[发明专利]一种超短光脉冲产生设备和方法

说明书

本发明公开了一种超短光脉冲产生设备和方法，用以解决现有技术中存在的无法产生稳定的高质量的超短光脉冲的问题。该设备包括：激光产生模块、相位调制模块、第一色散介质、强度调制器、滤波器、补偿模块以及射频电源模块；相位调制模块、第一色散介质、强度调制器共同配合，用于产生具有平顶的光频梳的光信号；滤波器，用于对强度调制器输出的光信号进行光谱整形；补偿模块，用于对滤波器输出的光信号进行线性啁啾补偿。第一色散介质可以拉伸经过相位调制模块处理的光信号中的啁啾区域，与射频电源模块驱动的强度调制器配合用于去除非线性啁啾，经过滤波器的光谱整形以及补偿模块消除剩余的线性啁啾，最终产生稳定的无啁啾超短光脉冲。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种超短光脉冲产生设备和方法。

背景技术

光学中的超短脉冲是指延续时间在10负15次方秒(即飞秒)数量级或延续时间更短的电磁脉冲。超短光脉冲的最直接应用是人们利用它作为光源，形成多种时间分辨光谱技术和泵浦、探测技术，超短脉冲激光在生物理疗领域、通信技术领域和微结构加工等领域的广泛研究与应用直接带动物理、化学、生物、材料与信息科学等领域的研究和技术应用进入微观超快过程领域。

目前，产生超短光脉冲的方案主要有以下几种：

1、利用锁模激光器产生超短光脉冲：例如通过主动式锁模技术产生高重复率和低占空比的超短光脉冲，但主动锁模光纤激光器易受震动、温度等环境影响，容易产生波长和相位的抖动，影响光脉冲质量；又如，通过半导体锁模激光器虽然能够得到相对稳定的光脉冲质量，且激光器体积小巧，但半导体锁模激光器存在输出功率较低，且重复频率和波长调谐性较差的问题。

2、通过调制器对直流光进行调制进而产生光脉冲：例如采用单个或级联强度调制器作为光开关，该方法输出的光脉冲占空比较高，光脉冲质量较差；又如采用相位调制器对直流光进行相位调制，使脉冲光谱显著展宽，更有利于实现脉冲的压缩，但会引入非线性啁啾，影响光脉冲质量。

3、利用锁模激光器/直流光结合非线性压缩级产生光脉冲：光纤高非线性效应的非线性压缩级对锁模激光器或直流光外调制产生的光脉冲进行处理，能够产生高重复频率超短光脉冲，但由于光脉冲产生过程需要通过高功率光纤放大器进行功率放大会导致光脉冲信噪比恶化，影响光脉冲质量。

综上，现有的超短脉冲的产生方案无法产生稳定的高质量的超短光脉冲。

发明内容

本发明提供一种超短光脉冲产生设备和方法，用以解决现有技术中存在的无法产生稳定的高质量的超短光脉冲的问题。

本发明实施例提供的一种超短光脉冲产生设备，包括激光产生模块、相位调制模块、第一色散介质、强度调制器、滤波器、补偿模块以及射频电源模块；

激光产生模块、相位调制模块、第一色散介质、强度调制器、滤波器以及补偿模块依次连接；

射频电源模块分别为相位调制模块和强度调制器提供射频信号；

相位调制模块、第一色散介质、强度调制器共同配合，用于产生具有平顶的光频梳的光信号；

滤波器，用于对强度调制器输出的光信号进行光谱整形；

补偿模块，用于对滤波器输出的光信号进行线性啁啾补偿。

可选地，强度调制器为马赫曾德尔调制器MZM。

可选地，补偿模块为第二色散介质，第二色散介质与第一色散介质具有相反的色散特性。

可选地，激光产生模块为激光器，用于产生直流光信号。

可选地，相位调制模块包含至少一个相位调制器，相位调制器用于对激光产生模块的直流光信号进行相位调节。