CN108254992A - 一种脉冲光产生装置及方法 - Google Patents
一种脉冲光产生装置及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108254992A CN108254992A CN201611234689.XA CN201611234689A CN108254992A CN 108254992 A CN108254992 A CN 108254992A CN 201611234689 A CN201611234689 A CN 201611234689A CN 108254992 A CN108254992 A CN 108254992A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pulsed light
- modulated
- light
- modulation function
- time
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims abstract description 51
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 51
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 46
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 15
- 239000002609 medium Substances 0.000 claims description 10
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims description 8
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims description 8
- 239000002612 dispersion medium Substances 0.000 claims description 5
- 238000010606 normalization Methods 0.000 claims 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 9
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 7
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 6
- 101000638194 Homo sapiens Transmembrane emp24 domain-containing protein 4 Proteins 0.000 description 5
- 102100031986 Transmembrane emp24 domain-containing protein 4 Human genes 0.000 description 5
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 3
- 230000009022 nonlinear effect Effects 0.000 description 2
- NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N novaluron Chemical compound C1=C(Cl)C(OC(F)(F)C(OC(F)(F)F)F)=CC=C1NC(=O)NC(=O)C1=C(F)C=CC=C1F NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000002911 Salvia sclarea Nutrition 0.000 description 1
- 244000182022 Salvia sclarea Species 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 210000001520 comb Anatomy 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/35—Non-linear optics
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/35—Non-linear optics
- G02F1/39—Non-linear optics for parametric generation or amplification of light, infrared or ultraviolet waves
