[发明专利]一种可补偿偏振模色散的多自由度光谱滤波器

说明书

本发明是一种可补偿偏振模色散的多自由度光谱滤波器，包括第一光纤准直器、薄膜偏振片、相位型液晶、第二光纤准直器、附加保偏光纤、光轴旋转的保偏光纤及光纤检偏器。通过旋转薄膜偏振片，调节相位型液晶电压及调节附加保偏光纤的长度，可分别实现对滤波器的调制深度、峰值波长及自由光谱范围的解耦调节，具有高度可控性。此装置可被用于补偿高功率激光系统中宽谱光在保偏器件及保偏光纤中传输时，由于光纤偏振模色散引入的幅频调制效应。使用时，此装置可根据示波器监测得到的时域波形，通过电脑反馈控制控制器调节补偿装置参数，实现对光纤偏振模色散的自动实时补偿。

技术领域

本发明涉及光谱滤波装置领域,具体是一种可补偿偏振模色散的多自由度光谱滤波器。

背景技术

在激光领域，特别是高功率激光领域，为了控制非线性效应的产生以及为实现焦斑匀滑而采用的光谱色散平滑技术，需要利用相位调制器将单频激光进行频谱展宽。然而，激光系统中的保偏器件及保偏光纤中存在的偏振模色散(包括差分群时延及低的偏振消光比)，会产生偏振滤波效应，从而使得展宽后的光谱中不同的光谱成分透射率不均匀，到达输出端时，会导致激光的频率调制部分转换为幅度调制，这种现象被称为高功率激光器中的幅频调制效应。幅频调制不仅会导致光信号波形失真，更严重的是会增加光学元件的损伤风险并降低物理实验的有效性。因此有必要对其进行补偿。在高功率激光系统中，偏振模色散对脉冲的影响是随时间随机变化的。这是由于光脉冲在保偏光纤中传输时，当保偏光纤周围环境变化(温度变化或受到外界压力)，会对传输脉冲产生复杂且随机的影响，这会导致输出端脉冲的幅频调制也表现为时变特性，因此很难对其进行补偿。此外，根据高功率激光系统实验需求的不同，前端系统中保偏光纤的长度也会随之调整，这会导致偏振滤波效应产生的滤波函数的自由光谱区产生变化，从而对光脉冲的影响发生改变。

目前已有的偏振模色散补偿方法主要是使用不同种类的偏振控制器，如：二分之一波片和四分之一波片的组合、液晶等。但二分之一波片和四分之一波片的组合调节灵活度较低，自由光谱区不易改变；而液晶系统控制系统较为复杂，并且需要根据使用需求专门设计制作液晶器件，成本较高。另一个很有效的补偿方式是，将两段等长的保偏光纤光轴旋转90°后熔接，这一方法虽然能补偿光纤的差分群时延，但无法补偿随机相移造成的影响，并且灵活度不高。考虑到偏振模色散主要会引起系统滤波函数的峰值波长及调制深度随时间改变；而激光系统中所使用的保偏光纤长度不同，又会造成其滤波函数的自由光谱范围改变。因此，设计一套可自适应调节的多自由度偏振模色散补偿系统是很有必要的。

发明内容

本发明目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种可补偿偏振模色散的多自由度光谱滤波器，用于解决现有偏振模色散补偿装置自由光谱区调整困难、自适应控制系统复杂的问题。具体而言，本发明的目的是提供一种多自由度光谱滤波器，其峰值波长、调制深度及自由光谱范围可根据需要调节。本发明的另一个目的是提供一种装置和方法，所述方法能通过提供一种可闭环控制的多自由度光谱滤波器对偏振器件及保偏光纤中的偏振模色散进行实时补偿，能通过监测脉冲时域波形，可对所述补偿装置进行实时反馈控制，以抑制系统中偏振模色散引起的幅频调制效应。

本发明所采用的技术如下：

一种可补偿偏振模色散的多自由度光谱滤波器，包括第一光纤准直器、安装在旋转调整架上的薄膜偏振片、配有液晶控制器的相位型液晶、第二光纤准直器、附加保偏光纤、光轴旋转的保偏光纤及光纤检偏器；所述第一光纤准直器的尾纤与输入光纤连接，经第一光纤准直器准直输出后的光经所述薄膜偏振片后，变成线偏振光，通过旋转所述薄膜偏振片，使所述线偏振光的偏振方向与所述相位型液晶的液晶光轴呈一定角度入射到相位型液晶上，经过由液晶控制器加载交流电压的相位型液晶后，与液晶光轴方向平行及垂直的两偏振分量产生一定的相位延迟，再经第二光纤准直器耦合进光纤，第二光纤准直器的尾纤与附加保偏光纤连接，附加保偏光纤的另一端口与光轴旋转的保偏光纤连接，光轴旋转的保偏光纤的输出端与光纤检偏器的输入端相连，经光纤检偏器的检偏后，从光纤检偏器的输出端输出并进入输出光纤继续传输。