[发明专利]中红外超快光信号高速实时采样与测量装置及方法

权利要求书

1.一种中红外超快光信号高速实时采样与测量装置，其特征在于：包括时域放大单元(20)及探测单元(30)；

所述时域放大单元(20)用于对接收的待测信号光(1)进行采样并时域放大，将中红外波段的信号光转化为近红外/可见波段；

所述探测单元(30)用于接收并记录时域放大单元(20)处理后的待测信号光(1)信息。

2.根据权利要求1所述的中红外超快光信号高速实时采样与测量装置，其特征在于：所述时域放大单元(20)包括合束器(9)、分别位于合束器(9)两路入射光路中的信号光光路、泵浦光光路及位于合束器(9)出射光路中的新频率光光路；

所述信号光光路包括沿光路设置的衰减器(2)、第一偏振控制器(3)及第一色散介质(4)；

所述泵浦光光路包括沿光路设置的泵浦源(5)、第二偏振控制器(7)及第二色散介质(8)；

所述新频率光光路包括沿光路依次设置的铌酸锂波导(10)、滤波器(11)及第三色散介质(12)；

所述信号光光路中，衰减器(2)用于调节信号光的强度，使得信号光满足发生三波混频的强度条件；第一偏振控制器(3)用于对信号光偏振调节，使得信号光满足发生三波混频的相位匹配条件；第一色散介质(4)用于对信号光频域进行二次相位调制；

所述泵浦光光路中，泵浦源(5)用于提供三波混频过程的泵浦光；第二偏振控制器(7)用于对泵浦光偏振调节，使得泵浦光满足发生三波混频的相位匹配条件；第二色散介质(8)用于对泵浦光频域进行二次相位调制；

所述合束器(9)用于对信号光光路输出的信号光和泵浦光光路输出的泵浦光进行合束；

所述铌酸锂波导(10)用于接收合束器(9)输出的合束光并发生三波混频效应；所述滤波器(11)用于滤掉从铌酸锂波导(10)中输出的泵浦光和信号光获得三波混频产生的新频率光；所述第三色散介质(12)用于对新频率光频域进行二次相位调制。

3.根据权利要求2所述的中红外超快光信号高速实时采样与测量装置，其特征在于：所述时域放大单元(20)还包括设置在泵浦光光路或信号光光路中的时间延迟线(6)，用于调节泵浦光与信号光在时域上的同步。

4.根据权利要求3所述的中红外超快光信号高速实时采样与测量装置，其特征在于：所述探测单元(30)包括实时示波器(14)与光电探测器(13)，光电探测器(13)的输入端与时域放大单元(20)的输出端连接，光电探测器(13)的输出端接实时示波器(14)。

5.根据权利要求4所述的中红外超快光信号高速实时采样与测量装置，其特征在于：所述光电探测器(13)为GHz带宽的光电探测器(13)，实时示波器(14)为GHz带宽的实时示波器(14)。

6.根据权利要求5所述的中红外超快光信号高速实时采样与测量装置，其特征在于：所述第一色散介质(4)、第二色散介质(8)及第三色散介质(12)均为单模光纤，各色散介质色散大小不同。

7.一种基于权利要求1所述的中红外超快光信号高速实时采样与测量装置实现中红外超快光信号高速实时采样与测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、利用时域放大单元对入射至时域放大单元内的中红外波段的信号光进行采样和时域放大，将中红外波段的信号光转化为近红外/可见波段；

步骤二、利用探测单元接收并记录时域放大单元处理后待测信号光的信息，实现中红外超快光信号的高速实时采样与测量。

8.根据权利要求7所述的实现中红外超快光信号高速实时采样与测量方法，其特征在于，步骤一具体为：

控制泵浦源出射泵浦光；利用衰减器调节信号光的强度，使信号光满足发生三波混频的强度条件；分别利用第一偏振控制器与第二偏振控制器调节信号光和泵浦光的偏振方向，使信号光和泵浦光满足发生三波混频的相位匹配条件；利用时间延迟线调节泵浦光和信号光的相对时间延迟，使泵浦光与信号光在时域上同步；分别利用第一色散介质与第二色散介质对信号光和泵浦光的频域进行二次相位调制，使得对泵浦光引入线性频率啁啾和信号光时域展宽；二次相位调制后的信号光和泵浦光经合束器合束后注入铌酸锂波导中，发生高效三波混频效应，产生新频率信号光，经滤波器滤波后输出三波混频产生的新频率信号光，并利用第三色散介质对其频域进行二次相位调制，实现信号光的时域放大。