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/005—Optical devices external to the laser cavity, specially adapted for lasers, e.g. for homogenisation of the beam or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
- H01S3/0057—Temporal shaping, e.g. pulse compression, frequency chirping
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/50—Transmitters
- H04B10/508—Pulse generation, e.g. generation of solitons
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Abstract
本发明提供一种脉冲光产生装置及方法，其中，所述脉冲光产生装置包括：待调制脉冲光产生单元，用于产生经非线性谱展宽的待调制脉冲光，空间光调制器，用于根据幅度调制函数，调制所述待调制脉冲光的光谱强度，根据相位调制函数，调制所述待调制脉冲光的时域强度，并输出调制脉冲光，自反馈控制单元，所述自反馈控制单元的输入端、输出端与所述空间光调制器连接，用于根据目标脉冲光和所述调制脉冲光，重设所述幅度调制函数和相位调制函数。本发明的方案，能够基于自反馈和目标脉冲光，对经非线性谱展宽的脉冲光进行幅度和相位的调制，使得调制后的脉冲光与目标脉冲光无限接近，简化幅度和相位调制的过程，实现脉冲波形的自动优化和高质量输出。
Description
技术领域
本发明涉及激光技术领域，尤其涉及一种脉冲光产生装置及方法。
背景技术
超短脉冲光产生装置是光时分复用(Optical Time-Division Multiplexing，简称OTDM)系统的基础，其性能决定了OTDM系统的传输速率和稳定性。目前，超短脉冲光产生装置主要包括锁模激光器和基于直流光外调制的超短脉冲光产生装置。
其中，基于直流光外调制的超短脉冲光产生装置是将由激光器出射的直流光注入调制器(例如3个相位调制器和1个马赫曾德尔强度调制器)，经调制器的调制后，直接产生超短脉冲光。为了满足更高速率OTDM系统对脉冲光的要求，当前已提出基于非线性谱展宽的超短脉冲光产生方案。例如，将基于直流光外调制的超短脉冲光产生装置产生的种子脉冲光注入高非线性光纤(Highly Non-Linear Fiber，简称HNLF)，借助HNLF中的自相位调制等非线性效应，实现光谱的极大展宽。
基于非线性谱展宽的方案中，种子脉冲光经HNLF的自相位调制等非线性效应的作用后，光谱可显著展宽，但是脉冲光一般具有明显的基座。为了优化经非线性谱展宽的脉冲光，通常可采用空间光调制器(Spatial Light Modulator，简称SLM)对光谱每根谱线的幅度和相位进行调制。采用SLM的方案中，幅度调制相对容易实现，但相位调制中，需将每根谱线间的非线性相位调制到线性相位，操作难度很大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种脉冲光产生装置及方法，以解决现有的优化经非线性谱展宽的脉冲光的过程中幅度和相位调制操作难度大的问题。
为了实现上述的目的，一方面，本发明提供一种脉冲光产生装置，包括：
待调制脉冲光产生单元，用于产生经非线性谱展宽的待调制脉冲光；
空间光调制器，所述空间光调制器的输入端与所述待调制脉冲光产生单元的输出端连接，所述空间光调制器中具有可变的幅度调制函数和相位调制函数，用于根据所述幅度调制函数，调制所述待调制脉冲光的光谱强度，根据所述相位调制函数，调制所述待调制脉冲光的时域强度，并输出调制脉冲光；
自反馈控制单元，所述自反馈控制单元的输入端与所述空间光调制器的输出端连接，所述自反馈控制单元的输出端与所述空间光调制器的输入端连接，用于根据目标脉冲光和所述调制脉冲光，重设所述幅度调制函数和相位调制函数，使得所述空间光调制器输出的调制脉冲光接近所述目标脉冲光。
优选的，所述自反馈控制单元包括：
频谱采样单元，所述频谱采样单元的输入端与所述空间光调制器的输出端连接，用于测量所述调制脉冲光的光谱强度；
时域采样单元，所述时域采样单元的输入端与所述空间光调制器的输出端连接，用于测量所述调制脉冲光的时域强度；
算法处理单元，所述算法处理单元的输入端与所述频谱采样单元的输出端连接，所述算法处理单元的输出端与所述空间光调制器的输入端连接，用于计算所述频谱采样单元测量的光谱强度与所述目标脉冲光的光谱强度的第一差值，根据所述第一差值重设所述幅度调制函数，使得根据重设后的幅度调制函数调制的调制脉冲光的光谱强度与所述目标脉冲光的光谱强度一致；
所述算法处理单元的输入端还与所述时域采样单元的输出端连接，用于计算所述时域采样单元测量的时域强度与所述目标脉冲光的时域强度的第二差值，根据所述第二差值重设所述相位调制函数，使得根据重设后的相位调制函数调制的调制脉冲光的时域强度与所述目标脉冲光的时域强度的差值小于一预设阈值。
优选的，所述幅度调制函数的初始设置值为0，所述根据所述第一差值重设所述幅度调制函数具体为：
