[实用新型]光脉冲信号复制器

说明书

本实用新型公开了一种光脉冲信号复制器，包括单模光纤，该单模光纤包括输入耦合段和输出耦合段，输入耦合段和输出耦合段之间具有交替连接的信号复制段和连接耦合段，输入耦合段的后端与第一个信号复制段的前端耦合，所述输出耦合段的前端与最后一个信号复制段的后端耦合；所述信号复制段包括相互独立的传输部和延迟部，第N个信号复制段中，延迟部的长度比传输部的长度长2^N‑1vt₀。采用以上结构，能够将单个光脉冲信号进行经过复制变成光学特性相同的多个光脉冲信号，从而降低了在传输及记录过程中引入的噪声，提高了所测信号的信噪比和动态范围，并且，在光信号能量较大时，能够有效减少非线性效应的影响。

技术领域

本实用新型属于高动态范围的光学诊断研究技术领域，具体涉及一种光脉冲信号复制器。

背景技术

对于某些设备来说，精确测量脉冲形状是至关重要的，比如说，在惯性约束聚变(ICF)研究中，为了使靶丸获得更高可能的压缩，激光装置需要产生高稳定、高对比度的激光波形。利用非线性技术能够测量对比度达到10⁸的脉冲波形，而实时测量纳秒量级的脉冲光则只能通过探测器和示波器。

尽管示波器的采样率在不断提高，但是受限于数字转换器，其垂直分辨率始终保持在8bit。因此，示波器是限制待测信号动态范围的关键因素，其不能满足惯性约束聚变研究中高对比度要求的脉冲形状精密测量。对于周期信号，减少噪声的传统方法是对周期信号做平均，这样就可以使信噪比变为原来的根号M倍，其中，M为周期信号的个数。但是，这种助力方法并不能应用于非周期的单次信号，解决以上问题成为当务之急。

实用新型内容

为解决以上技术问题，本实用新型提供一种光脉冲信号复制器，可以将单次光脉冲信号进行复制，然后再对复制的信号进行平均，进而减少在传输以及记录过程中引入的噪声，从而达到提高信噪比的目的。

为实现上述目的，本实用新型技术方案如下：

一种光脉冲信号复制器，其要点在于：包括单模光纤，该单模光纤包括分别位于两端的输入耦合段和输出耦合段，所述输入耦合段和输出耦合段之间具有交替连接的信号复制段和连接耦合段，所述输入耦合段的后端与第一个信号复制段的前端耦合，所述输出耦合段的前端与最后一个信号复制段的后端耦合；所述信号复制段包括相互独立的传输部和延迟部，任一所述连接耦合段的前端与上一个信号复制段的传输部的后端和延迟部的后端同时耦合，同一连接耦合段的后端与下一个信号复制段的传输部的前端和延迟部的前端同时耦合，第N个信号复制段中，延迟部的长度比传输部的长度长2^N-1vt₀；其中，N为正整数，v为光脉冲信号在单模光纤中的传输速度，t₀为复制后的相邻光脉冲信号的间隔时间。

采用以上结构，通过输入耦合段能够将输入的光脉冲信号一分为二分别引入第一个信号复制段的传输部和延迟部中，而连接耦合段能够接收上一个信号复制段的传输部和延迟部传输来的光脉冲信号，并将光脉冲信号一分为二再分别引入下一个信号复制段的传输部和延迟部中；并且，由于第N个信号复制段中，延迟部的长度比传输部的长度长2^N-1vt₀，因此，最终从输出耦合段输出的各个光脉冲信号等间距分布，实现将单个光脉冲信号进行经过复制变成多个光学特性相同的光脉冲信号，从而能够对这些光脉冲信号做平均，降低了在传输及记录过程中引入的噪声，使信噪比变为处理单一光脉冲信号的根号M倍，其中，M为复制后得到的光脉冲信号的总数，从而提高了所测信号的信噪比和动态范围；而且，在光脉冲信号能量较大时，采用本实用新型能够减少非线性效应的影响。

作为优选：所述输入耦合段具有至少一个信号输入子光纤。采用以上结构，能够一次测量多个到达时间不同的非周期的单次光脉冲信号。

作为优选：所述连接耦合段包括熔融段和位于该熔融段两端的锥形段，各个锥形段的直径自熔融段向外逐渐增大。采用以上结构，熔锥型的连接耦合段能够将多根光纤可靠地耦合在一起，融合程度高。