基于循環位相調制時間光柵的超短激光脈沖整形系統，該系統不僅能輸出超短脈沖，還可以增加脈沖頻譜信息，更容易對脈沖進行整形。

本發明通過以下技術方案實現：

一種超短激光脈沖整形系統，采用單縱模激光器作為光源，特點在于其構成包括：沿單縱模激光器輸出的脈沖光方向依次設置的強度調制器、第一摻鐿光纖放大器、光纖分束器、光纖合束器和第二摻鐿光纖放大器；任意波發生器的輸出端分別與所述的強度調制器、第一光電開關、第一相位調制器、第二光電開關、第二相位調制器、﹍、第N光電開關和第N相位調制器的控制端相連；

所述的光纖分束器將經第一摻鐿光纖放大器輸出的脈沖光分為N路光束，其中N為大于1的正整數，沿第一路光束方向設有第一相位調制器和第一延時線，沿第二路光束方向依次設有第二相位調制器和第二延時線，﹍，沿第N路光束方向依次設有第N相位調制器和第N延時線，所有N路光束通過所述的光纖合束器合并為一束光束，再經第二摻鐿光纖放大器放大后輸出。

所述的單縱模激光器的頻譜帶寬小于100KHz，輸出最大功率為100mw。

所述的第一摻鐿光纖放大器和第二摻鐿光纖放大器為可調諧放大器，放大范圍為0～25dB，最大輸出功率為5W。

所述的光纖分束器的分束比例為1：1：……1，消光比≥18dB，帶寬15nm。

所述的相位調制器的半波電壓4V，3dB帶寬大于10GHz。

本發明系統包括三部分：

第一部分，利用強度調制器的斬波性實現高超短初始激光脈沖的輸出，然后通過光纖放大器對斬波過程中損失的能量進行補償。