[发明专利]一种全光纤无损耗级联式脉冲展宽器

说明书

本发明公开了一种全光纤无损耗级联式脉冲展宽器，包括至少一个泵浦源，以及若干个第一单元；第一单元包括光纤环形器、第一展宽模块和波分复用器，光纤环形器的第一端用于接收外部输入的脉冲信号光，第二端与第一展宽模块的第一端相连；第一展宽模块的第二端与波分复用器的第一端相连；波分复用器的第二端与泵浦源的输出端相连；光纤环形器的第三端与相邻第一单元中的光纤环形器的第一端相连，最后一个第一单元中的光纤环形器的第三端作为脉冲信号光的输出端；若干个第一单元以级联的方式相互连接构成级联结构；本发明将对单个CFBG的色散量需求分布到若干个CFBG中叠加实现，通过对脉冲信号光进行放大以补偿器件损耗，可在无损耗的条件下无限增加展宽量。

技术领域

本发明属于激光技术领域，更具体地，涉及一种全光纤无损耗级联式脉冲展宽器。

背景技术

啁啾脉冲放大器是放大超短(皮秒或飞秒)脉冲的一种常用器件，其原理是将超短脉冲先从时域展宽，放大最后再压缩回超短脉冲。由于展宽后的脉冲峰值功率大大降低，尤其适合使用在对峰值功率有限制的光纤放大器中。

啁啾光纤布拉格光栅(Chirped Fiber Bragg Grating，CFBG)是啁啾脉冲放大器中一种常用的脉冲展宽器，其特点是全光纤，体积小，可以根据系统需要设定不同的色散量(包括高阶色散)，可以设定光谱反射率与反射曲线，通常与光纤环形器一起使用，被广泛运用于光纤通信和传感器领域；其缺点是由于制作工艺的限制本身会产生较大的损耗，并额外引入光纤环形器的损耗；其另一个缺点是对脉冲的展宽量有限，无法实现基于CFBG的超大色散量脉冲展宽器。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种全光纤无损耗级联式脉冲展宽器，通过损耗补偿与级联结构的结合使用，使脉冲展宽器在无损耗的条件下，无限增加展宽量。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种全光纤无损耗级联式脉冲展宽器，包括至少一个泵浦源，以及若干个用于对脉冲信号光进行展宽并提供损耗补偿的第一单元；

第一单元包括光纤环形器、第一展宽模块和波分复用器，光纤环形器的第一端用于接收外部输入的或相邻第一单元输出的脉冲信号光，第二端与第一展宽模块的第一端相连；第一展宽模块的第二端与波分复用器的第一端相连；波分复用器的第二端与泵浦源的输出端相连；光纤环形器的第三端与相邻第一单元中的光纤环形器的第一端相连，最后一个第一单元中的光纤环形器的第三端作为脉冲信号光的输出端；若干个第一单元以级联的方式相互连接构成级联结构。

优选的，上述全光纤无损耗级联式脉冲展宽器，工作时，脉冲信号光由光纤环形器的第一端进入第一单元，经光纤环形器的第二端传输至第一展宽模块；泵浦源产生的泵浦光通过波分复用器耦合到第一展宽模块中，第一展宽模块吸收泵浦光后产生粒子数反转，对接收到的脉冲信号光进行放大以补偿器件损耗；脉冲信号光得到第一展宽模块的色散量实现脉冲展宽并被第一展宽模块反射至光纤环形器的第二端，由光纤环形器第三端进入下一个第一单元；经过若干个级联的第一单元，脉冲信号光得到多个第一展宽模块的色散量，实现超大色散量的脉冲展宽。

优选的，上述全光纤无损耗级联式脉冲展宽器，其第一展宽模块包括被动光纤CFBG和掺稀土光纤，或者掺稀土光纤CFBG；各级第一单元选用相同或不同的第一展宽模块；

掺稀土光纤CFBG为采用掺稀土光纤材料制作的CFBG，用于对脉冲信号光进行放大以补偿器件损耗，并用于提供色散量对脉冲信号光进行展宽；

被动光纤CFBG的第一端与光纤环形器的第二端相连，第二端与掺稀土光纤的第一端相连，掺稀土光纤的第二端与波分复用器的第一端相连；

通过泵浦掺稀土光纤实现对脉冲信号光的放大，脉冲信号光由于被动光纤CFBG造成的损耗由在掺稀土光纤中产生的增益进行补偿；脉冲信号光得到被动光纤CFBG的色散量实现脉冲展宽。