将所述幅度调制函数设置为所述第一差值。
优选的，所述根据所述第二差值重设所述相位调制函数具体为：
根据所述第二差值，采用进化策略算法，优化所述相位调制函数。
优选的，所述第二差值为所述时域采样单元测量的时域强度与所述目标脉冲光的时域强度的归一化差值。
优选的，所述待调制脉冲光产生单元包括：
脉冲激光器，用于产生直流光；
相位调制单元，所述相位调制单元的输入端分别与所述脉冲激光器的输出端和射频源连接，用于经所述射频源产生的射频信号驱动，对所述直流光进行相位调制，得到啁啾直流光；
色散介质，所述色散介质的输入端与所述相位调制单元的输出端连接，用于对所述啁啾直流光进行线性啁啾补偿，得到种子脉冲光；
高功率光纤放大器，所述高功率光纤放大器的输入端与所述色散介质的输出端连接，用于对所述种子脉冲光进行功率放大；
高非线性光纤，所述高非线性光纤的输入端与所述高功率光纤放大器的输出端连接，用于对功率放大后的种子脉冲光进行自相位调制，得到经非线性谱展宽的所述待调制脉冲光。
优选的，所述目标脉冲光为高斯型脉冲光。
另一方面，本发明还提供一种脉冲光产生方法，包括：
产生经非线性谱展宽的待调制脉冲光；
通过空间光调制器根据幅度调制函数，调制所述待调制脉冲光的光谱强度，根据相位调制函数，调制所述待调制脉冲光的时域强度，并输出调制脉冲光；
根据目标脉冲光和所述调制脉冲光，重设所述幅度调制函数和相位调制函数，使得所述空间光调制器输出的调制脉冲光接近所述目标脉冲光。
优选的，所述根据目标脉冲光和所述调制脉冲光，重设所述幅度调制函数和相位调制函数，使得所述空间光调制器输出的调制脉冲光接近所述目标脉冲光的步骤，包括：
通过频谱采样单元测量所述调制脉冲光的光谱强度，通过算法处理单元计算所述频谱采样单元测量的光谱强度与所述目标脉冲光的光谱强度的第一差值，根据所述第一差值重设所述幅度调制函数，使得根据重设后的幅度调制函数调制的调制脉冲光的光谱强度与所述目标脉冲光的光谱强度一致；
通过时域采样单元测量所述调制脉冲光的时域强度，通过所述算法处理单元计算所述时域采样单元测量的时域强度与所述目标脉冲光的时域强度的第二差值，根据所述第二差值，采用进化策略算法，优化所述相位调制函数，使得根据优化后的相位调制函数调制的调制脉冲光的时域强度与所述目标脉冲光的时域强度的差值小于一预设阈值。
优选的，所述产生待调制脉冲光的步骤，包括：
产生直流光；
经射频信号驱动，对所述直流光进行相位调制，得到啁啾直流光；
对所述啁啾直流光进行线性啁啾补偿，得到种子脉冲光；
对所述种子脉冲光进行功率放大；
对功率放大后的种子脉冲光进行自相位调制，得到经非线性谱展宽的所述待调制脉冲光。
本发明的脉冲光产生装置，通过待调制脉冲光产生单元、空间光调制器和自反馈控制单元，能够基于自反馈和目标脉冲光，对经非线性谱展宽的脉冲光进行幅度和相位的调制，使得调制后的脉冲光与目标脉冲光无限接近，简化幅度和相位调制的过程，实现脉冲波形的自动优化和高质量输出。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1表示本发明第一实施例的脉冲光产生装置结构示意图。
图2表示本发明具体实施例的脉冲光产生装置结构示意图。
图3(a)～图3(g)表示本发明具体实施例的脉冲光产生装置产生脉冲光的过程中相关曲线图。
图4表示本发明第二实施例的脉冲光产生方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
第一实施例
参见图1所示，本发明第一实施例提供一种脉冲光产生装置，包括待调制脉冲光产生单元11、空间光调制器12和自反馈控制单元13，详述如下。
其中，该待调制脉冲光产生单元11用于产生经非线性谱展宽的待调制脉冲光。
该空间光调制器12的输入端与该待调制脉冲光产生单元11的输出端连接，该空间光调制器12中具有可变的幅度调制函数和相位调制函数，用于根据该幅度调制函数，调制该待调制脉冲光的光谱强度，根据该相位调制函数，调制该待调制脉冲光的时域强度，并输出调制脉冲光。其中，对该待调制脉冲光进行调制时，可同时对幅度和相位进行调制，也可先对幅度进行调制，再对相位进行调制。
该自反馈控制单元13的输入端与该空间光调制器12的输出端连接，且该自反馈控制单元13的输出端与该空间光调制器12的输入端连接，用于接收该调制脉冲光，根据目标脉冲光和该调制脉冲光，重设该幅度调制函数和相位调制函数，使得该空间光调制器12输出的调制脉冲光接近该目标脉冲光。其中，该自反馈控制单元13中设置有该目标脉冲光。
具体的，参见图2所示，该待调制脉冲光产生单元11可包括脉冲激光器111、相位调制单元112、色散介质113、高功率光纤放大器114和高非线性光纤115，详述如下。
其中，该脉冲激光器111用于产生直流光。实际应用中，该脉冲激光器111可选用分布反馈(Distributed Feedback，简称DFB)激光器。
该相位调制单元112的输入端分别与该脉冲激光器111的输出端和射频源116连接，用于接收该脉冲激光器111输出的直流光，经该射频源116产生的射频信号驱动，对该直流光进行相位调制，得到啁啾直流光。其中，该射频信号可为余弦射频信号，而直流光经余弦射频信号驱动的相位调制后，可加载正弦啁啾，光谱展宽。
