[發(fā)明專(zhuān)利]一種高性能寬譜光源的產(chǎn)生方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011146074.8
• 申請(qǐng)日: 2020-10-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112511235B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-02-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 繆立軍;閆景濤;黃騰超;車(chē)雙良;舒曉武
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H04B10/50
• 分類(lèi)號(hào): H04B10/50;H04B10/556
• 代理公司: 杭州求是專(zhuān)利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 林松海

1.一種高性能寬譜光源的產(chǎn)生方法，其特征在于，首先利用波分復(fù)用器將多個(gè)中心波長(zhǎng)相近的激光器的出射光合為單一光束，然后將光束輸入至電光相位調(diào)制器的光學(xué)輸入端口，同時(shí)高斯白噪聲發(fā)生器生成的信號(hào)經(jīng)放大后輸入至電光相位調(diào)制器的電學(xué)端口施加驅(qū)動(dòng)效果，光束中不同波長(zhǎng)成分的激光光譜通過(guò)外部相位調(diào)制被獨(dú)立展寬，通過(guò)彼此相互疊加得到等效的大功率寬光譜光源，最后從電光相位調(diào)制器的光學(xué)輸出端口輸出；

所述的中心波長(zhǎng)相近的激光器的中心波長(zhǎng)差≥0.1nm且≤0.5nm；

所述的高斯白噪聲發(fā)生器生成的信號(hào)經(jīng)多級(jí)放大后輸入至電光相位調(diào)制器的電學(xué)端口施加驅(qū)動(dòng)效果；

所述的方法，采用N個(gè)激光器，N≥2，其中第i個(gè)激光器經(jīng)調(diào)制后輸出光場(chǎng)為

式(1)中，E_i為激光器輸出激光振幅，v_i為激光器輸出激光中心波長(zhǎng)，為激光器輸出激光的相位噪聲，為在高斯白噪聲驅(qū)動(dòng)下電光相位調(diào)制器對(duì)激光施加的相位調(diào)制；

調(diào)制相位噪聲的功率譜密度S_E(rad²/Hz)為

S_E＝π²RS_P/V_π² (2)，

式(2)中，S_P(W/Hz)為高斯白噪聲信號(hào)功率譜密度，R為射頻系統(tǒng)中的50Ω特定阻抗，V_π為電光相位調(diào)制器的半波電壓；

光場(chǎng)的自相關(guān)函數(shù)為

R_i(τ)＝E_i²exp[-S_Ef_c(1-sinc(2f_cτ))]exp(i2πv_iτ) (3)，

式(3)中，f_c為高斯白噪聲的截止頻率，τ為相位的隨機(jī)起伏時(shí)間；

在強(qiáng)調(diào)制狀態(tài)下，單個(gè)激光的線寬近似為

N個(gè)激光合束調(diào)制后的輸出光譜為

式(5)中，表示對(duì)函數(shù)作傅里葉變換，展寬后的合束光譜形態(tài)為各個(gè)激光獨(dú)立調(diào)制下的相互疊加。

2.一種采用如權(quán)利要求1所述的方法的高性能寬譜光源的產(chǎn)生裝置，其特征在于，包括激光光源組(1)、波分復(fù)用器(2)、電光相位調(diào)制器(3)、高斯白噪聲發(fā)生器(4)、一階放大器(5)、二階放大器(6)，激光光源組(1)由波分復(fù)用器(2)合成一束激光沿著單根光纖傳輸，通過(guò)光學(xué)輸入端口進(jìn)入電光相位調(diào)制器(3)，高斯白噪聲發(fā)生器(4)依次經(jīng)過(guò)一階放大器(5)、二階放大器(6)得到大功率的噪聲信號(hào)，對(duì)電光相位調(diào)制器(3)施加高強(qiáng)度驅(qū)動(dòng)效果，光束中不同波長(zhǎng)的激光經(jīng)同步外部相位調(diào)制后光譜被獨(dú)立展寬，通過(guò)彼此相互疊加得到等效的大功率寬光譜光源輸出；

所述的激光光源組(1)采用多個(gè)波長(zhǎng)相近的半導(dǎo)體激光器，波長(zhǎng)大小相鄰的兩個(gè)激光器之間中心波長(zhǎng)差≥0.1nm且≤0.5nm，波分復(fù)用器(2)的光學(xué)輸入端口不少于激光光源組(1)的激光數(shù)量；

所述的電光相位調(diào)制器(3)采用LiNbO₃晶體，帶寬為10GHz，帶寬內(nèi)最高半波電壓小于5V，工作波長(zhǎng)與激光光源組(1)接近；

所述的高斯白噪聲發(fā)生器(4)的輸出信號(hào)和一階放大器(5)、二階放大器(6)的工作帶寬為10Ghz；所述的一階放大器(5)放大倍數(shù)可調(diào)，二階放大器(6)的飽和輸出功率達(dá)30dBm以上且小于電光相位調(diào)制器(3)的最大輸入功率。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高性能寬譜光源的產(chǎn)生裝置，其特征在于，所述的激光光源組(1)、波分復(fù)用器(2)和電光相位調(diào)制器(3)的光學(xué)端口都通過(guò)光纖耦合方式輸入輸出，以光纖法蘭對(duì)接的方式進(jìn)行連接；所述的電光相位調(diào)制器(3)、高斯白噪聲發(fā)生器(4)、一階放大器(5)和二階放大器(6)的電學(xué)端口以SMA轉(zhuǎn)接的方式進(jìn)行連接。