[发明专利]一种色散管理孤子脉冲产生装置及产生方法

权利要求书

1.一种色散管理孤子脉冲产生装置，其特征在于，包括泵浦激光器、第一保偏光纤环形器、第一保偏光纤光栅、辅助谐振激光器、色散管理被动谐振腔、第二保偏光纤环形器、第二保偏光纤光栅和锁相环；

所述泵浦激光器，用于提供产生克尔效应所需的泵浦激光，并通过所述第一保偏光纤环形器的输入端口入射至所述第一保偏光纤环形器；

所述辅助谐振激光器，用于产生辅助谐振激光，并入射至所述第一保偏光纤光栅，为所述色散管理被动谐振腔提供激励脉冲；

所述第一保偏光纤环形器，用于约束泵浦激光和辅助谐振激光的传输方向；

所述第一保偏光纤光栅，用于将泵浦激光和辅助谐振激光同时耦合到色散管理被动谐振腔中；

所述色散管理被动谐振腔，用于在克尔非线性效应、色散和参量增益的作用下形成色散管理孤子脉冲，并将形成的色散管理孤子脉冲通过输出端口输出，耦合至第二保偏光纤环形器中；

第二保偏光纤光栅，用于将残余的泵浦激光反射到第二保偏光纤环形器中，作为参考光与色散管理孤子脉冲拍频，产生用于反馈控制泵浦激光器的误差信号；

所述锁相环，用于根据所述误差信号反馈调控泵浦激光器输出泵浦激光的相位，使其和色散管理被动谐振腔的本征谐振频率精密锁定，获得稳定的色散管理孤子脉冲，并由第二保偏光纤光栅输出。

2.根据权利要求1所述的色散管理孤子脉冲产生装置，其特征在于，所述辅助谐振激光器生成的辅助谐振激光的重复频率低于所述色散管理被动谐振腔的光谱自由程。

3.根据权利要求1所述的色散管理孤子脉冲产生装置，其特征在于，所述泵浦激光器为具有MHz至GHz重复频率的窄线宽激光器，其频域上具有单频窄线宽特性，时域上表现为ns级的光脉冲；所述泵浦激光器为光纤激光器、半导体激光器或固体激光器。

4.根据权利要求1所述的色散管理孤子脉冲产生装置，其特征在于，所述辅助谐振激光器为具有MHz至GHz重复频率的脉冲激光器，其重复频率低于泵浦激光器；所述辅助谐振激光器为光纤激光器、半导体激光器或固体激光器。

5.根据权利要求1所述的色散管理孤子脉冲产生装置，其特征在于，所述色散管理被动谐振腔包括第一光纤耦合器、第一正色散光纤、负色散光纤和第二光纤耦合器；

泵浦激光和辅助谐振激光耦合进入所述色散管理被动谐振腔内，经过第一光纤耦合器和第一正色散光纤进入第二光纤耦合器，所述第二光纤耦合器的大分光比输出端输出的脉冲激光经过所述负色散光纤，并通过所述第一光纤耦合器的第二输入端口注入到所述色散管理被动谐振腔内，所述第二光纤耦合器的小分光比端口耦合输出色散管理孤子脉冲。

6.根据权利要求5所述的色散管理孤子脉冲产生装置，其特征在于，所述色散管理被动谐振腔内的总色散量由所述第一正色散光纤和所述负色散光纤控制，根据所述色散管理被动谐振腔的尾纤长度决定所述第一正色散光纤和所述负色散光纤的比例，所述色散管理被动谐振腔的总腔长决定形成色散管理孤子脉冲的重复频率。

7.根据权利要求1所述的色散管理孤子脉冲产生装置，其特征在于，所述色散管理被动谐振腔包括第三光纤耦合器、第二正色散光纤、光纤环形器、啁啾光纤光栅和第四光纤耦合器；

泵浦激光和辅助谐振激光耦合进入所述色散管理被动谐振腔内，经过第三光纤耦合器和第二正色散光纤进入第四光纤耦合器；所述第四光纤耦合器的大分光比输出端输出的脉冲激光通过所述光纤环形器耦合进入所述啁啾光纤光栅中，所述啁啾光纤光栅引入的正色散，经过反射后由所述光纤环形器输出，再次经过所述第三光纤耦合器注入到所述色散管理被动谐振腔内，所述第四光纤耦合器的小分光比端口耦合输出色散管理孤子脉冲。

8.根据权利要求7所述的色散管理孤子脉冲产生装置，其特征在于，所述色散管理被动谐振腔内的总色散量由所述第二正色散光纤和提供负色散的啁啾光纤光栅控制，根据所述色散管理被动谐振腔的尾纤长度和第二正色散光纤长度决定所述啁啾光纤光栅的啁啾量，所述色散管理被动谐振腔的总腔长决定形成色散管理孤子脉冲的重复频率。

9.一种色散管理孤子脉冲产生方法，应用于权利要求1所述的色散管理孤子脉冲产生装置，其特征在于，所述方法包括：

泵浦激光器产生克尔效应所需的泵浦激光，并耦合到第一保偏光纤环形器中，经过第一保偏光纤光栅反射，同时辅助谐振激光器产生辅助谐振激光入射至第一保偏光纤光栅；在第一保偏光纤光栅滤波作用下，泵浦激光和辅助谐振激光同时耦合到色散管理被动谐振腔中，在克尔非线性效应、色散和参量增益的作用下形成色散管理孤子脉冲；色散管理孤子脉冲由色散管理被动谐振腔的输出端口输出，耦合至第二保偏光纤环形器，使用第二保偏光纤光栅将残余的泵浦激光反射到第二保偏光纤环形器，作为参考光与形成的色散管理孤子脉冲拍频，产生用于反馈控制泵浦激光器的误差信号，通过锁相环反馈调控泵浦激光器输出泵浦激光的相位，使其和色散管理被动谐振腔的本征谐振频率精密锁定，获得稳定的色散管理孤子脉冲，并由第二保偏光纤光栅输出。