该色散介质113的输入端与该相位调制单元112的输出端连接，用于接收该相位调制单元112输出的啁啾直流光，对该啁啾直流光进行线性啁啾补偿，得到种子脉冲光。其中，该啁啾直流光经色散介质的作用后，正弦啁啾的正(或负)啁啾部分可被色散介质的线性啁啾补偿，相位调制转化为强度调制，产生具有明显基座的种子脉冲光。该色散介质可以采用色散补偿光纤(Dispersion Compensated Fiber，简称DCF)、单模光纤(Single-ModeFiber，简称SMF)、光纤布拉格光栅(Fibber Bragg Grating，简称FBG)等。
该高功率光纤放大器114的输入端与该色散介质113的输出端连接，用于接收该色散介质113输出的种子脉冲光，对该种子脉冲光进行功率放大。
该高非线性光纤115的输入端与该高功率光纤放大器114的输出端连接，用于接收该高功率光纤放大器114输出的种子脉冲光，对功率放大后的该种子脉冲光进行自相位调制，得到经非线性谱展宽的待调制脉冲光。具体的，功率放大后的种子脉冲光注入高非线性光纤115后，在自相位调制等非线性效应的作用下，可实现光谱的极大展宽。
需要指出的是，具体实现时，该脉冲激光器111、相位调制单元112、色散介质113、高功率光纤放大器114和高非线性光纤115依次采用光学连接，该相位调制单元112和射频源116采用的是电学连接。
具体的，参见图2所示，该自反馈控制单元13可包括频谱采样单元131、时域采样单元132和算法处理单元133，详述如下。
其中，该频谱采样单元131的输入端与该空间光调制器12的输出端连接，用于接收调制脉冲光，并测量该调制脉冲光的光谱强度。
该时域采样单元132的输入端与该空间光调制器12的输出端连接，用于接收调制脉冲光，并测量该调制脉冲光的时域强度。
该算法处理单元133的输入端与该频谱采样单元131的输出端连接，该算法处理单元133的输出端与该空间光调制器12的输入端连接。该算法处理单元133中设置有目标脉冲光。
具体的，该算法处理单元133可用于计算该频谱采样单元131测量的光谱强度(即调制脉冲光的光谱强度)与该目标脉冲光的光谱强度的第一差值，根据该第一差值重设该空间光调制器12中的幅度调制函数，使得根据重设后的幅度调制函数调制的调制脉冲光的光谱强度与该目标脉冲光的光谱强度一致。
而当该幅度调制函数的初始设置值为0时，根据该第一差值重设该幅度调制函数的方式可为：将该幅度调制函数设置为该第一差值。
这样，由于利用反馈的第一差值重设幅度调制函数，所以可简单实现根据重设后的幅度调制函数对待调制脉冲光进行调制后的脉冲光的光谱强度，满足目标脉冲光的光谱要求，即与目标脉冲光的光谱强度一致。
此外，该算法处理单元133的输入端还与该时域采样单元132的输出端连接，用于计算该时域采样单元132测量的时域强度(即调制脉冲光的时域强度)与该目标脉冲光的时域强度的第二差值，根据该第二差值重设该空间光调制器12中的相位调制函数，使得根据重设后的相位调制函数调制的调制脉冲光的时域强度与该目标脉冲光的时域强度的差值小于一预设阈值。
而根据该第二差值重设该相位调制函数的方式可为：根据该第二差值，即将该第二差值作为反馈信号，采用进化策略算法，优化该相位调制函数，使得根据优化后的相位调制函数调制的调制脉冲光的时域强度与该目标脉冲光的时域强度的差值小于一预设阈值。其中，该相位调制函数的初始设置值可为0。该预设阈值可根据实际情况进行预设，本发明不对其进行限制。
由于该第二差值为调制脉冲光的时域强度与目标脉冲光的时域强度的差值，所以采用进化策略算法时，将该第二差值作为反馈信号，可加快优化相位调制函数的进程。
具体的，该第二差值可为该时域采样单元测量的时域强度(即调制脉冲光的时域强度)与该目标脉冲光的时域强度的归一化差值。
该归一化差值的表示形式为：
其中，|UWaveform(t)|2表示时刻t的经相位调制函数调制的调制脉冲光的功率值，|uWaveform(t)|2表示时刻t的目标脉冲光的功率值，∫|uWaveform(t)|2dt表示目标脉冲光的时域强度，∫|UWaveform(t)|2dt表示经相位调制函数调制的调制脉冲光的时域强度。
这样，由于利用反馈的第二差值，采用进化策略算法，不断优化相位调制函数，所以可简单实现根据优化后的相位调制函数对待调制脉冲光进行调制后的脉冲光的时域强度，满足目标脉冲光的时域要求。
需要指出的是，具体实现时，该空间光调制器12与该频谱采样单元131和时域采样单元132采用的是光学连接，该空间光调制器12、频谱采样单元131和时域采样单元132与该算法处理单元133采用的是电学连接。
本发明具体实施例中，该目标脉冲光可为高斯型脉冲光。这样，本发明具体实施例的脉冲光产生装置，可产生近无啁啾高斯型超短脉冲光。
下面，结合图3(a)～图3(g)对本发明具体实施例的脉冲光产生装置产生脉冲光的过程进行说明。
本发明具体实施例中，可产生占空比为～2％、消光比为～28dB的近无啁啾高斯型超短脉冲光，能够满足16×25-Gb/s OTDM系统对光源的要求。
