[發(fā)明專利]一種帶錐形硅基波導的超短脈沖序列產(chǎn)生裝置

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• 申請日: 2020-03-11
• 公開（公告）號: CN111399306A
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發(fā)明（設計）人: 李倩;葉峰
• 申請（專利權(quán)）人: 北京大學深圳研究生院
• 主分類號: G02F1/35
• 分類號: G02F1/35;G02F1/365
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 劉鳳玲

本發(fā)明涉及一種帶錐形硅基波導的超短脈沖序列產(chǎn)生裝置。所述超短脈沖序列產(chǎn)生裝置包括：耦合器，零色散高非線性光纖以及錐形硅基波導；耦合器用于接收兩個不同的連續(xù)光源，通過拍頻形成脈沖序列并輸出至零色散高非線性光纖；零色散高非線性光纖用于增加其初始啁啾并輸出至錐形硅基波導；錐形硅基波導用于接收、傳導來自調(diào)制器的脈沖序列，將其壓縮成超短脈沖序列并輸出。本發(fā)明的帶錐形硅基波導的超短脈沖序列產(chǎn)生裝置利用兩個激光二極管作為連續(xù)光產(chǎn)生器，通過雙拍頻形成脈沖序列，并在小尺寸的錐形硅基波導上進行壓縮；一方面結(jié)合自相似脈沖壓縮的優(yōu)勢，獲得了高質(zhì)量高能量的超短脈沖序列；另一方面有效減小了器件長度，有利于器件的小型化。

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及光學領域，特別是涉及一種帶錐形硅基波導的超短脈沖序列產(chǎn)生裝置。

背景技術(shù)

高重復率的超短光脈沖序列被廣泛用于光時分多路復用通信，現(xiàn)代儀器和光學成像；超短高功率光脈沖在眼科醫(yī)學、微加工、高帶寬通信系統(tǒng)等領域都有廣泛的應用。產(chǎn)生超短光脈沖的方法有許多種，其中可用于產(chǎn)生飛秒脈沖序列的無源鎖模激光器的重復率通常小于1GHz，另外有源鎖模激光器很難產(chǎn)生重復頻率高于40GHz的脈沖序列，由于受到了腔內(nèi)的調(diào)制器的限制，以上方法成本高昂，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)十分復雜，且輸出脈沖的峰值功率偏低。

與激光光源相比，自相似脈沖壓縮技術(shù)同樣可以產(chǎn)生超短高功率脈沖，該壓縮方案的重復率由兩個初始連續(xù)光信號的頻率間隔確定，通過耦合來自兩個激光二極管的兩個連續(xù)光信號可以實現(xiàn)非常大的拍頻，甚至1THz。脈沖幾乎不受變換的限制，并且具有雙曲線割線形狀，基座可以忽略不計，所提出的方案實現(xiàn)簡單，并且可以在小尺寸波導上實現(xiàn)有效的快速脈沖壓縮，這是相對于現(xiàn)有技術(shù)的巨大優(yōu)勢，該技術(shù)不僅可以實現(xiàn)高的壓縮倍數(shù)，而且壓縮脈沖幾乎無啁啾無基座，盡管自相似脈沖壓縮技術(shù)可以獲得高質(zhì)量的脈沖，但是在以往的方案中，多是采用光纖完成，尚未通過小尺寸器件波導來實現(xiàn)。

現(xiàn)有技術(shù)中利用色散遞減光纖內(nèi)的雙頻信號的絕熱壓縮，可以生成穩(wěn)定的無基座孤子無干擾列，但因為要求色散遞減光纖的色散必須足夠緩慢地降低，所以此過程需要相對較長的光纖，不利于器件的小型化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種帶錐形硅基波導的超短脈沖序列產(chǎn)生裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)制備的超短脈沖序列產(chǎn)生裝置大，無法在極小的光波導上即可獲得高質(zhì)量的光脈沖的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

一種帶錐形硅基波導的超短脈沖序列產(chǎn)生裝置，包括：耦合器、零色散高非線性光纖以及錐形硅基波導；

所述耦合器的輸出端連接至所述零色散高非線性光纖的輸入端；所述耦合器用于接收不同的兩個連續(xù)光源，通過雙拍頻形成脈沖序列并輸出至所述調(diào)制器；

所述零色散高非線性光纖的輸出端連接至所述錐形硅基波導的輸入端；所述零色散高非線性光纖用于通過非線性效應增加初始啁啾并輸出至所述錐形硅基波導；所述錐形硅基波導用于接收、傳導來自所述零色散高非線性光纖的脈沖序列，并將所述脈沖序列壓縮后輸出。

可選的，還包括：第一連續(xù)光產(chǎn)生器以及第二連續(xù)光產(chǎn)生器；

所述第一連續(xù)光產(chǎn)生器的輸出端與所述第二連續(xù)光產(chǎn)生器的輸出端分別連接至所述耦合器的輸入端；所述第一連續(xù)光產(chǎn)生器用于產(chǎn)生第一連續(xù)光源；所述第二連續(xù)光產(chǎn)生器用于產(chǎn)生第二連續(xù)光源；所述第一連續(xù)光源與所述第二連續(xù)光源具有相同或不同的頻率。

可選的，所述第一連續(xù)光產(chǎn)生器與所述第二連續(xù)光產(chǎn)生器為激光二極管，所述第一連續(xù)光源與所述第二連續(xù)光源的中心波長為1550nm，脈寬值是2ps。

可選的，所述零色散高非線性光纖的二階群速度色散始終為零，所述零色散高非線性光纖的非線性系數(shù)γ保持不變。