[发明专利]基于三阵列光纤光栅的光脉冲整形器及其工作方法

说明书

（一）技术领域：

本发明涉及任意波形光脉冲整形器及其工作方法，特别是一种利用三阵列光纤布拉格光栅在频域上对输入的光脉冲实施逐行整形，使得输入的光脉冲的频谱幅度和相位均受到调制的光脉冲整形器及其工作方法。

（二）背景技术：

随着超快技术的快速发展，飞秒脉冲的广泛应用，使得脉冲整形技术获得了很快的发展，目前脉冲整形技术不仅需要对特定形状的脉冲进行整形，而且要对高速的脉冲进行实时的任意波形光脉冲的整形。光脉冲整形方法可以分为直接时域整形和直接频域整形两类，对于超短光脉冲的整形,如果采用时域整形,要求有很高的采样率,因此一般采用频域整形，其中得到广泛运用和发展的频域整形方法是基于傅里叶变换的原理，通过在频域上改变滤波函数的各个频谱成分的幅度和相位，使得输出信号的频谱改变，从而在时域上得到预期的波形。任意波形光脉冲产生(O-AWG)就是在超短光脉冲技术的基础上，通过控制光脉冲空间位置、幅度、相位等可调谐变量来进行整形，由此得到人们想要的任意的波形。能够独立控制频率梳中各条谱线的相位及振幅，是实现真正的任意光波形产生的关键。由于光无源器件的发展，如光纤光栅，阵列波导光栅，衍射光栅等，可以方便地用于频谱的分离，使得独立操纵每条谱线的幅度和相位成为可能。目前，美国普渡大学的研究人员使用任意光波形产生技术，将脉冲整形与自由空间平台上的光学频率梳相结合，能够对100多条频率间隔为5GHz的谱线进行逐线脉冲整形，加利福尼亚大学的研究人员利用64通道的阵列波导光栅和集成的相位调制器和幅度调制器阵列对谱线间隔为10GHz的15条谱线进行了逐线整形，利用128通道的阵列波导光栅对谱线间隔为40GHz的频谱整形，整形带宽可达到5.1THz。

任意波形光脉冲产生技术仍处于研究的初级阶段，但在许多领域有着潜在的应用前景，如高分辨率相干控制光谱学，T比特每秒的高速光通信系统，宽带脉冲传感，光雷达系统，任意微波信号产生等。

针对以往的整形结构及幅度和相位控制方法，我们提出了一种利用三阵列光纤布拉格光栅的结构及独立的相位控制和干涉效应来实现动态的任意波形光脉冲整形器及其工作方法。

（三）发明内容：

本发明的目的在于提供一种基于三阵列光纤光栅的光脉冲整形器及其工作方法，它主要利用光纤拉伸器的相位调节及光纤布拉格光栅双阵列的干涉效应实现对每一谱线幅度的控制，利用单阵列中光纤拉伸器的相位调节实现对每一谱线相位的控制，输出频谱幅度和相位都得到独立控制的任意波形光脉冲。

本发明的技术方案：一种基于三阵列光纤光栅的光脉冲整形器，其特征在于它由光学频率梳源、光隔离器、幅度控制器、相位控制器组成，光学频率梳源的输出端连接光隔离器的输入端，光隔离器的输出端连接幅度控制器的输入端，幅度控制器的输出端连接相位控制器的输入端，相位控制器的输出端输出目标波形光脉冲；所说的幅度控制器由两个光纤布拉格光栅阵列和耦合器构成，光隔离器的输出端连接耦合器的端口A，耦合器的端口B和端口C分别连接两个光纤布拉格光栅阵列，耦合器的端口D即幅度控制器的输出端连接相位控制器的输入端；所说的相位控制器由一个光纤布拉格光栅阵列和环形器构成，耦合器的端口D连接环形器的E端即相位控制器的输入端，环形器的F端连接一个光纤布拉格光栅阵列，环形器的G端即相位控制器的输出端输出目标波形光脉冲；所说的光纤布拉格光栅阵列由至少两个光纤布拉格光栅和至少一个光纤拉伸器间隔排列构成。

上述所说的幅度控制器中的两个光纤布拉格光栅阵列及相位控制器中的一个光纤布拉格光栅阵列中对应的光纤布拉格光栅的中心反射波长λ_n相同，每个光纤布拉格光栅阵列中的相邻两个光纤布拉格光栅的中心反射波长λ_n之差相同，各个光纤布拉格光栅的中心反射波长λ_n与光学频率梳源的对应光谱分量相等。

一种上述基于三阵列光纤光栅的光脉冲整形器的工作方法，其特征在于具体步骤如下：

（1）输入：光学频率梳源发出光学频率梳，光学频率梳经过光隔离器从幅度控制器中的耦合器的端口A输入；