其中，DFB激光器出射直流光，其中心波长为1550.1nm。相位调制单元PM由25-GHz正弦射频信号驱动，其相位调制系数为～0.9π。色散介质采用SMF，其长度为1km。直流光注入由PM和SMF组成的种子脉冲产生器，产生半高全宽为～4ps的啁啾种子脉冲光。该啁啾种子脉冲光经高功率光纤放大器放大至～23dBm后注入HNLF。HNLF的长度为1km、非线性系数为18/W/km、1550nm处的色散值为-1.7ps/nm/km、色散斜率为0.0023ps/nm2/km。由于HNLF中的自相位调制效应，脉冲光谱明显展宽，如图3(a)所示。作为对比，首先只对该脉冲光谱中心的77根谱线进行幅度调制，使其光谱包络满足高斯形状。图3(b)为可编程SLM的幅度调制函数，图3(c)为经SLM幅度调制后的脉冲光谱，其中光谱包络为高斯拟合曲线，图3(d)为经SLM幅度调制后的波形，其中包含啁啾即虚线部分。SLM输出端的脉冲光谱和波形分别由频谱采样单元、时域采样单元测量。从图3(c)和图3(d)中可以看到，虽然脉冲光谱已经满足理想的高斯形状，但是其波形具有明显的基座和基底，并伴有较大的非线性啁啾。此时，脉冲的消光比仅为～14dB。为了提高脉冲质量和补偿非线性啁啾，要对每根谱线进行相位调制。
本发明具体实施例中，采用(μ+λ)-进化策略，控制可编程SLM的相位调制函数。首先，根据具体要求，设定目标脉冲光。图3(c)所示的高斯型光谱经傅里叶反变换，在无啁啾的情况下，时域波形应与半高全宽为～0.8ps的高斯曲线重合，因此，该高斯曲线即为目标脉冲光的时域强度。经SLM调制后的脉冲波形由时域采样单元测量，测量脉冲光的时域强度与目标脉冲光的时域强度的归一化差值作为反馈信号，并采用(μ+λ)-进化策略对SLM的相位调制函数进行优化。为降低算法复杂度及提高算法效率，(μ+λ)-进化策略采用参数如下：μ＝1、λ＝1，演化次数为10，优化系数为0.85，SLM控制的光频梳数目为77根，当归一化差值小于0.1时，优化结束。如图3(e)所示，经迭代1389次，优化结束，产生半高全宽为～0.8ps、消光比为～28dB的高斯脉冲，其中为高斯拟合曲线，该脉冲的时间带宽积为～0.45。图3(f)为迭代结束时可编程SLM的相位调制函数。近无啁啾高斯型超短脉冲光经开关键控(OOK)调制及1×16无源光时分复用器复用后，眼图如图3(g)所示。从图3(g)可知，该16×25-Gb/sOTDM-OOK信号在时域上无码间串扰，并具有清晰的眼图张开度。
本发明第一实施例的脉冲光产生装置，通过待调制脉冲光产生单元、空间光调制器和自反馈控制单元，能够基于自反馈和目标脉冲光，对经非线性谱展宽的脉冲光进行幅度和相位的调制，使得调制后的脉冲光与目标脉冲光无限接近，简化幅度和相位调制的过程，实现脉冲波形的自动优化和高质量输出。
第二实施例
参见图4所示，本发明第二实施例提供一种脉冲光调制方法，包括如下步骤：
步骤401：产生经非线性谱展宽的待调制脉冲光；
步骤402：通过空间光调制器根据幅度调制函数，调制所述待调制脉冲光的光谱强度，根据相位调制函数，调制所述待调制脉冲光的时域强度，并输出调制脉冲光；
步骤403：根据目标脉冲光和所述调制脉冲光，重设所述幅度调制函数和相位调制函数，使得所述空间光调制器输出的调制脉冲光接近所述目标脉冲光。
本发明具体实施例中，该产生经非线性谱展宽的待调制脉冲光的步骤可具体为：
产生直流光；
经射频信号驱动，对所述直流光进行相位调制，得到啁啾直流光；
对所述啁啾直流光进行线性啁啾补偿，得到种子脉冲光；
对所述种子脉冲光进行功率放大；
对功率放大后的所述种子脉冲光进行自相位调制，得到经非线性谱展宽的所述待调制脉冲光。
具体的，该根据目标脉冲光和所述调制脉冲光，重设所述幅度调制函数和相位调制函数，使得所述空间光调制器输出的调制脉冲光接近所述目标脉冲光的步骤可为：
通过频谱采样单元测量所述调制脉冲光的光谱强度，通过算法处理单元计算所述频谱采样单元测量的光谱强度与所述目标脉冲光的光谱强度的第一差值，根据所述第一差值重设所述幅度调制函数，使得根据重设后的幅度调制函数调制的调制脉冲光的光谱强度与所述目标脉冲光的光谱强度一致；
通过时域采样单元测量所述调制脉冲光的时域强度，通过所述算法处理单元计算所述时域采样单元测量的时域强度与所述目标脉冲光的时域强度的第二差值，根据所述第二差值，采用进化策略算法，优化所述相位调制函数，使得根据优化后的相位调制函数调制的调制脉冲光的时域强度与所述目标脉冲光的时域强度的差值小于一预设阈值。
本发明第二实施例的脉冲光产生方法，能够基于自反馈和目标脉冲光，对经非线性谱展宽的脉冲光进行幅度和相位的调制，使得调制后的脉冲光与目标脉冲光无限接近，简化幅度和相位调制的过程，实现脉冲波形的自动优化和高质量输出。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种脉冲光产生装置，其特征在于，包括：
待调制脉冲光产生单元，用于产生经非线性谱展宽的待调制脉冲光；
空间光调制器，所述空间光调制器的输入端与所述待调制脉冲光产生单元的输出端连接，所述空间光调制器中具有可变的幅度调制函数和相位调制函数，用于根据所述幅度调制函数，调制所述待调制脉冲光的光谱强度，根据所述相位调制函数，调制所述待调制脉冲光的时域强度，并输出调制脉冲光；
