[发明专利]一种调制指数不固定的光学三角形脉冲发生器

说明书

技术领域

本发明涉及光电子器件、微波光子学、全光数据处理领域，具体地讲是一 种调制指数不固定的光学三角形脉冲发生器。

背景技术

全光信号处理是解决光通量诸如大带宽和高速通信等电信领域的主要问题 的关键。全光信号处理中，三角形光脉冲因其有特殊的线性上升沿和线性下降 沿，并且相互对称的时域特征，在全光信号处理中具有广泛的应用，因此三角 形光脉冲的产生在光学系统中具有很大的研究价值。使用具有三角形脉冲的交 叉相位调制，可实现光时分复用到波分复用的全光波长变换，还可以实现部分 信号的再生。使时域或频域光脉冲倍增的全光技术也依赖于在交叉相位调制中 引入的三角形泵浦脉冲。使用具有三角形泵浦脉冲的交叉相位调制还可以实现 全光信号的频率转换、脉冲压缩和信号再生。另外，使用三角形脉冲可以实现 基于光纤和偏移滤波中自相位调制的波长转换器的性能得到两倍改进。此外， 三角形微波信号在现代雷达和天线系统、射频通信系统、电子设备测试测量等 领域也有广泛的应用，因此输出稳定的三角形信号具有很大的研究价值。因此， 光子三角形脉冲发生器被认为是未来的全光网络一个非常重要的设备。

近年来，国际上相继报道了一系列三角形光脉冲光子发生器的研究成果。 一种方案是通过光学梳妆发生器或者锁模激光器作为相干光源，输入到光谱整 形器中，调整输入的波形来得到预期的输出波形。例如，2011年，西南交通大 学的J.Ye等人提到一种利用两个级联滤波器作为频谱整形单元，并结合FTTM， 可以获得三角形光脉冲(Ye J,Yan L,Pan W,et al.Photonic generation of triangular-shaped pulses based on frequency-to-time conversion[J].Optics letters. 2011,36(8):1458-1460.)。但是该方案需要一个超短脉冲源，使得成本较高，结 构较为复杂。为了降低成本，可将连续波激光器作为光源获得三角形光脉冲。 例如，J.Li等人提出了谐波拟合的方式，利用马赫增德尔调制器和光纤色散原件 来产生对称三角形脉冲(J.Li，X.Zhang，B.Hraimel，T.Ning,Performance Analysis of a Photonic-Assisted Periodic Triangular-Shaped Pulses Generator.Lightwave Technology,Journal of,2012.30(11):p.1617-1624.)。该方案依赖于光纤色散和驱 动频率之间的关系，因此调谐性能较差。另一种方案是在时域对光包络进行刻 蚀和叠加。例如，J.Yang等人提出利用分布式反馈半导体激光器的注入锁定进 程来完成期望谐波信号的产生，再以合适的功率比和时延对这些信号进行叠加 来得到三角形光脉冲(Y.Jiang，C.Ma，G.Bai，Z.Jia,Photonic Generation of Triangular Waveform Utilizing Time-Domain Synthesis.Photonics Technology Letters,IEEE,2015.27(16):p.1725-1728.)。但是调谐不够灵活，系统比较复杂。 上述三角形光脉冲发生器，调谐不够灵活，系统结构较为复杂，因此设计一种 结构简单，价格便宜，能够灵活调谐的光学三角脉冲的发生器是非常必要的。 本发明仅通过调节射频信号的驱动频率和时延就可以实现重复频率的调谐。

发明内容

本发明是提供成本低的一种调制指数不固定的光学三角形脉冲发生器。与 传统的生成方法不同，本装置以连续波激光器为光源，采用一个单驱动的马赫 曾德调制器，使其工作于正交偏置点，此时输出光信号类似于正弦信号。通过 一个光功率分配器将正弦信号分为上下两路，上支路通过一个偏振控制器，下 支路通过一个偏振控制器和一个可调时延线。通过调节可调时延线来引入一定 的时延。通过调节上下两支路的偏振控制器，使两个信号以正交偏振的状态进 行叠加，不会引入相干干扰。接下来通过偏振集束器将上下辆支路信号结合， 从而获得了具有可调谐重复频率的三角形光脉冲。本装置仅采用廉价的连续波 激光器为光源，从而极大得降低成本。本方案的调制指数将不再固定在一个值， 而是在一个合适的范围内可调节，并且考虑到偏置点漂移，使得本装置具有很 高的商用价值。