[发明专利]基于光纤环循环调制时间光栅的超短激光脉冲整形系统

权利要求书

1.一种基于光纤环循环调制时间光栅的超短激光脉冲整形系统，采用单纵模激光器(1)作为光源，特征在于其构成还包括初始斩波装置、脉冲分束装置、光纤环位相调制装置、合束装置、光纤环色散补偿脉冲压缩装置；

所述的光纤环位相调制装置包括N个光开关、N个位相调制器、N个光放大器、N条延时线和任意波形发生器(17)，所述的光纤环色散补偿脉冲压缩装置包括第二掺镱光纤放大器(14)、第N+1光开关(15)和色散补偿光纤(16)，具体的结构及连接关系如下：

沿所述的单纵模激光器(1)输出的脉冲光方向依次是强度调制器(2)、第一掺镱光纤放大器(3)、光纤分束器(4)，该光纤分束器(4)将经第一掺镱光纤放大器(3)输出的脉冲光分为N路光束，其中N为2以上的正整数；

沿第一路光束方向依次设置的第一光开关(5)、第一相位调制器(7)与第一光放大器(8)构成的第一光纤环位相调制器，该第一光纤环位相调制器输出的光束经第1延时线(6)输出，沿第二路光束方向依次设置的第二光开关、第二相位调制器与第二光放大器构成第二光纤环位相调制器，该第二光纤环位相调制器输出的光束经第二延时线输出，﹍，沿第N路光束方向依次设置的第N光开关(9)、第N相位调制器(11)与第N光放大器(12)构成第N光纤环位相调制器，该第N光纤环位相调制器输出的光束经第N延时线(10)输出；所述的第1延时线(6)、第2延时线，﹍第N延时线(10)的输出端与所述的合束装置(13)的输入端相连，该合束装置(13)的输出端与所述的第二掺镱光纤放大器(14)的输入端相连，该第二掺镱光纤放大器(14)的输出端与第N+1光开关(15)的第1输入端口相连，在第N+1光开关(15)的第2输入端口和第2输出端口之间连接色散补偿光纤(16)，所述的第N+1光开关(15)的第2输出端口为本系统输出端口；

所述的任意波发生器(17)的输出端分别与所述的斩波所用的强度调制器(2)、光纤环所用的第一光开关(5)、第一位相调制器(7)、第二光开关、第二相位调制器、﹍、第N光开关(9)、第N相位调制器(11)的控制端相连。

2.根据权利要求1所述的超短激光脉冲整形系统，其特征在于所述的分束路数N与相位差是根据激光脉冲合束后光场强度公式(1)来确定：

其中，I₀(t)为分束前光脉冲强度，N是分束路数，φ_i是第i支路上位相调制系统所施加的位相，为相邻光路的相位差。

3.根据权利要求1所述的超短激光脉冲整形系统，其特征在于所述的色散补偿光纤(16)应根据下列公式控制反常色散量，确保脉冲不会被过度压缩：

其中，是合束之后的频域信号，β′₂是反常色散光纤施加的群速度色散参量。

4.根据权利要求1所述的超短激光脉冲整形系统，其特征在于所述的单纵模激光器(1)的频谱带宽小于100KHz，输出最大功率为100mw。

5.根据权利要求1所述的超短激光脉冲整形系统，其特征在于所述的第一光放大器(8)、第二光放大器、﹍、第N光放大器(12)都为掺镱光纤放大器，所述的第一掺镱光纤放大器(3)、第一光放大器(8)、第二光放大器、﹍、第N光放大器(12)和第二掺镱光纤放大器(14)为可调谐放大器，放大范围为0～25dB，最大输出功率为5W。

6.根据权利要求1所述的超短激光脉冲整形系统，其特征在于所述的分束器(4)为光纤分束器，分束比例为1：1：……1，消光比≥18dB，带宽15nm。

7.根据权利要求1至6任一项所述的超短激光脉冲整形系统，其特征在于所述的第一相位调制器(7)、第二相位调制器、﹍、第N相位调制器(11)的半波电压为4V，3dB带宽大于10GHz。