自反馈控制单元，所述自反馈控制单元的输入端与所述空间光调制器的输出端连接，所述自反馈控制单元的输出端与所述空间光调制器的输入端连接，用于根据目标脉冲光和所述调制脉冲光，重设所述幅度调制函数和相位调制函数，使得所述空间光调制器输出的调制脉冲光接近所述目标脉冲光。
2.根据权利要求1所述的脉冲光产生装置，其特征在于，所述自反馈控制单元包括：
频谱采样单元，所述频谱采样单元的输入端与所述空间光调制器的输出端连接，用于测量所述调制脉冲光的光谱强度；
时域采样单元，所述时域采样单元的输入端与所述空间光调制器的输出端连接，用于测量所述调制脉冲光的时域强度；
算法处理单元，所述算法处理单元的输入端与所述频谱采样单元的输出端连接，所述算法处理单元的输出端与所述空间光调制器的输入端连接，用于计算所述频谱采样单元测量的光谱强度与所述目标脉冲光的光谱强度的第一差值，根据所述第一差值重设所述幅度调制函数，使得根据重设后的幅度调制函数调制的调制脉冲光的光谱强度与所述目标脉冲光的光谱强度一致；
所述算法处理单元的输入端还与所述时域采样单元的输出端连接，用于计算所述时域采样单元测量的时域强度与所述目标脉冲光的时域强度的第二差值，根据所述第二差值重设所述相位调制函数，使得根据重设后的相位调制函数调制的调制脉冲光的时域强度与所述目标脉冲光的时域强度的差值小于一预设阈值。
3.根据权利要求2所述的脉冲光产生装置，其特征在于，所述幅度调制函数的初始设置值为0，所述根据所述第一差值重设所述幅度调制函数具体为：
将所述幅度调制函数设置为所述第一差值。
4.根据权利要求2所述的脉冲光产生装置，其特征在于，所述根据所述第二差值重设所述相位调制函数具体为：
根据所述第二差值，采用进化策略算法，优化所述相位调制函数。
5.根据权利要求4所述的脉冲光产生装置，其特征在于，所述第二差值为所述时域采样单元测量的时域强度与所述目标脉冲光的时域强度的归一化差值。
6.根据权利要求1所述的脉冲光产生装置，其特征在于，所述待调制脉冲光产生单元包括：
脉冲激光器，用于产生直流光；
相位调制单元，所述相位调制单元的输入端分别与所述脉冲激光器的输出端和射频源连接，用于经所述射频源产生的射频信号驱动，对所述直流光进行相位调制，得到啁啾直流光；
色散介质，所述色散介质的输入端与所述相位调制单元的输出端连接，用于对所述啁啾直流光进行线性啁啾补偿，得到种子脉冲光；
高功率光纤放大器，所述高功率光纤放大器的输入端与所述色散介质的输出端连接，用于对所述种子脉冲光进行功率放大；
高非线性光纤，所述高非线性光纤的输入端与所述高功率光纤放大器的输出端连接，用于对功率放大后的所述种子脉冲光进行自相位调制，得到经非线性谱展宽的所述待调制脉冲光。
7.根据权利要求1至6中任一所述的脉冲光产生装置，其特征在于，所述目标脉冲光为高斯型脉冲光。
8.一种脉冲光产生方法，其特征在于，包括：
产生经非线性谱展宽的待调制脉冲光；
通过空间光调制器根据幅度调制函数，调制所述待调制脉冲光的光谱强度，根据相位调制函数，调制所述待调制脉冲光的时域强度，并输出调制脉冲光；
根据目标脉冲光和所述调制脉冲光，重设所述幅度调制函数和相位调制函数，使得所述空间光调制器输出的调制脉冲光接近所述目标脉冲光。
9.根据权利要求8所述的脉冲光产生方法，其特征在于，所述根据目标脉冲光和所述调制脉冲光，重设所述幅度调制函数和相位调制函数，使得所述空间光调制器输出的调制脉冲光接近所述目标脉冲光的步骤，包括：
通过频谱采样单元测量所述调制脉冲光的光谱强度，通过算法处理单元计算所述频谱采样单元测量的光谱强度与所述目标脉冲光的光谱强度的第一差值，根据所述第一差值重设所述幅度调制函数，使得根据重设后的幅度调制函数调制的调制脉冲光的光谱强度与所述目标脉冲光的光谱强度一致；
通过时域采样单元测量所述调制脉冲光的时域强度，通过所述算法处理单元计算所述时域采样单元测量的时域强度与所述目标脉冲光的时域强度的第二差值，根据所述第二差值，采用进化策略算法，优化所述相位调制函数，使得根据优化后的相位调制函数调制的调制脉冲光的时域强度与所述目标脉冲光的时域强度的差值小于一预设阈值。
10.根据权利要求8所述的脉冲光产生方法，其特征在于，所述产生待调制脉冲光的步骤，包括：
产生直流光；
经射频信号驱动，对所述直流光进行相位调制，得到啁啾直流光；
对所述啁啾直流光进行线性啁啾补偿，得到种子脉冲光；
对所述种子脉冲光进行功率放大；
对功率放大后的所述种子脉冲光进行自相位调制，得到经非线性谱展宽的所述待调制脉冲光。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201611234689.XA CN108254992A (zh) | 2016-12-28 | 2016-12-28 | 一种脉冲光产生装置及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201611234689.XA CN108254992A (zh) | 2016-12-28 | 2016-12-28 | 一种脉冲光产生装置及方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108254992A true CN108254992A (zh) | 2018-07-06 |
