[实用新型]基于级联马赫增德尔调制器的三角形脉冲发生器

说明书

基于级联马赫增德尔调制器的三角形脉冲发生器，属微波光子学领域，连续波激光器(1)的光信号进入第一双驱动马赫曾德尔调制器(2)，本地振荡器(3)通过0度电桥(4)的一个电输出端口接四倍频器(5)，随后接第一90度电桥(6)，其90度和0度电输出端口分别接第一双驱动马赫曾德调制器的两个电驱动端口，调制器的输出端通过偏振控制器(7)接第二双驱动马赫曾德尔调制器(8)的输入端，0度电桥的另一输出端口接放大器(9)和相移器(10)，电信号进入第二90度电桥(11)，其90度和0度电输出端口分别接第二双驱动马赫曾德尔调制器的两个电驱动端口，光信号进入光纤布拉格光栅(12)，输出端得到三角形光脉冲信号。

技术领域

本发明涉及微波光子学、全光信息处理、光电子器件等领域，具体地讲是基于级联马赫增德尔调制器的三角形脉冲发生器。

背景技术

具有特殊时域波形的脉冲信号产生是微波光子学领域的一项重要研究。其中，周期性三角形光脉冲串，是一种周期性且在时域范围内具有线性上升和下降沿的特殊光脉冲串。利用三角形光脉冲这种特殊的时域形状，其在全光信息处理技术领域有着非常广泛的应用。三角形光脉冲已经在全光信息处理技术中扮演着越来越重要的角色，也引起了国内外的关注，其生成及其他关键技术被广泛研究。光学三角形脉冲可用于全光信息数据处理。例如，利用三角形光脉冲的时域特性，结合光学非线性效应，三角形光脉冲可实现高效全光波长转换。光学三角形脉冲结合交叉相位调制，可将时分多路复用全光转换成波分复用信号。此外，还可以通过将三角泵浦脉冲产生的交叉相位调制和色散介质中的传播相结合来实现光信号时域和频域拷贝、脉冲压缩。因此，光子三角形脉冲发生器及其关键技术是未来的全光网络一个非常研究领域。

最近，一系列三角形光脉冲串发生器的研究成果在国内外被相继提出。其中有利用频谱整形和频率时间映射的原理对光脉冲进行整形的全光法。以锁模激光器作为光源的全光脉冲整形方法是目前获得对称三角形光脉冲信号所采用的最常用方法。例如，2013年，H.Jiang等人在他们的研究成果中提到利用色散光纤和可调谐滤波器作为频谱整形单元，结合FTTM来获得三角形光脉冲信号 (H.Y.Jiang et al.Photonic arbitrary waveformgeneration based on crossed frequency to time mapping[J].Opt.Express.2013,21:6488–6496.)。同年，A.Zhang 等人研究利用三组光栅阵列作为频谱整形单元，结合FTTM可实现任意波形信号的产生，包括对称三角形光脉冲信号(A.Zhang and C.Li,Analysis ofdynamic optical arbitrary waveform generation based on three FBG arrays[J].Optics&Laser Technology,2013,vol.52,pp.81-86.)。除上述方法外，还可将连续波激光器作为光源来获得对称三角形光脉冲。例如，B.Dai等人利用对连续光进行射频调制产生类似脉冲激光的梳状谱，通过调节射频调制深度、电相位差及调制器偏置点，对所产生的梳状谱各个谱线的幅度及相位进行调整，产生包括对称三角形、锯齿形、平顶形和正弦形在内的多种时域形状的脉冲信号(B.Dai,Z.Gao,X.Wang, et al.Generation of VersatileWaveforms From CW Light Using a Dual-Drive Mach-Zehnder Modulator andEmploying Chromatic Dispersion[J].Journal of Lightwave Technology,2013,vol.31,pp.145-151.)。J.Li等人还提出了利用谐波拟合的方式，结合连续波射频调制和光纤色散所致的射频功率衰落效应，获得周期性起伏对称三角形光脉冲信号的方法(J.Li,T.Ning,et al.Simulation study on an improved frequency-doubled triangular-shaped pulse train generator with reduced harmonic distortion[J].ChineseOptics Letters,2014,vol.12,pp.13-18.)。综上所述方案中，全光法中锁模激光器作为光源的频谱整形方法需要稳定的锁模脉冲激光器，价格昂贵；以连续波激光器作为光源的三角形光脉冲发生器，调谐性不够灵活，且重复率不够高。为此，设计一种结构简单，价格低廉，实现了光强度表达式向三角形傅里叶级数的有效逼近，获得了重复频率二倍于射频调制频率的周期性三角形光脉冲串。此方案可以利用低频信号生成具有更高的重复率或更小的脉冲持续时间的光学三角脉冲的发生器是非常必要的。