Family
ID=62719955
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201611234689.XA Pending CN108254992A (zh) | 2016-12-28 | 2016-12-28 | 一种脉冲光产生装置及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108254992A (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111064067A (zh) * | 2019-12-19 | 2020-04-24 | 中国兵器装备研究院 | 光纤激光相干合成系统 |
| CN113504644A (zh) * | 2021-07-21 | 2021-10-15 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | 一种抑制高功率激光装置中幅频效应的方法 |
| US11150536B2 (en) * | 2018-07-26 | 2021-10-19 | S2 Corporation | Techniques for using nonlinear electromagnetic materials to produce arbitrary electromagnetic signals |
| CN119362128A (zh) * | 2024-12-26 | 2025-01-24 | 台州同合激光科技有限公司 | 基于二维材料薄膜调制的超快脉冲激光系统 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07335960A (ja) * | 1994-06-06 | 1995-12-22 | Nec Eng Ltd | レーザ増幅装置 |
| US20020044328A1 (en) * | 1998-05-27 | 2002-04-18 | Yeda Research And Development Co. | Adaptive pulse compressor |
| US20040021926A1 (en) * | 2000-05-12 | 2004-02-05 | John Mansbridge | Laser pulse shaping device |
| CN101482682A (zh) * | 2008-10-27 | 2009-07-15 | 清华大学 | 一种超宽带单周期脉冲的产生方法和装置 |
| CN101630074A (zh) * | 2009-08-18 | 2010-01-20 | 哈尔滨工业大学 | 一种基于液晶空间光调制器的循环反馈控制波前校正方法 |
| CN106233107A (zh) * | 2014-04-22 | 2016-12-14 | 浜松光子学株式会社 | 波形测量装置和脉冲光生成装置 |
-
2016
- 2016-12-28 CN CN201611234689.XA patent/CN108254992A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07335960A (ja) * | 1994-06-06 | 1995-12-22 | Nec Eng Ltd | レーザ増幅装置 |
| US20020044328A1 (en) * | 1998-05-27 | 2002-04-18 | Yeda Research And Development Co. | Adaptive pulse compressor |
| US20040021926A1 (en) * | 2000-05-12 | 2004-02-05 | John Mansbridge | Laser pulse shaping device |
| CN101482682A (zh) * | 2008-10-27 | 2009-07-15 | 清华大学 | 一种超宽带单周期脉冲的产生方法和装置 |
| CN101630074A (zh) * | 2009-08-18 | 2010-01-20 | 哈尔滨工业大学 | 一种基于液晶空间光调制器的循环反馈控制波前校正方法 |
| CN106233107A (zh) * | 2014-04-22 | 2016-12-14 | 浜松光子学株式会社 | 波形测量装置和脉冲光生成装置 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11150536B2 (en) * | 2018-07-26 | 2021-10-19 | S2 Corporation | Techniques for using nonlinear electromagnetic materials to produce arbitrary electromagnetic signals |
| CN111064067A (zh) * | 2019-12-19 | 2020-04-24 | 中国兵器装备研究院 | 光纤激光相干合成系统 |
| CN113504644A (zh) * | 2021-07-21 | 2021-10-15 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | 一种抑制高功率激光装置中幅频效应的方法 |
| CN119362128A (zh) * | 2024-12-26 | 2025-01-24 | 台州同合激光科技有限公司 | 基于二维材料薄膜调制的超快脉冲激光系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Chou et al. | Adaptive RF-photonic arbitrary waveform generator | |
| EP2059982B1 (en) | Optical clock | |
| CN104330939B (zh) | 一种sbs宽带可调谐光纤延迟系统 | |
| CN102656825A (zh) | 用于光纤通信系统中改善的sbs抑制的方法和装置 | |
| CN105826809B (zh) | 一种基于自相位调制预补偿的单频脉冲全光纤激光器 | |
| CN108254992A (zh) | 一种脉冲光产生装置及方法 | |
| CN106299978B (zh) | 基于单向载流子传输光电探测器的太赫兹发生系统 | |
| Yi et al. | Delay of broadband signals using slow light in stimulated Brillouin scattering with phase-modulated pump | |
| CN103513491B (zh) | 一种基于抛物线相位调制产生光学频率梳的方法和装置 | |
| Wang et al. | Generation of triangular-shaped optical pulses in normally dispersive fibre | |
| CN110967892A (zh) | 基于mzm-eam级联和脉冲信号的光学频率梳产生装置及方法 | |
| Xie et al. | Reconfigurable envelope generation of optical pulse train based on discrete Fourier transform | |
| Feng et al. | Wavelength conversion and temporal compression of pulse train using dispersion oscillating fibre | |
| Ciaramella et al. | High-power widely tunable 40-GHz pulse source for 160-Gb/s OTDM systems based on nonlinear fiber effects | |
| CN101713901B (zh) | 基于非线性光纤的高频超短光脉冲的产生装置及工作方法 | |
| CN108242759B (zh) | 一种超短光脉冲产生设备 | |
| US12140823B2 (en) | Arbitrary waveform generation device and arbitrary waveform generation method | |
| CN107666351A (zh) | 采用超连续谱载波源大气通信系统 | |
| CN205680924U (zh) | 一种基于自相位调制预补偿的单频脉冲全光纤激光器 | |
| Wang et al. | Performance optimization of ultra-short optical pulse generation based on Mamyshev reshaping and its application in 100-Gb/s and 200-Gb/s optical time-division multiplexing | |
| CN104536233B (zh) | 一种三角形光脉冲的光学生成装置 | |
| CN101800611A (zh) | 基于sbs光存储的连续可调同步范围的otdm系统 | |
| Chen et al. | UWB doublet signal generation and modulation based on DFB laser under optical pulses injection | |
| CN206340819U (zh) | 基于单向载流子传输光电探测器的太赫兹发生系统 | |
| Ulmer et al. | Mitigation of self-phase modulation in high-peak-power lasercom systems |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180706 |